夏仕港闸毕业设计.doc

扬州大学本科生毕业设计（论文）摘 要 夏仕港闸位于靖江市斜镇夏仕港口，距江边约1km，受益保护范围为精讲、姜堰、泰兴三市。受益面积90多万亩，其主要作用是挡洪、蓄水、排涝、通航等功能。水闸由闸室段、上游连接段及下游连接段等三部分组成。闸室段包括底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、工作桥等；上游连接段包括上游翼墙，消力池，上游防冲槽及上游护坡等部分组成；下游连接段包括下游翼墙，消力池，下游防冲槽及下游护坡等五部分组成。水闸设计主要包括水力设计、消能防冲设计、闸基渗流计算、闸室结构布置、两岸连接建筑物布置、闸室稳定计算，闸室结构计算，两岸连接建筑物结构计算等。关键词：水力计算，渗流计算，稳定计算，结构计算 ，弹性地基梁法 AbstractXiashigang sluice is located in Jingjiang city, 1km to theChangjiang rever.It is built to protect Jingjiang Jiangyan and Taixing. Its main function is to release flood waters, tide, silt, and aided navigation.Sluice chamber section, connected by upstream and downstream connections in three parts.The chamber section includes a bottom plate, gate pier, pier, quay wall, gate, bridge work; upstream connection section includes upper wing wall, stilling basin, upstream erosion trough and upstream slope protection and other components; and downstream connections include the lower wing wall, stilling basin, downstream anti-scouring groove and the downstream slope protection five part.The design mainly includes the hydraulic design of sluice, energy dissipation and design, the seepage of sluice foundation calculation of lock chamber structure, layout, building layout, sides of the connecting chamber stability calculation, structure calculation of connected buildings on both sides of the chamber, structural calculation.Keywords: hydraulic calculation, calculation of seepage, stability calculation, structure calculation, elastic foundation beam method.扬州大学本科生毕业设计（论文）目录1 工程概况11.1 基本资料11.1.1 建筑物级别11.1.2 孔口设计水位11.1.3 消能防冲设计11.1.4 闸室稳定计算11.1.5 地质资料21.1.6 回填土资料21.1.8 其他21.2 工程概况22 孔口宽度设计42.1 闸孔形式的确定42.2 孔口设计水位组合42.3 堰型及堰顶高程的确定42.3.1 堰型的确定42.3.2 堰顶高程的确定42.4 闸孔宽度的确定42.4.1 拟定闸孔宽度43 消能防冲设计63.1 消能防冲水位组合63.2 正向消力池设计63.2.1 消力池长度的计算63.2.2消力池底板厚度的计算73.2.3 消力池构造的确定73.3反向消力池设计83.3.1 消力池长度的计算83.3.2 消力池底板厚度的计算93.3.3消力池构造的确定103.4正向海漫设计113.4.1海漫长度的计算113.4.2海漫构造的确定113.5反向海漫设计123.5.1海漫长度的计算123.5.2海漫构造的确定123.6 正反向冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定133.6.1 冲刷坑深度的计算133.6.2 防冲槽尺寸的确定134 闸基渗流计算144.1 渗流计算水位组合144.2 地下轮廓线布置144.2.1 地下轮廓线布置144.2.2 验算防渗长度154.3 闸基渗流计算164.3.1 计算地基有效深度164.3.2 计算各典型段的阻尼系数164.3.3 各典型段渗压水头损失计算175 闸室结构布置215.1 闸室底板215.2 闸墩215.2.1 闸墩顺水流方向长度、闸墩高度215.2.2 闸墩厚度、门槽位置和尺寸的拟定235.3 闸门245.3.1闸门高度与形式245.3.2闸门重量与启闭机的估算245.4 启闭机与工作桥255.4.1 启闭设备的初步选定255.4.2 工作桥的形式和尺寸的拟定265.5 工作桥设置高程，工作桥支架的高度、尺寸的拟定275.6 交通桥，工作便桥的形式尺寸275.7 闸室分缝布置与止水设置285.8 闸室布置图286 闸室稳定计算306.1 自重306.2 水重306.4 水平水压力326.5 浪压力356.6 渗透压力计算366.7 闸室荷载汇总366.8 基底压力不均匀系数计算376.9 闸室抗滑稳定计算386.10 地基承载力验算387 钢闸门设计397.1 设计参数397.2 闸门结构的形式及布置397.2.1 闸门尺寸的确定397.2.2 主梁的形式397.2.3 主梁的布置397.2.4 梁格的布置和形式407.2.5 联结系的布置和形式407.2.6 边梁与行走支承417.3 面板设计417.3.1估算面板厚度417.3.2面板与梁格的连接计算427.4水平次梁、顶梁和底梁的设计427.4.1荷载与内力计算427.4.2 截面选择447.4.3 水平次梁的强度验算457.4.4 水平次梁的挠度验算467.4.5 顶梁和底梁467.5 主梁设计467.5.1 设计参数467.5.2 主梁设计477.6 横隔板设计547.6.1荷载和内力计算547.6.2横隔板截面选择和强度计算547.8边梁设计567.8.1 荷载和内力计算567.8.2 边梁的强度验算587.9 悬臂式滚轮计算597.10 轨道计算607.10.1 轨道底板混凝土承压力验算617.10.2 轨道横断面弯曲应力验算617.10.3 轨道颈部的局部承压力验算627.10.4 轨道底板的弯曲应力验算627.11 闸门的启闭力和吊座计算627.11.1 闸门自重计算627.11.2 启闭力计算627.11.3 吊轴和吊耳板验算648 底板设计668.1闸室底板内力计算668.1.1 计算方法的选择668.1.2 计算情况选择668.1.3 弹性地基梁法计算地板内力668.2 闸底板配筋计算799 闸墩结构计算839.1 闸墩底部纵向正应力计算839.1.1 完建期839.1.2 运行期849.1.3 检修期859.2 门槽应力计算879.2.1校核反向挡水情况下墩底剪应力879.2.2门槽颈部拉应力计算8910 工作桥结构计算9210.1 设计参数9210.2 结构形式和尺寸9210-3 工作桥布置简图9410.3 上部结构配筋计算9410.3.1 悬臂板9410.3.2 活动铺板9610.3.3 横梁9810.3.4 纵梁10010.3.5 支墩的计算与配筋10711 两岸连接建筑物设计11711.1 两岸连接建筑物布置11711.2 上游翼墙布置及尺寸的拟定11711.3 岸墙设计11811.4 翼墙设计123致谢130参考文献131扬州大学本科生毕业设计（论文）1 工程概况1.1 基本资料高港节制闸位于江苏省泰兴县高港码头，为苏北引江灌溉向东送水泰州翻水站引江河临江口门的控制建筑物。1.1.1 建筑物级别根据水闸设计过水流量和水闸设计规范（SL-265-2001）的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其物级别为2级。1.1.2 孔口设计水位孔口设计水位组合见表1-1表1-1 孔口设计水位组合表计算情况流量水位闸上闸下设计情况350 m3/s1.72m1.7m1.1.3 消能防冲设计消能防冲设计水位组合见表1-2表1-2 消能防冲设计水位组合表计算情况流量闸上水位闸下水位设计情况3803.90m1.00m校核情况4002.00m4.00m1.1.4 闸室稳定计算闸室稳定计算水位组合见表1-3表1-3 闸室稳定计算水位组合表计算情况挡水方向闸上水位闸下水位备注设计情况正向挡水3.90m1.00m抗滑安全系数K=1.35反向挡水2.00m5.48m闸下加风浪高0.6米,抗滑安全系数K=1.35校核情况反向挡水2.00m5.95m闸下加风浪高1.33米,抗滑安全系数K=1.051.1.5 地质资料1.0-3.6米为贯入击数N=13击的灰色壤土质淤泥夹砂。-3.6-6.6米为贯入击数N=1113击的灰极细砂。-6.6-8.0米为贯入击数N=45击的灰极细砂。-8.0-12.0米为贯入击数N=1410击的灰极细砂夹少量壤土。-12.0-15.5米为贯入击数N=30击的青灰细砂。1.1.6 回填土资料回填土采用口岸闸资料，其内摩擦角，饱和容重为，浮容重。1.1.8 其他上下游河道断面相同均为梯形，河底宽为80m，河底高程-4.5m，边坡1:4。，交通桥标准：公路II；双车道，净宽7m。1.2 工程概况本挡潮闸位于位于江苏省泰兴县高港码头，其主要作用是控制和调节引排作用，缩短防汛战线，减少引江河落淤，并利用淮河余水或抽排涝水时结合引江河冲淤，以保证泰州抽水站的作用。该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共7孔，每孔净宽7.5m，；闸墩为钢筋砼结构，边墩厚为0.8m，缝墩厚为1.2m，闸室总宽60.5m。闸底板为砼结构整体式平底板，顺水流方向长20.0m，底板厚1.0m，顶高程与河底同高为-4.5m；板桩采用钢筋混凝土板桩，上游板桩底高程-9，截面尺寸为50cm20cm；上游消力池为钢筋砼结构兼做正向挡水时的铺盖，厚1.0m，池长24.0m，顶高程-5.5m；下游消力池为钢筋砼结构兼做反向挡水时的铺盖，厚1.0m，池长24.0m，顶高程-5.5m。海漫为浆砌块石结构，并设有混凝土格埂，上游海漫长40m下游海漫长42m。公路桥为C25钢筋砼斜空心板结构，公路桥标准：公路，双车道，桥面高程8.5m，桥面净宽7.0m，两边人行道为0.8m。工作桥为钢筋砼T式结构，工作桥桥面高程16m，桥面宽3.7m，纵梁高1m，宽0.4m。闸门为双扉式，闸门下扉门门顶高程1.5m门底高程-4.5m，上扉门门顶高程7.3m门底高程1.3m。采用212.5 t和216 t双吊点卷扬式启闭机各7台套，上、下游翼墙均为反翼墙；上游翼墙分为4段，墙厚0.4m，扶壁厚0.4cm，底板厚0.8；下游翼墙分为4段，墙厚、扶壁厚、底板厚与上游翼墙相同；闸室左右岸通过扶壁式岸墙、引桥连接，岸墙墙厚0.4m，扶壁厚0.4m，底板厚0.8m；闸室段共分两道墩缝。排架采用空心式支架结构，支架顶高程15m，底高程8m；上下游消力池的形式均采用挖深式；上下游防冲槽深度均为2.0m，底宽4.0m。上游边坡1:2，下游边坡1:3。2 孔口宽度设计2.1 闸孔形式的确定由于该水闸的最高水位为3.7m，地面高程为5.0m,其高程差较小。又考虑通航要求和挡水高度较小等特点决定采用开敞式闸室。2.2 孔口设计水位组合孔口设计水位见表2-1表2-1 孔口设计水位组合表计算情况流量水位闸上闸下设计情况350 m3/s1.72m1.7m2.3 堰型及堰顶高程的确定2.3.1 堰型的确定堰型也就是水闸的底板形式中，以宽顶堰应用较广，因为其具有自由岀流范围大、泄流能力较大而且比较稳定的优点，但是流量系数较小。低堰型底板是在底板上设置曲线或或梯形的低堰，曲线型包括实用堰和驼峰堰，这种低堰的流量系数较大，但其泄流能力受下游水位变化的影响比较显著。由于此水闸的主要作用是泄洪、挡潮、冲淤、兼辅助通航。因此要求自由出流范围大且有较大的泄流能力，综合比较以上三种堰型最后确定采用宽顶堰。2.3.2 堰顶高程的确定该水闸需要较大的单宽流量，高程应低一些,故将堰顶高程定的与河底同高，高程为-4.5 m。2.4 闸孔宽度的确定2.4.1 拟定闸孔宽度（1）计算孔口净宽B0设计情况：A设=(129.76+80)6.22/2=652.35 m2过水断面面积V0=Q设/A设=350/652.35=0.537m/s行进流速 h0=10.5372/(29.8)=0.01m行进水头=6.22+0.01=6.23m堰上总水头堰顶算起的下游水深=6.2m=6.26.23=0.995故采用堰流公式计算查水闸设计规范SL265-2001 表得,则闸孔总净宽：B0=50.9m（2）确定孔宽和孔数初步选定孔数为7孔，每孔净宽b0=7.5m，中墩厚为1.2m，缝墩厚为1.0m，边墩厚0.8m。则闸孔总净宽为： B0=77.5+41.0+21.2+20.8=60.5m。实际过水能力为 =闸孔布置图3 消能防冲设计3.1 消能防冲水位组合消能防冲水位组合见表3-1表3-1 消能防冲水位组合表计算情况流量闸上水位闸下水位正向3803.90m1.00m反向4002.00m4.00m3.2 正向消力池设计3.2.1 消力池长度的计算上游水深下游水深，取A=954.24，所以取。,所以消力池池深按构造要求设置，取d=1.0m.水跃长度，则消力池长度3.2.2消力池底板厚度的计算 挡潮闸需要双向挡水，消力池底板兼顾反向挡水时的铺盖，所以先根据抗冲要求计算底板厚度，然后根据抗浮要求进行验算。抗冲要求计算公式为，抗浮要求计算公式为；分设计与校核情况计算,计算结果如表3-5表3-5 消力池底板厚度计算表参数k1（m）t (m)正向情况7.240.22.90.7注： 消力池底板始端厚度(m)；闸孔泄水时上下游水位差(m)；过闸单宽流量(m3/s.m)；消力池底板计算系数，可采用0.150.20；消力池底板安全系数，可采用1.11.3；作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；作用在消力池底板顶面的水重（kPa）；作用在消力池底板上的脉动压力（kPa），其值可取跃前收缩断面流速水头的5%；通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取“+”号，计算消力池后半部的脉动压力时取“-”号；消力池底板饱和重度（kN/m3）； 综合设计与校核情况下计算出的消力池底板厚度，初定板厚t为1.0m按抗浮要求校核：基本满足要求3.2.3 消力池构造的确定 由于双向挡水消力池亦作为反向挡水时的铺盖，消力池的构造如图3-1、图3-2所示图3-1 消力池的构造纵剖图 （单位：cm）图3-2 消力池的构造半平面图 （单位：cm）3.3反向消力池设计3.3.1 消力池长度的计算上游水深下游水深，取A=969，所以取。,所以消力池池深按构造要求设置，取d=1.0m.水跃长度，则消力池长度3.3.2 消力池底板厚度的计算 挡潮闸需要双向挡水，消力池底板兼顾反向挡水时的铺盖，所以先根据抗冲要求计算底板厚度，然后根据抗浮要求进行验算。抗冲要求计算公式为，抗浮要求计算公式为；分设计与校核情况计算,计算结果如表3-5表3-5 消力池底板厚度计算表参数k1（m）t (m)反向情况7.620.220.66注： 消力池底板始端厚度(m)；闸孔泄水时上下游水位差(m)；过闸单宽流量(m3/s.m)；消力池底板计算系数，可采用0.150.20；消力池底板安全系数，可采用1.11.3；作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；作用在消力池底板顶面的水重（kPa）；作用在消力池底板上的脉动压力（kPa），其值可取跃前收缩断面流速水头的5%；通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取“+”号，计算消力池后半部的脉动压力时取“-”号；消力池底板饱和重度（kN/m3）； 综合设计与校核情况下计算出的消力池底板厚度，初定板厚t为0.8m按抗浮要求校核：基本满足要求3.3.3消力池构造的确定 由于双向挡水消力池亦作为反向挡水时的铺盖，消力池的构造如图3-3、图3-4所示图3-3 消力池的构造纵剖图 （单位：cm）图3-4 消力池的构造半平面图 （单位：cm）3.4正向海漫设计3.4.1海漫长度的计算当=19，且消能扩散良好时，海漫长度可按公式计算。式中海漫长度（m）消力池末端单宽流量（m3/s.m）闸孔泄水时上下游水位差(m)海漫长度计算系数，按下表查得河床土质粉砂、细沙中砂、粗砂粉质壤土粉质粘土坚硬粘土1413121110987分设计与校核两种情况计算取大值，计算结果如表3-6所示表3-6 海漫长度计算表参数Qb末设计情况38064.185.912.9133.1741.24综合计算结果分析最后确定海漫长度为42m3.4.2海漫构造的确定1）海漫的结构应该是粗糙的，以利于消除水流余能；应该是透水的，使渗透水流顺利排出，以增加海漫的稳定性；应该有一定的柔性，以适应地基变形，综合考虑本工程海漫材料中后段采用干砌块石，前1/3段采用浆砌块石，厚度为50cm，块石直径大于30cm砌石下层铺10cm石子、10cm砂子垫层。每隔610m设置一道浆砌石埂。2）海漫末端的流速验算：设计情况：v=100/42/1=2.38m/sv0=0.57 m/s； 校核情况：v=160/42/0.8=4.76m/sv0=0.57 m/s。3.5反向海漫设计3.5.1海漫长度的计算当=19，且消能扩散良好时，海漫长度可按公式计算。式中海漫长度（m）消力池末端单宽流量（m3/s.m）闸孔泄水时上下游水位差(m)海漫长度计算系数，按下表查得河床土质粉砂、细沙中砂、粗砂粉质壤土粉质粘土坚硬粘土1413121110987计算结果如表3-6所示表3-6 海漫长度计算表参数Qb末反向情况40064.796.172132.9538.4综合计算结果分析最后确定海漫长度为40m3.5.2海漫构造的确定1）海漫的结构应该是粗糙的，以利于消除水流余能；应该是透水的，使渗透水流顺利排出，以增加海漫的稳定性；应该有一定的柔性，以适应地基变形，综合考虑本工程海漫材料中后段采用干砌块石，前1/3段采用浆砌块石，厚度/为40cm，块石直径大于30cm砌石下层铺10cm石子、10cm砂子垫层。每隔610m设置一道浆砌石埂。2）海漫末端的流速验算：设计情况：v=100/42/1=2.38m/sv0=0.57 m/s； 校核情况：v=160/42/0.8=4.76m/sv0=0.57 m/s。3.6 正反向冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定3.6.1 冲刷坑深度的计算 海漫末端的河床冲刷深度可按公式计算海漫末端河床冲刷深度(m)；海漫末端单宽流量(m2/s)；河床土质允许不冲流速（m/s）由高教版水力学上册表5.4查得 ；海漫末端河床水深（m）；分设计与校核两种情况计算如表3-6表3-6 正向冲刷坑深度的计算表参数Q校核情况40050.410.53.25反向冲刷坑深度的计算表参数Q设计情况3804.750.49.73.363.6.2 防冲槽尺寸的确定一般=1.52.0m，即当1.52.0m，取=1.52.0m。若太大，开挖困难。底宽L=(1.02.0)，上游边坡1:21:4，下游边坡根据施工开挖情况而定。防冲槽的断面面积，根据下游河床冲至最深时，石块坍塌在冲刷坑上游坡面所需要的面积A确定，应满足A=（为堆石自然形成的护面厚度，取用0.5m；n为上有边坡系数） ，初定防冲槽深度为2.0m，底宽4.0m。上游边坡1:2，下游边坡1:3。则其断面面积为19.8 m2A=8.4m2满足要求。4 闸基渗流计算4.1 渗流计算水位组合渗流计算水位组合见表4-1表4-1 渗流计算水位组合表计算情况挡水方向闸上水位闸下水位备注设计情况正向挡水3.90m1.00m抗滑安全系数K=1.35反向挡水2.00m5.48m闸下加风浪高0.6米,抗滑安全系数K=1.35校核情况反向挡水2.00m5.95m闸下加风浪高1.33米,抗滑安全系数K=1.054.2 地下轮廓线布置4.2.1 地下轮廓线布置1）防渗长度的拟定 防渗长度初拟值按下式计算 L=C式中：L闸基防渗长度，包括水平段、铅直段及倾斜段上、下游最大水位差(m)C允许渗径系数，按表6（水闸设计规范SL 265-2001表4.3.2）选用。表4-2 允许渗径系数地基类别排水条件粉砂细砂中砂粗砂中砾细砾粗砾夹卵石轻粉质砂壤土轻砂壤土壤土粘土有虑层1399775544332.5117955332无虑层7443设计与校核情况下的最大水位差发生在反向挡水时，且这两种情况下的最大水位差相等。=5.95-2=3.95m本水闸持力层为细砂。由表6查得允许渗径系数C=8。则 =C=83.95=31.6m2）铺盖、垂直防渗体与闸室底板的拟定（2） 闸室底板的拟定 根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8,其值约为1.02.0m，最小厚度不宜小于0.7m。闸室底板顺水流方向的长度参照表4-5所列数值初步拟定，可知砂土地基土质闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.03.5。4.3.9条规定齿墙深度采用0.51.5m 初步拟定：闸室底板厚度取1.0m。闸室顺水流方向的长度取=20m，齿墙深度取0.5m，齿墙底宽取1.0m，斜坡比取1:1。3）挡潮闸闸基地下轮廓布置图 节制闸闸基地下轮廓布置图如图4-1所示图4-1 闸基地下轮廓布置示意图 （单位：高程m；长度cm）4.2.2 验算防渗长度其实际长度 故 故满足规范要求4.3 闸基渗流计算根据地下轮廓的特点，采用改进阻尼系数法计算，由图可得到地下轮廓简化和分段，具体布置见图4-2所示。图4-2 地下轮廓简化、分段布置图（单位：高程m；长度cm）4.3.1 计算地基有效深度L0=14.0+15.0+24.0=53.0mS0=6.8mL0/ S0=53.0/6.8=7.795Te=0.5 L0=0.553.0=26.5m,闸基相对不透水层为无限深，故闸基渗流的影响范围以有效深度Te控制。4.3.2 计算各典型段的阻尼系数 各典型段的几何特征及阻尼系数计算见表4-3。表4-3 各典型段阻尼系数计算表段号段 别S（m）T（m）L（m）备 注1进口段00160.50.031各典型段阻尼系数计算公式：进、出口段内部垂直段内部水平段2内部垂直段0.516.50.030 3内部水平段0.52.516.57.50.3274内部垂直段2.516.50.1535内部垂直段3.517.50.2036内部水平段3.50.517.5190.9267内部垂直段0.517.50.0298内部水平段001710.0599内部水平段0.517.50.02910内部垂直段0.5017.510.03711倾斜段0017.516.540.23512水平段00.516.520.113内部垂直段0.516.50.0314出口段0016 0.50.0312.224.3.3 各典型段渗压水头损失计算（1）各典型段渗压水头损失按公式计算，由于设计与校核情况的水位组合相同，所以只需按照其中一种情况计算即可，各典型段渗压水头损失具体计算结果见表4-4所示表4-4 各典型段渗压水头损失计算表（m）段别损失系数损失系数总和水头损失设计正向设计反向校核反向10.031 2.220 0.040 0.049 0.055 2 0.030 2.220 0.039 0.047 0.053 30.327 2.220 0.427 0.513 0.580 40.153 2.220 0.200 0.240 0.272 50.203 2.220 0.265 0.318 0.360 60.926 2.220 1.210 1.452 1.643 70.029 2.220 0.038 0.045 0.051 80.059 2.220 0.077 0.092 0.105 9 0.029 2.220 0.038 0.045 0.051 10 0.037 2.220 0.048 0.058 0.066 11 0.235 2.220 0.307 0.368 0.417 12 0.100 2.220 0.131 0.157 0.177 130.030 2.220 0.039 0.047 0.053 140.031 2.220 0.040 0.049 0.055 （2）闸底渗压水头分布图根据各角点处的渗压水头，作闸底渗压水头力分布图如下图4-3、4-4所示图4-3 设计正向挡水时闸底透压水头分布图 （单位：长度：cm,水头：m）图4-4 设计反向挡水时闸底渗压水头力分布图 （单位：长度：cm；水头：m）图4-4 校核反向挡水时闸底渗压水头力分布图 （单位：长度：cm；水头：m）（3）底板所承受的渗透压力的计算由各段末的渗压水头可计算底板所承受的渗透压力，由于设计与校核情况下的水位组合相同，故选其中一种情况计算，以底板上游端最低点为矩心，具体计算见表4-8 表4-8 渗透压力计算表计算工况算式渗透压力(KN)力臂（m）力（KNm）设计情况正向15699.991.52323913.63反向22447.191.27828696.36校核情况反向25459.131.27932569.97（4）渗流坡降的计算出口坡降按公式： 计算水平坡降按公式： 计算式中:出口段渗流坡降值水平段渗流坡降值 出口段修正后的水头损失值(m)； 底板埋深于板桩入土深度之和(m)； 水平段水头损失值(m)； 水平段长度(m)；具体结果如表4-9所示表 4-9 出口坡降与水平段坡降的计算表部位名称计算情况出口段闸上消力池底板水平段闸室底板水平段水平段闸下消力池底板水平端设计正向0.0820.0570.0640.0770.0480.087设计反向0.0980.0680.0760.0920.0580.105校核反向0.110.0780.0870.1050.0660.118允许坡降J0.350.130.130.13注：允许渗流坡降值由水闸设计规范SL265-2001，表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值 查得由出口坡降与水平段坡降的计算表可知：实际渗流坡降都小于允许渗流坡降，故渗流出口稳定,产生渗透变形的可能性很小。5 闸室结构布置5.1 闸室底板 根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8,其值约为1.02.0m，最小厚度不宜小于0.7m。闸室底板顺水流方向的长度参照表4-5所列数值初步拟定，可知砂土地基土质闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.03.5。4.3.9条规定齿墙深度采用0.51.5m 初步拟定：闸室底板厚度取1.0m，顺水流方向的长度取=20m，齿墙深度取0.5m，齿墙底宽取1.0m，斜坡比取1:1。5.2 闸墩5.2.1 闸墩顺水流方向长度、闸墩高度闸墩长度的选定应满足两个因素：闸墩长度应满足上部结构布置要要使闸室基底荷载强度顺水流方向的分布在各种工作条件下都比较均匀，避免闸室上下端产求，生过大的不均匀沉降而倾斜。根据工程经验，一般情况下该值等于底板长度，也可以大于底板长度，但伸出的闸墩悬臂长度一般不宜超过闸墩底板厚度的1倍。 初步拟定本节制闸闸墩的顺水流方向的长度与闸底长度相同，为20m（二）闸墩顶部高程=设计水位+浪高+波浪中心至静水面距离+安全超高、闸墩顶部高程=校核水位+浪高+波浪中心至静水面距离+安全超高取两者中的大值（规范实施指南4.2.4）平均波高和平均波周期按莆田试验站公式计算式中 平均波高； 计算风速（m/s）； 风区长度（m）； 风区内平均水深（m）； 平均波周期(s)。然后由水闸设计规范SL265-2001表E.0.12查得波高与平均波高的比值/进而求的，根据水闸的级别为3级，可由表E.0.11查的波列累计频率为5%，则=。具体计算如表5-1所示表5-1 平均波高和平均波周期计算表计算情况(m)(m)(m/s)(m)(s)(m)设计反向挡水9.985000200.2252.1060.956校核反向挡水10.455000200.2252.1060.495平均波长和波浪中心线超出计算水位的高度分别按下式计算式中 平均波长（m）闸前水深（m）；波浪中心线超出计算水位的高度(m）)；其余意义同上。采用试算的方法得出，计算结果列表5-2所示表5-2 平均波长和波浪中心线超出计算水位的高度计算表计算情况(m)(s)(m)(m)(m)设计反向挡水9.982.1060.4956.920.111校核反向挡水10.452.1060.4956.920.111安全超高由水闸设计规范SL265-2001表4.2.4水闸安全超高下限值查的为0.3m综上闸墩高程计算列如表5-3所示表5-3 闸墩高程计算表计算情况闸前水位浪高波浪中心至静水面距离安全超高闸墩顶高程正向挡水5.480.60.1111.07.191反向挡水5.951.330.1110.47.791 由闸墩高程计算表可初步拟定闸墩高程为8m5.2.2 闸墩厚度、门槽位置和尺寸的拟定（1）根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.13条规定：闸墩厚度应根据闸孔孔径、受力条件、结构工程和施工方法确定，平面闸门闸墩门槽处最小厚度不宜小于0.4m。兼做岸墙的边墩还应考虑承受侧向土压力的作用，其厚度应根据结构抗滑稳定性和结构强度的需要计算确定。混凝土和少筋混凝土闸墩的厚度约为0.91.4m。4.2.12条规定：闸墩的外形轮廓设计应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小、过流能力大的要求。上游墩头可采用半圆形，下游墩头采用流线形。 由于本节制闸主要作用是泄洪、挡潮、冲淤、兼辅助通航。根据闸孔布置可知：中孔宽度较大，且较两边孔宽度大，所以中孔闸墩所承受的力也较大。根据以上要求初步拟定：中墩厚度为1.0，边墩厚度为0.8m，缝墩厚度为1.2m。上游墩头采用流线形，下游墩头采用半圆形。（2）根据水闸设计规范SL265-2001实施指南4.2.14条规定：工作闸门门槽应设在闸墩水流较平顺部位，其宽深比取1.61.8。根据管理维修需要设置的检修闸门门槽，其与工作闸门门槽之间的净距离不宜小于1.5m。当设有两道检修闸门门槽时，闸墩和底板必须满足检修期的结构强度要求。初步拟定工作闸门的门槽深度取0.3m，宽度取0.5m，采用双扉式闸门；检修门槽深度取0.2m，宽度取0.3m，距离工作门槽上游边缘1.5m处；具体尺寸如图5-1所示中孔闸墩尺寸布置图（单位：mm）图5-1 中孔闸墩尺寸布置图 （单位：cm）5.3 闸门5.3.1闸门高度与形式根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.16条第三款规定：受涌浪或风浪冲击力较大的挡潮闸，宜采用平面闸门，且闸门面板宜布置在迎潮侧。4.2.17条规定:露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上0.30.5m。根据以上规定初步拟定：闸门采用平面钢闸门，双节点滚轮支撑；由于挡水高度较大，故采用双扉式闸门，闸门顶高程为7.3m，每扇闸门高为6m,宽为7.5+0.152=7.8m； 5.3.2闸门重量与启闭机的估算根据中国水利水电出版社水工钢结构附录十一 露顶式平面闸门自重的估算公式：当5mH8m闸门自重 式中： H、B分别为孔口高度（m）及宽度（m）； 闸门行走支承系数；对滑动式支承=0.81；对滚轮式支承=1.0；对于台车式支承=1.3；材料系数：闸门用普通碳素钢时=1.0；用低合金钢时=0.8；孔口高度系数：当H5m时，=0.156；5mH8m时，=0.13。则 每扇闸门自重为：闸门启闭所需的启门力和闭门力的估算闸门启闭所需的启门力和闭门力由近似公式式中： 启门力（kN）；闭门力（kN）；闸门上的总水压力（kN）；闸门自重（kN）；计算结果如表5-4所示表5-4 闸门启闭所需的启门力和闭门力计算表计算情况(m)(m)b(m)(kN)(kN)(kN)(kN)偏上闸门4.650.77.5776.62100.65198.56214.09-13.012.52偏下闸门7.51741.95100.65295.10329.9383.52118.36注：1.由计算结果可以看出0所以闸门在关闭时需要增加配重块。 2.其中偏下闸门的总水平压力计算过程为：5.4 启闭机与工作桥5.4.1 启闭设备的初步选定 由（三）表计算所得启门力，初步选用平面闸门双吊点卷扬式启闭机，根据闸门与启闭机选定启闭机型号如下偏上闸门启闭机型号：QPQ-212.5、启门力250KN 、自重3.4 T、地脚螺栓的间距G=13081569mm 、 启闭机的宽度为J=1769mm。偏下闸门启闭机型号：QPQ-216、启门力320KN、 自重3.5 T、 地脚螺栓的间距G=13081569mm 、启闭机的宽度为J=1769mm。5.4.2 工作桥的形式和尺寸的拟定本挡潮闸工作桥采用装配式结构，桥面置于两根纵梁上，纵梁净距取决于启闭机的活动范围约1.22.0m。初步拟定:由于为双扉式闸门，需设置两台启闭机分别起吊上下扉门，纵梁净距相对增大，中孔纵梁净距为1600mm；横梁主要为安装启闭机而设置，其位置决定于启闭机的安装位置。启闭机最大宽度为1769mm两边需同时留出0.61.2m的富裕宽度以供工作人员操作及设置栏杆之用，初步拟定桥面总宽度为4.0m。 工作桥中孔跨度L=7.5+0.6+0.6=8.7m,净距Ln=8.7m，纵梁高度h=(1/81/10)Ln=(0.871.09)m，初步拟定为1m； 纵梁宽度b=(1/21/3)h=(0.330.5)m，初步拟定为0.4m。纵梁翼缘厚度端部80mm,根部取160mm，挑出长度为800mm。横梁截面为矩形，高度为纵梁的2/33/4，宽度为高度的1/31/2，初步拟定横梁的高度为0.70m，宽度为0.30m。 具体尺寸如图5-3所示图5-3 工作桥尺寸及布置图 （单位：cm）5.5 工作桥设置高程，工作桥支架的高度、尺寸的拟定工作桥高度视闸门的形式、闸孔水面线而定。对平面闸门采用固定式启闭机时工作桥横梁底高程=闸顶高程+门高+（1.01.5）富裕高度。工作桥纵梁底高程=8+6+1=15m，工作桥排架高程为15-8=7m。支架具体尺寸见工作桥支架 图5-5 工作桥支架布置图 （单位： cm）5.6 交通桥，工作便桥的形式尺寸图5-6 交通桥布置图 （单位：cm）交通桥采用斜空心板，由于交通桥的标准是公路，双车道。则公路桥面宽度定为7m，两边人行道各为0.8m,栏杆的厚度取0.15m,交通桥总宽度为9m。交通桥的具体尺寸如图5-6所示：5.7 闸室分缝布置与止水设置闸室沿轴线每隔一定距离顺流向设缝分开，以免闸室因不均匀沉降及温度变化而产生裂缝，缝间距25.7m，缝