中型灌区干渠渠首水闸设计毕业设计

1、扬州大学本科生毕业设计a摘 要本闸位于江苏省高邮市某中型灌区干渠渠首，为渠首取水水工建筑物。建筑物等级为一级。计算得本工程设 3 孔，每孔净宽 5.0m，闸底板长 17m，闸底板厚 1.0 程采用平面钢闸门，采用 qpq-12.5 的单吊点卷扬式启闭机。经计算设计消力池长为 15m，深 1.0，消力池底板厚为 0.5m，海漫长为 20m。上下游翼墙结构形式采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙。本工程中防渗计算采用改进阻力系数法，底板内力按弹性地基梁法计算。本工程设计主要由水力设计、消能防冲设计、闸基渗流计算、闸室结构布置、闸室稳定计算、闸室结构计算、两岸连接建筑物布置、两岸连接建筑物结构计算等几个部分组

2、成。 关键词关键词：水力计算 稳定计算 结构计算 边荷载 弹性地基梁扬州大学本科生毕业设计babstractthis floodgate located at jiangsu province gaoyou some medium irrigation area main channel canal head, takes the water hydraulic engineering structure for the canal head. the building rank is first-level. calculates this project to suppose 3, eac

3、h extends 5.0m only, floodgate ledger wall long 17m, floor or bottom of sluice gate thickness of slab 1.0m. this project uses the plane steel strobe, uses qpq-12.5 shan disodium to hoist the type gate. after the computation design toe basin length is 15m, deep is 1m, the toe basin bottom thickness o

4、f slab is 0.5m, and the sea long is 21m. the upstream and downstream wing wall structural style uses the reinforced concrete buttress type bulkhead. in this project the anti-seepage computation uses the improvement resistance method of correlates, the ledger wall androgenic force according to elasti

5、cally the foundation beam law computation. the this engineering design mainly by the water power design, disappears can against flush the design, the floodgate base transfusion computation, the brake chamber structural arrangement, the brake chamber stable computation, the brake chamber structure co

6、mputation, both banks connection building arrangement, both banks connection building structure computation and so on several parts to be composed. key word: water power computation stable computation structure computation load elastically foundation beam扬州大学本科生毕业设计i毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明

7、和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版

8、，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 扬州大学本科生毕业设计ii学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关

9、保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日扬州大学本科生毕业设计iii目目 录录1.综合说明综合说明.11.1 工程概况.11.2 水文.11.3 工程地质资料.11.4 回填土资料.11.5 地震设计烈度.21.6 其他资料.22.工程布置与设计工程布置与设计.32.1 工程总体布置.32.2 工程设计.32.2.1 闸孔

10、设计.32.2.2 消能设计.52.2.3 防渗设计.82.2.4 闸基渗流计算.103 闸室布置闸室布置.153.1 底板布置.153.2 闸墩.153.3 工作桥.163.4 交通桥.163.5 检修桥.173.6 胸墙.173.7 闸室段布置图.174 稳定分析稳定分析.194.1 完建无水期荷载计算及地基承载力验算.194.2 闸室有水情况下的荷载计算.215 结构设计结构设计.32扬州大学本科生毕业设计iv5.1底板设计.325.1.1闸室底板内力计算.325.1.2 闸底板配筋计算及裂缝校核.495.2 闸墩设计.525.3 闸门设计.565.3.1 闸门结构形式及布置.565.3

11、.2 面板设计.585.3.3 水平次梁顶梁和底梁的设计.605.3.4 主梁设计.635.3.5 横隔板设计.685.3.6 边梁设计.695.3.7 滚轮轨道设计.725.3.8 闸门启闭力和吊座计算.725.4 工作桥设计.745.4.1 工作桥布置.745.4.2 工作桥上部结构计算.755.4.3 支墩的计算与配筋.875.5 交通桥设计.945.5.1 设计资料.945.5.2 设计计算.945.6 两岸连接建筑物设计.1065.6.1 两岸连接建筑物结构.1065.6.2 稳定分析.1095.6.3 结构计算.116参考文献参考文献.129致谢致谢.130扬州大学本科生毕业设计1

12、1.综合说明1.1 工程概况本闸位于江苏省高邮市某中型灌区干渠渠首，为渠首取水水工建筑物。1.2 水文根据防洪标准 （gb-50201-94） ， 水利水电工程等级划分及洪水标准 （sl252-2000）的规定，建筑物级别为 1 级。设计水位组合见表 1.2.1。表 1.2.1闸孔设计时水位及流量组合外河水位(m)干渠水位(m)引水流量(m3/s)6.005.6060表 1.2.2消能防冲设计时水位及流量组合外河水位(m)干渠水位(m)引水流量(m3/s)4.04.060表 1.2.3闸室稳定计算时水位组合表工况外河水位(m)干渠水位(m)设计情况8.153.00校核情况8.53.00地震情况

13、7.804.501.3 工程地质资料建筑物底板下土层为粉质粘土，土层物理力学指标为：凝聚力c32kpa，擦角=18，地基土允许承载力r=220kpa。1.4 回填土资料回填土采用砂壤土，假设其内摩擦角=28，c=0，湿容重 18kn/m3，饱和容重为 20 kn/m3，浮容重 10 kn/m3。扬州大学本科生毕业设计21.5 地震设计烈度地震设计烈度：7，设计基本地震加速度值为 0.10g。1.6 其他资料上下游河道断面相同均为梯形，河底宽 20.0m，河底高程3.0m，边坡 1：2.5，外河堤顶高程10.5m，干渠渠顶高程6.0m。两岸路面高程10.5m。交通桥荷载标准：公路级，交通桥总宽

14、8.0m，净宽 7.0m。扬州大学本科生毕业设计32.工程布置与设计2.1 工程总体布置本工程为灌区进水闸，共有三段，上下游段和闸室段。上下游段都设置翼墙，闸室和上下游河道的连接都采用圆弧形翼墙。本水闸总净宽为 15m，共设 3 孔，每孔净宽 5m。闸室段设计有交通桥、工作桥、检修桥、闸门、闸墩。工作桥上设置卷扬式启闭机，闸门采用潜孔式平面钢闸门。上游段设置 10m 浆砌块石护坡、16m 长的混凝土铺盖。下游设置 15m 的消力池和 20.5m 长的海漫，在海漫末端还设置了一个防冲槽。2.2 工程设计2.2.1 闸孔设计1、闸孔型式的确定本工程的主要任务是拦蓄上游河水，确保灌溉用水，应具有较大

15、的泄水能力，在洪水时期还应担负着泄洪的任务，对于灌溉水质有一定的要求，便于排砂排淤，所以采用无底坎宽顶堰孔口。2、闸底板高程的确定本水闸担任着拦蓄上游河水、确保灌溉用水的任务，需要较大的单宽流量，可以降低堰顶的高程，使堰顶高程与河床同高，即闸底板高程为 3.0m。3、闸孔尺寸及前沿宽度的确定已知上下游水位，可推算上游水头及下游水深。计算见下表 2.2.1.1表 2.2.1.1上游水头计算表流量 q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深h（m）过水断面积（m2）行近水速v0（m/s）v0/2g(m)上游水头h0（m）602.6382.50.7270.0273.027由于水闸闸槛高程较低、挡水高度

16、较大，闸上水位变幅较大，所以闸式结构选用胸墙式。设置胸墙底高程为 5.80。由于闸孔设计时外河水位6.00，高于胸墙底高程，所以为孔流。因此闸孔总流量公式为，002ghhbqe/hhe1扬州大学本科生毕业设计4，he孔口高度（m） ，式中 孔口流量系数，2111/hheer/h./.16718240孔流流速系数，孔流垂直收缩系数，计算系数，r胸墙底圆弧半径（m） ，孔流淹没系数，则计算闸孔总净宽可用公式。 002ghhq/be由于孔流淹没系数和 b0都是未知的，不能直接求得，需试算。q=q/b0，e0=hc+q2/（2*9.8hc2） ，先假定=0.5，计算见下181232ccc/ghqhh表

17、 2.2.1.2：表 2.2.1.2闸孔总净宽计算表迭次孔流淹没系数闸孔总净宽b0（m）单宽流量q(m3/s.m)跃前水深hc（m）跃后水深hc（m）(hs-hc)/(h-hc)10.517.343.460.492.000.620.5216.73.590.512.030.5930.5316.440.582.10.56根据水利水电工程钢闸门设计规范中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽 b0=5.0m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用 3 孔闸，取中墩厚1m，边墩厚 0.8m，见图 2.2.1.1 所示。闸孔总宽为：m170 . 1230 . 5b图 2.2.1.1 闸孔尺寸布置

18、图 （单位：cm）泄洪能力校核查水闸设计规范按公式计算，所得 q=57.1m3/s 与实际相差002ghhbqe4.8%，满足要求。扬州大学本科生毕业设计52.2.2 消能设计为了保证水闸的正常运用，防止河床冲刷，一方面尽可能消除水流的动能，消除波状水跃，并促使水流横向扩散，防止折冲水流出现；另一方面要保护河床及河岸，防止剩余动能引起的冲刷。要解决以上问题，就是要有一个好的消能设施。工程实际中经常采用底流消能方式。底流消能由消力池、海漫、和防冲槽三部分组成。消力池紧接闸室，在池中利用水跃进行消能。海漫紧接消力池，其作用是继续消除水流的剩余动能，使水流扩散并调整流速分布，以减小底部流速。海漫末端

19、设置防冲槽。消力池常用的有三种：下挖式消力池。即降低护坦高程而形成的消力池，适用于闸下尾水深度小于跃后水深的情况。突槛式消力池（即消力墙式消力池） 。适用于闸下尾水深度略小于跃后水深的情况。如果地基开挖困难，或因冬季要求放空池中积水以防止冰冻时，则可不开挖而直接在护坦末端修建低堰，抬高池内水位，从而形成突槛式消力池。综合式消力池。当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算出的消力池深度又较深时，可采用下挖式消力池与突槛式消力池相结合的综合式。工程中经常采用的是下挖式消力池，本次设计也采用下挖式消力池设计。2.2.2.1 消力池的设计1、消力池深度计算根据水闸设计规范中公式，zhhdsc0022220

20、3g/qhthcc，进行试算。式中：d：消力池25021331812.cc)bb)(ghq(hh2222222csghqhgqz深度；：水跃淹没深度系数，取；：跃后水深；：收缩水深；：水01.050chch流动能校正系数，取 1.0；q：过闸单宽流量；：消力池首端宽度；：消力池末端1b2b宽度； ：由消力池底板顶面算起的总势能，；：出水池落差；：0tdht00zsh出水池河床水深；：流速系数，取 1.0。上游水深计算见表 2.2.2.1.1。扬州大学本科生毕业设计6表 2.2.2.1.1上游水深计算表流量q（m3/s）闸室水深h（m）下游水深hs（m）过水断面积（m2）行近流速(m/s)gv2

21、20闸前水头h0（m）604.01.01200.50.0134.013由于，通过试算得到 hc=0.42m，=2.26mht=1m。为远)hg/(qhhcc22202ch驱式水跃，需建消力池。消力池高度未降低时，取 10m。9.52m0.422.266.90.75jll，求得 b2=20.53m。假设=1.37m，然后依次求l)(bb10tan212t0hhcd，消力池深计算见表表 2.2.2.1.2。dzhhtcc0表 2.2.2.1.2消力池深计算表(m)ch迭次(m)d0(m)t1234(m)ch(m)z(m)d11.374.38300.340.360.362.360.520.9620.

22、964.97300.360.370.372.440.531.0331.035.04300.370.372.440.531.03根据上表，实际取1.03md2、消力池长度确定1）水跃长度 lj计算根据规范 )h(h.lccj962）消力池长度计算根据规范，消力池长度，取 15m，b2=22.29m，采用14.82m0.7 jssjlll22.3m。其中为消力池斜坡段水平投影长度，取 4，为水跃长度校sl)d(ls43d正系数，取 0.75。3、消力池底板厚度计算根据抗冲要求，消力池底板始端厚度按公式计算，其中为消力1thqkt111k扬州大学本科生毕业设计7池底板计算系数，可采用 0.150.2

23、0，取=0.17，为确定池深时的过闸单宽流量，1kq为闸孔泄水时的上下游水位差。由于本次工程设计消力池底板下无扬压力作用，h不考虑抗浮要求时的消力池底板厚度。求得消力池底板厚为 0.42m。取 0.5m。4、消力池构造本次工程采用下挖式消力池，为了便于施工，消力池底板做成等厚，为了降低护坦底部的渗透压力，可在护坦下设铅直排水孔，并在护坦底部铺设反滤层，排水孔设在水平底板的后半部，排水孔直径为 6cm，间距为 1.5m，按梅花形排列，反滤层厚为30cm，分三层，从上到下依次为 10cm 厚中石子，10cm 厚小石子，10cm 厚砂。护坦与闸室、岸墙及翼墙间需要沉陷缝分开，以适应不均匀沉降。下游翼

24、墙顺水流方向的投影长度应大于或等于消力池长度，平均扩散角宜采用 7度到 12 度，本次设计选用 10 度，则消力池末端的宽度为 22.3m。消力池构造尺寸见图 2.2.1.2。1930中石子10小石子10砂101500010001700430095007001000图 2.2.1.2 消力池构造尺寸图（单位：高程 m，尺寸 mm）2.2.2.2 海漫与防冲槽计算1、海漫计算1）海漫长度根据规范，海漫的长度，其中为海漫长度计算系数，由于河床ssphqkl sk土质为粉质粘土，所以取为 9.5；为消力池末端单宽流量；为闸孔泄水时上下游sqh水位差。上述公式仅适用于=19 范围内。shq，取 21m

25、。2.3237(60/22.3)shq20.51m2.329.5pl2）海漫构造对于海漫要求表面有一定的粗糙度，以利于进一步消能，具有一定的透水性，以便使渗透水自由排出，降低扬压力，具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变扬州大学本科生毕业设计8形，所以在海漫的起始段为 7m 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 13.5m 为干砌石段，保护河床不受冲刷，海漫厚度取为 0.4m，下铺设 20cm 的垫层，10cm 的小石子，10cm 厚的砂。2、防冲槽计算海漫末端的河床冲刷深度可用公式计算，其中为海漫末端单宽 mmmhvq.d011mq流量；为河床土质允许的不

26、冲流速，可按公式计算，由土质决定， 0v 114500vv r0vr 为水力半径；为海漫末端的河床水深。海漫冲刷深度见表 2.2.2.2.1。mh表 2.2.2.2.1海漫冲刷坑深度计算3(m /s m)mq相应过水断面积a（）2m湿周(m)41r 0(m/s)v(m)mh(m)md2.6924.827.690.970.7762.351.46防冲槽深度一般取 1.52.0m，所以取 1.5m，底宽，取mdm21)d(ll=1.5m，上游边坡取为 1：3，下游边坡取为 1：3。海漫构造尺寸见图 2.2.2.2.1。md浆砌块石10石子10砂10干砌块石10石子10砂10400图 2.2.2.2.

27、1海漫防冲槽构造图 （单位：高程 m，尺寸 mm）2.2.3 防渗设计1、防渗设计的目的和原则防渗设计的目的是防止闸基渗透变形，减小闸基渗透变形，减小闸基渗透压力，减少水量损失，合理选用地下轮廓尺寸。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，在低水位侧设扬州大学本科生毕业设计9置排水设施，如面层排水孔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。2、防渗计算（1）闸基防渗长度的确定根据规范，闸基防渗长度应满足公式，其中为上下游最大水位差；hclh为允许渗径系数，

28、与河床土质有关，因为地基土持力层为粉质粘土，取为 3，则c16.5m5.53l（2）防渗设备由于闸基土为粉质粘土，防渗设备采用混凝土铺盖，闸底板上下游侧设置齿墙。（3）防渗设备的尺寸和构造 闸底板顺水流方向的长度应满足闸室整体稳定性和地基允许承载力的要求， l底=（1.54.5）hmax，取 4；hmax为上下游最大水位差，所以，取 17m。16.5m5.53上l 闸底板厚度，为闸孔净宽，所以08161)b(t0b，取 1.0m。0.71m571t 齿墙取为深 0.7m，宽 0.7m，见图 2.2.3.1 所示170010001500010001：11：1700图 2.2.3.1闸底板尺寸构造

29、图 （单位：高程 m，尺寸 mm） 铺盖长度一般采用上下游最大水位差的 24 倍，取 16m 长， ；铺盖厚度确定：为了便于施工，铺盖厚度取为 0.5m，在顺水流方向设置永久缝，铺盖前端设置齿墙，深 0.5m，宽 0.7m。扩散角为 8。3、校核地下轮廓线长度地下轮廓线布置如下图 2.2.3.2 所示：扬州大学本科生毕业设计10153012345678910 1112701001007070100702050100图 2.2.3.2地下轮廓线布置图 （单位：高程 m，尺寸 mm）根据以上的设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓16.5m37.18m0.91.013.621.41

30、40.71.01.215.30.70.51上上上上上上上上上上上上上上上hcll通过校核，满足要求。4、排水设备的细部构造（1）排水设备的作用采用排水设备，可降低渗透压力，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工作条件，做到既减小渗压又避免渗透变形。（2）排水设备的设计水平排水：水平排水为加厚反虑层中的大颗粒层，形成平铺式。排水反虑层一般是由 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。消力池下面的反滤层为 10cm 中石子，10cm 小石子，10cm 砂；海漫下面设置

31、 2 层，10cm 石子，10cm 砂。铅直排水设计：本工程在消力池后部设排水孔，孔距为 1.5m，孔径为 6cm，呈梅花形布置，孔下设置反滤层。2.2.4 闸基渗流计算1、渗流计算的目的和计算方法计算闸底板各点渗透压力，验算地基土在初步拟定的底下轮廓线下的渗透稳定性。计算方法有直线的比例法、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，因此采用此法进行渗流计算。1）用改进阻力系数法计算闸基渗流（1）地基有效深度的计算扬州大学本科生毕业设计11根据与 5 比较得出，为地下轮廓线水平投影的长度，为 33m；为地下轮廓00sl0l0s线垂直投影的长度，为 1.7m。则，所以地基有效深度5

32、上19.41.73300sl，取 tc=16.5m。16.5m500l.te（2）分段阻力系数的计算为了计算的简便，特将地下轮廓线进行简化处理，通过底下轮廓线的各角点和尖端将渗流区域分成 11 个典型段，如图 2.2.4.1 所示。其中、段为进口段和出口段，用公式计算阻力系数，、段为内部垂直段，用公式441051230.)ts(.计算阻力系数，、段为水平段，用公式)ts(ctgy14ln2计算阻力系数。其中为入土深度，各典型段的水头损失t)s(s.lx217012sss，按公式计算，对于进出口段的阻力系数修正，按公式，式中niiiihh100hh，计算，其中为进出口段修正后).ts()tt(.

33、05902121211201)h(h0h的水头损失值，为进出口段损失值，为阻力修正系数，当时，取，0h1.01.0为齿墙外侧埋深，为齿墙底部至计算深度线的铅直距离。其计算见表 2.2.4.1：st扬州大学本科生毕业设计12150010010070165012345678910111290 图 2.2.4.1 渗流区域分段图 （单位：cm）表 2.2.4.1各段渗透压力水头损失（单位：m）ihi分段编号分段名称s(m)s1(m)s2(m)t(m)l(m)设计情况校核情况地震情况进口1.016.50.4630.7720.8240.495垂直0015.50.70.0450.0750.0800.048

34、水平0.5160.0310.0520.0550.033垂直0.51.21615.30.0821.4701.5700.942水平1.2160.0750.1250.1340.080垂直0014.81.00.0680.1130.1210.073水平0.715.50.0450.0750.0800.048垂直0.70.715.515.00.9051.5091.6110.967水平0.715.50.0450.0750.0800.048垂直0014.81.00.0680.1130.1210.073出口0.915.70.4620.7700.8230.494合计3.0895.155.53.3扬州大学本科生毕业设

35、计13表 2.2.4.2进出口段的阻力系数修正表（单位：m）h0h段别stt设计情况校核情况地震情况设计情况校核情况地震情况进口段 1.016.515.5 0.5460.4220.4500.2700.3500.3740.225出口段 0.915.714.80.210.1620.1730.1040.6080.6500.390（3）计算各角点的渗透压力值用上表所计算的水头损失进行计算，总的水头差分别为 5.15m，各段后角点渗压水头=该段前点渗压水头此段的水头损失，结果列入表 2.2.4.3：表 2.2.4.3闸基各角点渗透压力值（单位：m）渗压水头（m）h1h2h3h4h5h6h7h8h9h10

36、h11h12设计情况5.154.734.304.252.782.652.542.460.950.880.160校核情况5.55.054.604.542.972.842.722.641.030.950.180地震情况3.33.032.762.731.791.711.641.590.620.570.110（4）算渗流逸出坡降出口段的逸出坡降分别为，由水闸设计规范可查得0.190.90.173shj0.60，则小于地基土出口段允许渗流坡降值 0.70，满足要求，不会发生渗透变形。水平段渗透坡降由于地基土为粉砂，由水闸设计规范可查得，水平段允许坡降取为 0.4。j设计水位组合的情况下：第段 jlhji

37、i0.09615.31.47上上扬州大学本科生毕业设计14第段 jlhjii0.1151.509上上校核水位组合的情况下：第段 jlhjii0.10315.31.570上上第段 jlhjii0.107151.611上上地震水位组合的情况下：第段 jlhjii0.0615.30.942上上第段 jlhjii0.064150.967上上所以满足要求，不会发生渗透变形。扬州大学本科生毕业设计153 闸室布置3.1 底板布置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、形式：本次设计闸室底板采用整体式平底板。3、长度：根据前面设计，知闸底板长

38、度为 17m。4、厚度：根据前面设计，知闸底板厚度为 1.0m。5、底板齿墙深为 0.7m，可以增加闸室稳定性和加长防渗长度。3.2 闸墩1、作用：分隔闸孔并支承闸门、工作桥等上部结构，使水流顺利通过闸门。2、外形轮廓：应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小，过流能力大的要求，上游墩头采用半圆形，闸墩长度取决于上部结构布置及闸孔形式，一般与底板同长或者稍短一些，本次设计取与闸底板同长为 17m。3、厚度：闸墩厚度必须满足稳定要求和强度要求，中墩厚度为 1.0m，边墩厚度为0.8m。平面闸门槽尺寸应根据闸门的尺寸确定，检修门槽深 0.2m，宽 0.30m，主门槽深 0.30m，宽 0.7m。检修门槽和

39、工作门槽之间留 2.0m 的净距，以便工作人员检修。4、高度：闸墩高程应根据校核情况决定，闸墩顶部高程为：顶=校核水位+波浪高度+安全超高=8.5+0.5+0.3=9.3m选用闸墩墩顶高程为 9.3m，且略低于两岸堤顶高程。由下面的计算可知，本次设计滚轮采用简支式滚轮，选用荷载重为 20t 的滚轮，滚轮直径为 40cm，闸墩的主门槽尺寸为：700mm300mm。闸墩尺寸见图 3.2.1：6020305015010020203060205015030970403070200图 3. 2闸墩尺寸详图 （单位：cm）扬州大学本科生毕业设计163.3 工作桥工作桥是为了安装启闭机和便于工作人员操作而设

40、置的桥，若工作桥较高可在闸墩上设置排架支承。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，并保留一定的富裕度。工作桥高度视闸门形式，闸孔水面线而定，对于平面闸门采用固定式启闭机时工作桥纵梁底缘高程=闸墩高程+闸门高+11.5m=9.3+3+1=13.3m。工作桥的纵梁高取为 800mm；工作桥横梁高为纵梁的 2/33/4，取 480mm，宽度为高度的 1/31/2，取 300mm，铺盖板厚度为 80mm，预制宽度有两个尺寸分别为500mm 和 550mm，长 1540mm。工作桥尺寸布置见图3.3。60014003003006008

41、080100图 3.3工作桥构造图（单位：mm）3.4 交通桥交通桥的作用是连接两岸的交通，供车辆和人通行，交通桥的形式可采用板梁式，位置应根据闸室稳定及两岸的连接条件确定，布置在下游。本次设计交通桥荷载等级为公路级，桥面净宽为 7.0m，采用钢筋混凝土铰接板铰接而成，加上每边宽0.5m 的人行道，交通桥共宽为 8m。交通桥采用预制装配式钢筋混凝土简支板桥，预制板材料为混凝土 c25，铺装层为混凝土 c25，填缝采用混凝土 c30，主筋采用 hr335，其它采用 r235 钢筋。本次设计交通桥由 8 块宽 1.0m 厚 30cm 的钢筋混凝土实心板铰接而成，上铺 58cm 厚的沥青混凝土，人行

42、道比车道高 25cm，车道做成一定的坡度。交通桥断面如下图 3.4 所示：扬州大学本科生毕业设计17图 3.4交通桥构造图 （单位：mm）3.5 检修桥本工程设置检修桥，目的是为了在闸门检修时期放下检修门，挡住上游来水，把闸门吊出闸室进行检修。其构造尺寸如下图 3.5 所示：502001100700200图 3.5检修桥构造图（单位：mm）3.6 胸墙 为了施工方便，采用等厚度的平板，厚 50cm，高 3.5m，底部板厚 50cm，胸墙简支在闸墩上，砼标号为 r200，采用钢筋按校荷水位计算。其构造尺寸如下图 3.6 所示：图 3.6检修桥构造图（单位：mm）3.7 闸室段布置图水闸的闸室段布

43、置如下图 3.7 所示扬州大学本科生毕业设06.02.050075005001:11313.33400400图 3.7闸室段布置图 （单位：mm）扬州大学本科生毕业设计194 稳定分析水闸在使用过程中，可能会出现各种不利情况，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。本次设计稳定计算需要考虑设计水位组合、校核水位组合和地震情况，本次设计地震烈度为 7 度，需要考虑地震情况。完建无水期和设计水位组合为基本荷载组合，校核水位情况和地震水位情况为特殊组合，取整个底板验算其稳定。荷载计算情况见表 4：表 4荷载组合

44、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校核水位情况特殊组合地震水位情况4.1 完建无水期荷载计算及地基承载力验算1、荷载计算荷载计算主要是闸室及上部结构自重，力矩为对闸底板前游齿墙底部顶点取，钢筋混凝土重度采用 24.5kn/m3，水重度采用 9.8 kn/m3。闸室底板的计算宽度为，完建无水期的荷载分布见图 4.1.1，闸室完建无水期荷m6 .1828 . 020 . 130 . 5载计算情况见表 4.1.1：工作桥排架便桥闸门底板闸墩交通桥扬州大学本科生毕业设计20图 4.1.1完建无水期荷载分布图2、地基承载力验算根据荷载计算结果，进行地基

45、承载力验算，由设计资料可知地基承载力为，则： 220kpap(偏下游)0.0121939.951866912172gmbe上上kpa69.1469.63170.01611718.621939.9561maxminbeagp地基应力平均值： 220kpa.385kpa96269.1463. 962minmaxpppp地基不均匀系数： 1.51.0169.1469.63minmaxpp根据计算结果，可得出结论为：完建期的地基承载力能够满足要求，地基也不会发生不均匀沉降。扬州大学本科生毕业设计21表 4.1.1完建无水期荷载计算部位算式自重（kn）力臂（m）力矩（）mkn闸门2 .353105.64

46、.315456闸底板5 .246 . 1177 . 04 . 317217217 . 1178608.178.573169闸墩5 .2420 . 33 . 98 . 01720 . 33 . 97 . 04 . 06 . 03 . 015 .1125 . 15 . 014. 3210262.818.688260胸墙5 .24155 . 0413 . 05 . 033 . 02458.03.91786启闭机331.1442.924.65200工作桥26 . 121535. 15 .2448. 034 . 04 . 15 .24398. 56 . 02 . 01 . 0214 . 108. 028

47、 . 03 . 0408.984.651902工作便桥6 .1823 . 15 .246 .1814. 01 . 12 . 05 . 1114.91.25144交通桥894.17145.1116001219200排架386.112338.584.651574合计21939.951866914.2 闸室有水情况下的荷载计算闸室有水期荷载除闸室自重外，还有静水压力、水重和闸底板所受的扬压力。闸室有水情况下的荷载分布图见图 4.2.1。扬州大学本科生毕业设计22交通桥闸墩底板闸门便桥排架工作桥上游水压力图 4.2.1有水期的闸室荷载分布图（1）设计水位期1、自重 g=21939.95kn2、水重上游

48、水位为 8.15m，对底板前齿墙底3321.8kn4.3155.159.8上上 gvg部顶点的力臂为 2.15m，则。m7142kn2.153321.8上上m下游：设计水位情况为无水情况，下游水重都为 0。3、扬压力扬压力=渗透压力+浮托力，浮托力有下游水深引起。设计水位情况下：下游水位为 3.0m，则1）浮托力计算浮托力的计算简图如图 4.2.2 所示16.79.8图 4.2.2设计情况闸室浮托力分布图齿坎底的压强16.7kpa1.7109.8101.033底板底的压强9.8kpa1.0109.8101.033则浮托力。3445.3kn18.629.8)(16.71.0)(1.721179.

49、8扬州大学本科生毕业设计232）渗透压力计算渗透压力计算简图如图 4.2.3 所示：2.652.542.460.950.880.1616.79.8图 4.2.3设计时期渗透压力分布图渗透力 f：5529.6kn9.818.6116. 088. 0211546. 295. 0210 . 165. 254. 221扬压力=3445.3+5529.6=8975kn4、水平水压力水平水压力计算简图见图 4.2.4。混凝土铺盖：1 点处止水表面 p1=静水压力，止水底面=止水处的浮托力+c 点渗透压力，2 点处 p2=2 点处扬压力。1p图 4.2.4 上游水压力示意图a、上游上游水压力的计算简图，如右

50、图 4.2.42152.43kn/m5.359.8 ghp2129.2kn/m2.789.80.29.8p扬州大学本科生毕业设计242242.63kn/m2.659.89.81.7.p上游水压力：3300.1kn171.542.6329.2215.351752.4321fb、下游345图 4.2.5 上游水压力示意图下游水压力的计算简图，如上图 4.2.558.33kn18.60.89.82123f131.24kn18.60.90.8894 .f73.82kn18.60.99.80.9215f闸室荷载汇总见表 4.2.1。表 4.2.1闸室荷载汇总表竖向力（kn）水平力（kn）力矩（）mkn荷

51、载名称+自重21939.95186691上游3321.87142水重下游0渗透压力5529.631334.4扬压力浮托力3445.329285上游3300.18462.1水平水压力下游263.41149.26合计25261.758974.93300.1263.41202295.160769扬州大学本科生毕业设计25根据荷载计算结果，进行地基承载力验算：(偏下游)0.19m16286.85141526.12172gmbe上上kpa48.0554.95170.19611718.616286.8561maxminbeagp地基应力平均值： maxmin54.95+48.05=51.5kpa=220k

52、pa22pppp地基不均匀系数： maxmin54.95=1.14=1.548.05pp根据计算结果，可得出结论为：设计水位情况下的地基承载力能够满足要求，地基也不会发生不均匀沉降。抗滑稳定计算：闸底板上下游端设置的齿墙深度为 0.7m，按浅齿墙考虑，滑动面沿闸底板与地基的接触面，按公式计算，hacgfkc0式中 ：沿闸室地基底面的抗滑稳定安全系数ck ：闸室地基面与地基之间的摩擦系数，由于本次设计地基持力层为粉质粘f土层，0.29180.90tgtgf ：作用在闸室上的全部水平荷载h ：作用在闸室上的全部竖向荷载g 闸室基底面与土质地基之间的粘结力8kpa320.252500c.c 1.35

53、2.393036.718.617885.162860.29cckk经计算闸室抗滑满足要求。（2）校核水位期1、自重 g=21449kn2、水重扬州大学本科生毕业设计26校核水位情况下：下游水位为 3.0m，则上游水位为 8.5m，对底板前齿墙底部顶点的力臂为3476.55kn4.3155.59.8上上 gvg2.15m，则。m7474.6kn2.153476.55上上m下游：校核水位情况为无水情况，下游水重都为 0。3、扬压力1）浮托力计算浮托力与设计水位相同为 3445.3kn。2）渗透压力计算渗透压力计算简图如图 4.2.6 所示：0.180.951.032.642.722.84图 4.2

54、.6校核时期渗透压力分布图渗透力 f：5626.98kn9.818.6118. 095. 0211503. 164. 2210 . 172. 284. 221扬压力=3445.3+5626.98=9072.3kn4、水平水压力水平水压力计算简图见图 4.2.7 所示。图 4.2.7 上游水压力示意图a、上游扬州大学本科生毕业设计27上游水压力的计算简图，如右图 4.2.72155.86kn/m5.79.8 ghp2131.07kn/m2.979.80.29.8p2244.5kn/m2.849.81.79.8.p上游水压力3669.9kn171.544.531.07215.71755.8621f

55、b、下游下游水压力与设计情况相同闸室荷载汇总见表 4.2.2。表 4.2.2闸室荷载汇总表竖向力（kn）水平力（kn）力矩（）mkn荷载名称+自重21939.95186691上游3476.557474.6水重下游0渗透压力5626.9831886.2扬压力浮托力3445.329285上游3669.99876.3水平水压力下游263.41149.26合计25416.59072.33669.9263.41204041.961320根据荷载计算结果，进行地基承载力验算：(偏下游)0.23m16344.2142721.92172gmbe上上kpa47.4955.89170.23611718.61634

56、4.261maxminbeagp地基应力平均值： maxmin55.89.+47.49=51.69kpa=220kpa22pppp地基不均匀系数：扬州大学本科生毕业设计28 maxmin55.89=1.18=2.047.49pp根据计算结果，可得出结论为：校核水位情况下的地基承载力能够满足要求，地基也不会发生不均匀沉降。抗滑稳定计算： 1.352.133406.518.61782 .163440.29cckk经计算闸室抗滑满足要求。（3）地震水位期1、自重 g=21449kn2、水重上游水位为 7.80m，对底板前齿墙底3034.08kn4.3154.89.8上上 gvg部顶点的力臂为 2.1

57、5m，则。m6523.3kn2.153034.08上上m下游：地震水位为 4.50m，下游水重为。2857.5kn1012.7151.5上上g3、扬压力地震水位情况下：下游水位为 4.5m，则1）浮托力计算浮托力的计算简图如图 4.2.8 所示。24.531.36图 4.2.8设计情况闸室浮托力分布图齿坎底的压强3324.50.7 109.8 1031.36kpap齿坎底板底的压强332.5 109.8 1024.5kpap底板则浮托力：124.5 17(1.71.0) (31.3624.5)2 18.68091.4kn2p 2）渗透压力计算扬州大学本科生毕业设计29渗透压力计算简图如图 4.

58、2.9 所示：0.110.570.621.591.641.71图 4.2.9校核时期渗透压力分布图渗透力 f：kn6 .33888 . 96 .18111. 057. 0211562. 059. 1210 . 164. 171. 121扬压力=8091.4+3388.6=11480kn4、水平水压力a、上游上游水压力的计算简图，如右图 4.2.10 。图 4.2.10 上游水压力示意图21kn/m4958 . 9ghp21kn/m2 .3479. 18 . 97 . 18 . 9p22 .kn/m12.4871. 18 . 92 . 38 . 9p上游水压力kn1 .3132175 . 112

59、.482 .34215174921fb、下游下游水压力的计算简图，如上图 4.2.11 扬州大学本科生毕业设计30543图 4.2.11 上游水压力示意图kn1 .4826 .183 . 28 . 92123fkn3 .3776 .189 . 03 . 28 . 94f25kn/m82.736 .189 . 08 . 99 . 021f 5、地震期惯性力荷载计算如下表 4.2.3。表 4.2.3地震期惯性力荷载自重（kn）计算式大小（kn）力臂（m）力矩（kn.m）底板8608.170.1 0.25 1.5 8608.17/9.832.941.239.53闸墩10262.810.1 0.25

60、1.5 10262.81/9.839.274.85190.46交通桥16000.1 0.25 3.1 1600/9.812.658.3104.99检修桥114.90.1 0.25 2.91 114.9/9.80.858.26.97排架338.580.1 0.25 3.42 338.58/9.82.951029.5工作桥408.980.1 0.25 3.2 408.98/9.83.3412.441.42合计21333.4492412.87闸室荷载汇总见表 4.2.4，根据荷载计算结果，进行地基承载力验算：(偏下游)171452650.4m2216351.53bmeg maxmin616351.5