水工建筑物课程设计-某拦河闸设计

目录前言1第一章工程基本资料211工程概况212工程地质条件213工程地形条件314工程土的物理力学性质指标315工程材料316工程水文气象条件417批准的规划成果418施工条件5第二章闸孔设计621闸址的选择622闸型确定623拟定闸孔尺寸及闸墩厚度6231拦河闸宽顶堰出流情况判断7232闸门总净宽计算8233闸孔尺寸设计和布置924校核泄洪能力931消力池池长估算1132消力池尺寸及构造计算14321消力池深度计算14322消力池池长计算15323消力池的构造1533海漫设计16331海漫长度计算16332海漫构造1734防冲槽设计1735上、下游岸坡防护设计18第四章闸底地下轮廓线的布置1941防渗设计的目的1942布置原则1943地下轮廓线布置19431闸基防渗长度的确定。19432防渗设备设计19433防渗设备尺寸和构造。20434校核地下轮廓线的长度2044排水设备的细部构造21441排水设备的作用21442排水设备的设计21443止水设计22第五章防渗计算2451渗流计算的目的2452计算方法2453计算渗透压力24531地基有效深度的计算24532分段阻力系数的计算24533计算各角点的渗透压力值。27534验算渗流逸出坡降27第六章闸室结构布置2861底板和闸墩设计28611闸底板的设计28612闸墩设计2862闸门与启闭机设置3063上部结构设计32631工作桥设计32632交通桥设计33633检修桥设计3364闸室的分缝与止水34第七章闸室稳定计算3571设计情况及荷载组合3572完建元无水期荷载计算及地基承载力验算35721完建无水期荷载计算36722地基承载力验算3773正常挡水期地基承载力验算38731正常挡水期闸室荷载计算38732地基承载力验算3974闸室抗滑稳定计算40参考文献41前言为了能更好的理解水工建筑物的基本原理，掌握水工建筑物设计的基本方法，了解经济评价的的基本依据和课程要求，灵活运用本课程所学的方法。本书某拦河闸设计为例，在给出工程的基本资料的基础上运用课程所学知识通过课程设计进行完整的设计计算，以锻炼自己学识知识、分析问题、解决问题的能力，为以后开展实际工程项目的功臣设计工作打下基础。本书所有表格皆自己设计，都是为了计算方便。如有什么不妥之处还望老师指点，感谢潘起来老师在设计过程中的精心指导和教悔，同时在课程设计中肯定还有许多不足之处，还望老师指点、教导第一章工程基本资料11工程概况本工程位于某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。该河属稳定性河流，河面宽约200M，深约710M。由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题，经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。拦河闸所担负的任务是正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水800万M3，调蓄水至两岸沟塘，大量补给地下水，有利于进灌和人畜用水，初步解决40万亩农田的灌溉问题并为工业生产提供足够的水源，同时对渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。12工程地质条件根据钻孔了解闸址地层属河流冲积相，河床部分地层属第四纪蟓更新世Q3与第四纪全新世Q4的层交错出现，闸址两岸高程均在41M左右。闸址处地层向下分布情况如下表11所示。表11闸址处地层分布情况土质名称重粉质壤土细砂中砂重粉质壤土中粉质壤土分布范围河床表面以下高程288M厚度约高程22M以厚度58M由上而下深约3M以下5M下13工程地形条件闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，地面高程约为4000M左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约3000M，主河槽宽度约80100M，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。14工程土的物理力学性质指标土的物理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数字如表12、13所示。表12土的物理性质指标表湿重度饱和重度浮重度细砂比重细砂干重度19KN/M321KN/M311KN/M327KN/M315KN/M3表13土的力学性质指标表内摩擦角土基允许承载力摩擦系数不均匀系数渗透系数CM/S自然含水量时28粘土0251中细砂层3105K饱和含水量时520KN/M混凝土、砌石与土基的摩擦系数当土基为密实细砂层时值为360F砂土4以下土层515工程材料1、石料本地区不产石料，需从外地运进，距公路很近，交通方便。2、粘土经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。3、闸址处有足够的中细砂。16工程水文气象条件1、气温本地区年最高气温422C，最低气温207C，平均气温144C。2、风速最大风速0VM/S，吹程06KM。3、径流量非汛期（16月及1012月）9个月份月平均最大流量91M3/S。汛期（79）三个月，月平均最大流量为149M3/S，年平均最大流量26QM3/S，最大年径流总量为825亿M3。4、冰冻闸址处河水无冰冻现象。17批准的规划成果1、根据水利电力部水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SD11278）的规定，本枢纽工程为等工程，其中永久性主要建筑物为3级。2、灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为3850M。3、洪水标准见表14所示。表14洪水标准表序号项目重现年洪水流量（M3/S）闸前水位（M）下游水位（M）1设计洪水209373915392校核洪水501220403540218施工条件1、工期为两年。2、材料供应情况水泥由某水泥厂运输260KM至某市，再运输80KM至工地仓库；其它他材料由市汽车运至工地；电源由电网供电，工地距电源线10KM；地下水位平均为280300M。第二章闸孔设计21闸址的选择闸址、闸轴线的选择关系到工程的成败和经济效益发挥，是水闸设计中的一项重要内容，应根据水闸的功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地址、水流泥沙、冻土、冰情，管理和周围环境等因素，通过技术经济比较并考虑安全可靠、施工难易、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择过程中首先应根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等方面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。本次设计中闸轴线的位置和坝址已由规划给出。22闸型确定本工程主要任务是正常情况下拦河截水，以利灌溉，而当洪水来临时，开闸泄水，以保防洪安全。由于是建于平原河道上的拦河闸，应具有较大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。同时，由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为便于排出淤沙，闸底板高程应尽可能低。因此，采用无底坎平顶板宽顶堰，堰顶高程与河床同高，即闸底板高程为3000M。23拟定闸孔尺寸及闸墩厚度现拟定该水闸为多孔出流水闸，闸墩墩头为半圆形，231拦河闸宽顶堰出流情况判断由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深计算公式如下式11、12、13、14所示上游水深（2H闸前水位闸底板高程1）下游水位（2SH下游水位闸底板高程2）上游过水断面面积（20ABAH3）行进流速（20QVA4）水头（2200VHG5）其中0,1A如表21所示表21上游水头计算序号流量Q（M3/S）下游水深HS（M）上游水深H（M）过水断面积（M2）A行近流速（M3/S0V）20VG上游水头H0（M）1设计流量9379009159150010240005349202校核流量12201020103510350011902007221042注考虑壅高1520CM。闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，根据以下公式26判别出流情况。08HHS（26）表22淹没出流判别表序号计算情况下游水深HS（M）上游水头H0（M）08HHS流态1设计水位9009209736淹没出流2校核水位102010421452淹没出流根据表22判断在遇到设计洪水和家和洪水时该拦河水闸均以淹没出流的方式出流。232闸门总净宽计算根据设计洪水和校核洪水两种情况分别用试算法计算闸门总净宽，计算公式如下式27,、28所示（2230HGMQB7）（233032103210854604675AMH8）其中为堰流侧收缩系数，暂取0900；G取981；由赵振兴、何健京主编的水力学第二版表96查知8淹没系数具体计算如下表23所示表23闸门总净宽计算表233闸孔尺寸设计和布置根据闸门设计规范SL2652001中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流9BM形态，选用7孔，闸墩的边墩宽度设计为1M，中墩宽12M。设2条永久性直通式伸缩缝，伸缩缝处闸墩宽16M。闸孔总宽度为01792164271MLNBD（）由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，整体布置如图11所示。序号流量Q（M3/S）侧收缩系数流量系数M上游水头H0（M）0HS淹没系总净宽0B（M）1设计流量93709000385920097830417524652校核流量122009000385104209789041157499图21闸孔尺寸布置图单位M24校核泄洪能力闸墩采用半圆形墩头，根据孔口与闸墩的尺寸可计算侧收缩系数，由赵振兴、何健京主编的水力学第二版式912即下式29（29）001021KHNNB其中N7，B9M由于墩头均为半圆形，和0HHS值查由赵振兴、何健京主编的水力学第二版表91与表92得便可计算侧收缩系数和K、水闸的校核过流能力，其中实际过闸流量按一下式29计算Q（2230GMBQ9）其中，G9817963B表24过流能力校核计算表序号计算情况堰上水头H0（M）0HS0KMQ校核过流能力1设计流量937920097830723407085303850417106639413812校核流量122010420978907235070833038504111237198305从表24可以看出设计情况超过了规定的要求，但又未超过规定的5，说明孔口尺根据校核情况满足要求，所以不再进行孔口尺寸的调整。综上所述决定采用水闸溢流宽度717,9BMNBM，闸孔数每孔宽度。第二章消能防冲设计由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。设计水位或校核水位时闸门全开渲泄洪水，为淹没出流无需消能。闸前为正常高水位3850M，部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的冲刷河床现象，需设置相应的消能设施。为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生淹没式水跃消能，所以采用闸前水深H85M，闸门局部开启情况，作为消能防冲设计的控制情况。为了降低工程造价，确保水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本次设计按1、3、5、7孔对称方式开启，分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，找出消力池池深和池长的控制条件。31消力池池长估算为了能找到合理的消力池池长估计，现将水闸开启1孔、3孔和5孔两种情况下的0820M开度的估算尺长和池深。计算公式如下式所示收缩断面水深（31）0CHE其中由赵振兴、何健京主编的水力学第二版表97查得。泄流量（32）02CQEGHH其中取10，G取981。单宽流量（33）QNB其中B9M。跃后水深（3200230181CCCHQGH4）将下游河道看成是矩形断面河流，水深与水力半径相等，河宽100M，永明渠均匀流计算公式计算下游水深16SSQCARIHNBI（3203SQNHBI5）其中I为1/10000，N查由赵振兴、何健京主编的水力学第二版表97得00416。消力池池深（3ZHDSC0“6）（32“2CSGHAQZ7）其中0水跃淹没系数,可采用105110这取106；水流动能校正系数,可采用10105，这取102。消力池长度（30JL8）（302069JCCH9）（301045LMAH10）其中水跃长度校正系数,可采用0708这取075。M为0385，为85M，由于该水闸为无坎宽顶堰D。0H1A池长、池深估算具体计算见下表31所示表31消力池池深池长估算表消力池尺寸开启孔数N开启高度EM收缩系数泄流量Q3/S单宽流量Q收缩水深0CHM跃后水深下游水深流态判别池深DM池长LS水跃长LJ备注080615524198582404923511159615772426415625100615650196722406153863181716382552168112061777652386280744172202116772651517761池深控制150618960466106709274563229617022759718814120062112597914124250842701168628648198830806151572595824049235113086059423029156251006151950597224061538633512054524147168112061723295786280744172390604852501417761150618288141067092745634438自由孔口出流03822592418814320062137793714124250845222淹没0187267119883080615262099970704926008419320323769828544限开100615325098120406156632477120994036531137限开12061738826214380747185530821354261633349限开15061848023317790927789160321464531636037限开52006216298962333124288517095淹没20864859239379限开为了节省工程造价，防止消力池过深，对开启5孔开启高度为08米以上全部限开，得出开启1孔开启高度为12米为消力池的池深控制条件。32消力池尺寸及构造计算321消力池深度计算根据所选择的控制条件，估算池深为22M，用下式311、312用式算法计算收缩断面水深（30THD11）（32000CCQTHGH12）其中，。2DM103862/QMS017T表32收缩断面水深试算表/M0CH00700065006306100613/MT8443396304101896108067107104由表32可以看出0613CHM出池落差Z按式31、312计算如下2222CAQZMGH跃后水深220023306278618111467890CCCQHGH验算水跃淹没系数符合在105110之间的要求。00220171069468SCDHZ因为，所以池深符合要求。0151322消力池池长计算根据池深为22M，用公式38、39、310计算出相应的消力池长度如下。020697569478061420JCCLHM014032589MAH0148930JL为了便于修建选取消力池长度为30。323消力池的构造采用挖深式消力池。为了便于施工，消力池的底板做成等厚，为了降低底板下部的渗透压力，在水平底板的后半部设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔孔径为10CM，间距为2M，呈梅花形布置。根据抗冲要求，按式313计算消力池底板厚度。其中1K为消力池底板计算系数，可采用015020取018；Q为确定池深时的过闸单宽流量；H为相应于单宽流量的上、下游水位差。（310184920458TKQM13）由于泄洪时取消力池底板的厚度T06M。图31消力池构造尺寸图单位高程M，尺寸CM33海漫设计331海漫长度计算用公式314计算海漫长度结果列入表2。其中SK为海漫长度计算系数，根据闸基土质为中粉质壤土则选12。取计算表中的最大值42M。314HQKLSP表33海漫长度计算表序号流量Q上游水深下游水深SHQHPL11008523521587614823807220085356531754935318683300854547476239533692444008554036349309740111550085617779372323417346600856891952416094170577008575591111094139394332海漫构造因为对海漫的要求为有一定的粗糙度以便进一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以选择在海漫的起始段为12米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能较好，其顶面高程与护坦齐平。后30米做成坡度为115的干砌石段，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为06米，下面铺设15CM的砂垫层。34防冲槽设计海漫末端河床冲刷坑深度按公式315、316计算，其中河床土质的不冲流速可按下式计算。按不同情况计算如表3所示。315MMHVQD01式中DM海漫末端河床冲刷深度M；QM海漫末端单宽流量M2/S；V0河床土质允许不冲流速M/S；HM海漫末端河床水深M5105140RVV（316）式中0V河床土质的不冲流速，M/S；由赵振兴、何健京主编的水力学第二版表77取08M/S；R水力半径，XAR；SH海漫末端河床水深，M。具体计算见下表34所示表3冲刷坑深度计算表序号计算情况Q相应过水水面积A湿周X51R0VSHD1设计情况9379001181501312010110024182校核情况122010201204153321226512201258根据规范确定防冲槽的深度为2M。采用宽浅式，底宽取4M，上游坡率为2，下游坡率为3，出槽后作成坡率为5的斜坡与下游河床相连。如图31所示。图32海漫防冲槽构造图单位M35上、下游岸坡防护设计为了保护上、下游翼墙以外的河道两岸岸坡不受水流的冲刷，需要进行护坡。采用浆砌石护坡，厚03米，下设01米的砂垫层。保护范围上游自铺盖向上延伸23倍的水头，现设计延长为30M，下游自防冲槽向下延伸46倍的水头，先设计为延长50M。第四章闸底地下轮廓线的布置41防渗设计的目的防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。42布置原则防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。43地下轮廓线布置431闸基防渗长度的确定。根据公式41计算闸基理论防渗长度为595M。其中C为渗径系数，因为地基土质为重粉质壤土，查林继镛主编水工建筑物表63取7。具体计算如下（4LCH1）其中H取正常灌溉时的闸前正常水深85M为最不利工况计算85796LM432防渗设备设计由于闸基土质以粘性土为主，防渗设备采用粘土铺盖，闸底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的粘土结构，不宜设置板桩。433防渗设备尺寸和构造。1）闸底板顺水流方向长度根据公式42计算，根据闸基土质为重粉质壤土A取30。底板长度综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，确定为25M。（42）LAH3852M2）闸底板厚度为取闸孔净宽实际取为1601956TL15M。3）齿墙具体尺寸见图1。图41闸底板尺寸图（单位CM）4）铺盖长度根据（35）倍的上、下游水位差，确定为40M。铺盖厚度确定为便于施工取为厚度取06M。为了防止水流冲刷及施工时破坏粘土铺盖，在其上设置30CM厚的浆砌块石保护层，10CM厚的砂垫层。434校核地下轮廓线的长度根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线长度，通过校核，满足要求。铺盖长度闸底板长度齿墙长度402148658596ML理44排水设备的细部构造441排水设备的作用采用排水设备，可降低渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到即减少渗压又避免渗透变形。442排水设备的设计（1）水平排水水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。反滤层一般是由23层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；各层的颗粒不得发生移动；相邻两层间，较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞，应具有足够的透水性，以保证排水通畅；同时还应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而变差。本次设计中的反滤层由碎石，中砂和细砂组成，其中上部为20CM厚的碎石，中间为10CM厚的中砂，下部为10CM厚的细砂。图42反滤层构造图单位CM（2）铅直排水设计本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2M，孔径为10CM，呈梅花形布置，孔下设反滤层。（3）侧向排水设计侧向防渗排水布置（包括刺墙、板桩、排水井等）应根据上、下游水位，墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑，并应与闸基的防渗排水布置相适应，在空间上形成防渗整体。在消力池两岸翼墙设23层排水孔，呈梅花形布置，孔后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。443止水设计凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平止水两种。前者设在闸墩中间，边墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中；后者设在粘土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度沉陷缝、翼墙、消力池本身的温度沉降缝内。在粘土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青麻袋止水。图3止水详图单位CM第五章防渗计算51渗流计算的目的计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的渗透稳定性。52计算方法计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法计算结果精确，采用此种方法进行渗流计算。53计算渗透压力531地基有效深度的计算有效深度用以下下公式51判断（51）00/55ELSTL当时005/516/2ELLSTS当时由于062所以地基有效深度为05532METL（）由于大于实际的地基透水层深度8M，所以取小值。ET8ET532分段阻力系数的计算通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成9个典型段，如图4所示。其中1、9段为进出口段，用式52计算阻力系数；3、5、7段为内部垂直段，用式53计算相应的阻力系数；2、4、6、8段为水平段，用式54计算相应的阻力系数。各典型段的水头损失用式55计算。结果列入（表1）中。对于进出口段的阻力系数修正，按公式56、57、58计算，结果如表53所示。图51渗流区域分段图（单位M）（53/2015041ST2）（52LNCOT14YST3）（51207XLST4）1IINIIHH（55）5600H57NII1058059212TS式中H0进,出口段修正后的水头损失值M；H0进,出口段水头损失值M；阻力修正系数,当计算的10时,采用10；S底板埋深与板桩入土深度之和M；T板桩另一侧地基透水层深度M各段渗透压力水头损失具体计算如下表51所示表51各段渗透压力水头损失分段编号分段名称S（M）12TLIIHI进口108045103486302525水平0157040556443010243972垂直15700218016852016852水平0055100182014069014069垂直10650155011982011982水平101065233323256871256871垂直10650218016852016852水平005510018201406902172出口258070305434204669合计109968585进出口阻力系数和水头损失修正计算具体如下表53所示表52进出口段的阻力系数修正表序号段别STHOHX1进口段1070072420252500962439722出口段255508591046690076502172533计算各角点的渗透压力值。用表1计算的各段的水头损失进行计算，总的水头差为正常挡水期的上、下游水头差85M。各段后角点渗压水头该段前角点渗压水头此段的水头损失值，结果列入表54。表53闸基各角点渗透压力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H108582483853682354134210853068404670534验算渗流逸出坡降出口段的逸出坡降为，小于壤土出口904671825HJS段允许渗流坡降值5（查李继镛主编水工建筑物第5版表65得），满足要求，不会发生渗透变形。绘制闸底板的渗透压力分布图52。图52闸底板下渗透压力分布图单位M第六章闸室结构布置61底板和闸墩设计611闸底板的设计（1）作用闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构的全部荷载，并较均匀地传给地基，还有防冲、防渗等作用。（2）型式常用的闸底板有平底板和钻孔灌注桩底板。由于在平原地区软基上修建水闸，采用整体式平底板，沉陷缝设在闸墩中间。（3）长度根据第四章433设计已知闸底板长度为25M。（4）厚度根据第四章433设计已知闸底板厚度为15M。612闸墩设计（1）作用分隔闸孔并支承闸门、工作桥等上部结构，使水流顺利的通过闸室。（2）外形轮廓应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小的，过流能力大的要求。上游墩头采用半圆形，下游墩头采用流线型。其长度采用与底板同长，为25M。（3）厚度为中墩12M，缝墩16M，边墩10M。平面闸门的门槽尺寸应根据闸门的尺寸确定，检修门槽深020M,宽020M,主门槽深03M,宽08M。检修门槽与工作门槽之间留60M的净距，以便于工作人员检修。（4）高度采用以下三种方法计算取较大值，根据计算墩高最大值为107M，另根据水闸设计规范SL2652001中规定有防洪任务的拦河闸闸墩高程不应低于两岸堤顶高程，两岸堤顶高程为615M，经比较后取闸墩高度为108M。1）墩H校核洪水位时水深安全超高10205107M。2）墩设计洪水位时水深安全超高900797M；闸前波高按下式61计算（6045072220700201813737MMMGDVGHGHTTHVVHT1）HM平均波高M；V0计算风速M/S,根据资料取20M/S；D风区长度M,根据资料取600M；HM风区内的平均水深M,取85M；2981063032571257MHTTHT218648T2013860248043791MTHHM3）墩H正常挡水位时水深8502404914M。图61缝墩尺寸详图（单位CM）62闸门与启闭机设置闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门；按材料分为钢闸门、混凝土闸门和钢丝网水泥闸门；按结构分为平面闸门、弧形闸门等，该工程选择的闸门形式如下1、工作闸门基本尺寸为闸门高取9M，宽9M，采用平面钢闸门，双吊点，滚轮支承。2、检修闸门采用叠梁式，闸门槽深为20CM，宽为20CM，闸门型式如右图所示。图62图2叠梁式检修闸门示意图3、启闭机可分为固定式和移动式两种常用固定式启闭机有卷扬式、螺杆式和油压式。卷扬式启闭机启闭能力较大，操作灵便，启闭速度快，但造价高。螺杆式启闭机简便、廉价，适用于小型工程，水压力较大，门重不足的情况等。油压式启闭机是利用油泵产生的液压传动，可用较小的动力获得很大的启闭力，但造价较高。在有防洪要求的水闸中，一般要求启闭机迅速可靠，能够多孔同步开启，这里采用卷扬式启闭机，一门一机。4、启闭机的选型（1）根据水工设计手册平面直升钢闸门结构活动部分重量公式62，经过计算得26244，考虑其它因素取闸门自重为270KN。8516012BHKG材支（62）式中闸门结构活动部分重量，T；支K闸门的支承结构特征系数，对于滑动式支承取08；对于滚轮式支承取10，对于台车式支承取13,这取10。材闸门材料系数，普通碳素结构钢制成的闸门为10；低合金结构钢制成的闸门取08，这取10。H孔口高度，取9M；B孔口宽度，取9M。165185029264GT（2）初估闸门启闭机的启门力和闭门力，根据水工设计手册中的近似公式（60121QFP2）0123527064315KN（61QFPG3）01235270612KN式中P平面闸门的总水压力，BHP2，KN；QF启门力，KN；W闭门力，KN；由于闸门关闭挡水时，水压力P值最大。此时闸门前水位为85M，本次设计的水闸为中型水闸，系数采用010，经计算启闭力QF为64315KN，闭门力WF为6612KN。查水工设计手册选用电动卷扬式启闭机型号QPQ240。63上部结构设计631工作桥设计工作桥是为了安装启闭机和便于工作人员操作而设的桥。若工作桥较高可在闸墩上部设排架支承。工作桥设置高程与闸门尺寸及形式有关。由于是平面钢闸门，采用固定式卷扬启闭机，闸门提升后不能影响泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根据工作需要和设计规范，工作桥设在工作闸门的正上方，用排架支承工作桥，桥上设置启闭机房。由启闭机的型号决定基座宽度为2M，启闭机旁的过道设为1M，启闭机房采用24砖砌墙，墙外设066M的阳台（过人用）。因此，工作桥的总宽度为110240240660666M。由于工作桥在排架上，确定排架的高度即可得到工作桥高程。排架高度闸门高安全超高吊耳高度9050510M工作桥高程闸墩高程排架高T型梁高408M10M1M518M图63工作桥细部构造图单位MM632交通桥设计交通桥的作用是连接两岸交通，供车辆和人通行。交通桥的型式可采用板梁式。交通桥的位置应根据闸室稳定及两岸连接等条件确定，布置在下游。仅供人畜通行用的交通桥，其宽度不小于3M；行驶汽车等的交通桥，应按交通部门制定的规范进行设计，一般公路单车道净宽为6M，双车道为79M。本次设计采用双车道8M宽，并设有人行道安全带为1M，具体尺寸如图64所示。图64交通桥细部构造图单位MM633检修桥设计的作用为放置检修闸门，观测上游水流情况，设置在闸墩的上游端。采用预制T型梁和活盖板型式。尺寸如图5所示。图5检修桥细部构造图单位MM64闸室的分缝与止水水闸沿轴线每隔一定距离必须设置沉陷缝，兼作温度缝，以免闸室因不均匀沉陷及温度变化产生裂缝。缝距一般为1530M，缝宽为225CM。整体式底板闸室沉陷缝，一般设在闸墩中间，一孔、二孔或三孔一联为独立单元，其优点是保证在不均匀沉降时闸孔不变形，闸门仍然正常工作。凡是有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直和水平两种。前者设在闸墩中间，边墩与翼墙间以及上游翼墙本身；后者设在铺盖、消力池与底板，和混凝土铺盖、消力池本身的温度沉降缝内。本次设计缝墩宽16M，缝宽为2CM，取中间三孔为一联，两边各为两孔一联。第七章闸室稳定计算71设计情况及荷载组合1、设计情况选择水闸在使用过程中，可能出现各种不利情况。完建无水期是水闸建好尚未投入使用之前，竖向荷载最大，容易发生沉陷或不均匀沉陷，这是验算地基承载力的设计情况。正常挡水期时下游无水，上游为正常挡水位，上下游水头差最大，闸室承受较大的水平推力，是验算闸室抗滑稳定性设计情况。泄洪期工作闸门全开，水位差较小，对水闸无大的危害，故不考虑此种情况。本次设计地震烈度为6，不考虑地震情况。2、完建无水期和正常挡水期均为基本荷载组合。取中间三孔一联为单元进行计算，需计算的荷载见表1所示。表1荷载组合表荷载荷载组合计算情况自重静水压力扬压力泥沙压力地震力浪压力完建无水期基本组合正常挡水期72完建元无水期荷载计算及地基承载力验算荷载计算主要是闸室及上部结构自重。在计算中以三孔一联为单元，省略一些细部构件重量，如栏杆、屋顶等。力矩为对闸底板上游端点所取。钢筋混凝土重度采用25KN/M3；混凝土重度采用23KN/M3；水重度采用10KN/M3；砖石重度采用19KN/M3。721完建无水期荷载计算完建无水期和在分布如下图所示图71完建无水期荷载分布图完建无水期和在具体计算见下表72所示表72完建无水期荷载计算表力矩（KNM）荷载自重（KN）力臂（M）闸底板718875000边敦13500000中墩32400000闸墩缝墩21330000工作桥353225100353225交通桥447370313110检修桥15975700111825启闭