毕业设计——泄水闸设计算书

1、.华北水院2008级函授本科毕业设计函江泄水闸设计算书目 录第1章 工程概况11.1兴建缘由和效益11.2工程等别及设计标准11.3枢纽地形、地质及当地材料21.4 泄水闸的工程布置3第2章 枢纽工程布置及主要建筑物的设计资料52.1设计基本资料52.2 建筑物的设计参数62.3 泄水闸7第3章 泄水闸的闸孔设计93.1堰型、堰顶高程的确定93.2闸孔净宽及泄流能力的校核93.3校核洪水位时上游水深计算10第4章 泄水闸的消能防冲设计114.1消能水位114.2消能计算114.3消力池深度d134.4计算消力池池长L134.5护坦厚度t134.6海漫设计13第5章 泄洪闸的防渗排水设计155.

2、1地下轮廓线的拟定155.2闸基渗流计算165.3防渗设计19第6章 泄洪闸闸室布置和稳定计算216.1泄洪闸的闸室布置216.2泄洪闸的闸室稳定计算24第7章 泄洪闸的底板结构计算327.1闸墩、底板剪力分配系数的计算（设计水位）327.2作用在单宽板条上的荷载34第8章 连接建筑物的设计378.1翼墙的形式378.2翼墙的结构、尺寸拟定378.3翼墙的稳定计算及结构计算37第1章 工程概况1.1兴建缘由和效益函江位于我国华东地区，流向自东向西北。全长375km，流域面积为176万km2，是鄱阳湖水系的重要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分。该流域气候温和、水量充沛、水面平缓、含沙量小，

3、对充分开发这一地区的水路运输具有天然的优越条件。流域内有耕地700多万亩，土地肥沃。矿藏资源十分丰富。工矿企业发达，有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材、轻工、电力等工业部门和十多个粮食基地；原料及销售地大部分在长江流域各省、市地区，利用水运条件十分优越。流域梯级开发后，将建成一条长340km通航千吨级驳船的航道和另一条长50km通航300吨级驳船航道，并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的内河水路运输网；同时也为沿江各县市扩大自流灌溉创造条件，对促进沿河地区的工农业具有重要的作用。该工程以航运为主体，兼有泄洪、发电、灌溉、供水和适应战备需要的综合开发工程，它在经济上将会具有

4、非常显著的效益。1.2工程等别及设计标准1、工程等别本枢纽工程定为三级工程；主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计。2、洪水标准设计洪水按50年一遇标准设计；校核洪水按300年一遇标准设计；最大通航洪水按5年一遇标准设计。1.3枢纽地形、地质及当地材料1、闸址地形闸址左岸与一座山头相接，山体顺流向长700m，垂直向长2000m，山顶主峰标高为110m，靠岸边山顶标高65m，山体周围是河漫滩冲积平原，滩面标高(18.520.0)m；沿河两岸筑有防洪大堤。堤顶宽4m，堤顶标高24.5m；闸址处河宽700m，主河槽宽500m，深泓区偏右。河床底标高为(13.014.0)m，右岸滩地标

5、高18.5m。 2、闸址地质闸址河床土质主要由砂砾卵石层组成，表层为中细砂层，层厚25m，左厚右薄并逐步消失，河床中层主要是砂砾卵石层，卵石含量3050% ，粒经213cm，层厚(1020)m，属于强透水层，渗透系数K=1.84×10-15×10-2cm/s，允许坡降J=0.150.25；河床底层为基岩，埋深标高从左标高10m向右增深至标高15m以下，其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩。河床土质有关资料如下：中砂： Dr=0.6 Eo=310kg/cm2 N63.5=20砂砾石：Dr=0.66 Eo=360kg/cm2 详见附图：闸轴线地质剖面图3、当地建筑材料块石料：

6、在闸址左岸的山头上，有符合质量要求的块石料场，其储量为50万方，平均运距1公里。砂砾石：闸址上、下游均有宽阔的冲积台地。在上、下游35公里的沙滩台地上，均有大量的砂砾料，可满足砼的粗、细骨料之用，且水运方便。土料：闸址上游约2公里有刘家、八圩土料场，储量丰富，符合均质土坝质量要求，还有可作为土坝防渗体的粘性土，其质地良好。1.4 泄水闸的工程布置泄水闸总净宽为320m，每孔净宽10m，共布置32孔；闸底板高程13.0m；并按三孔为一整体设计，两边孔各为单孔10m设计。上游铺盖长20m ,0.50m厚C20砼结构；水闸中墩厚1.2m,分缝中墩厚1.8m，中间缝宽2cm，边墩厚1.2m，闸底板长2

7、0m 厚1.5m C25钢筋砼结构；消力池池长L=21 m、深d=1.3m, C20钢筋砼结构；海漫为60m长，厚0.5m、M7.5浆砌块石并每隔5m设宽0.5m、厚0.5m的C20钢筋砼纵、横向网格；防冲槽深4m抛大块石；上下游翼墙采用C30钢筋砼轻型结构。上下游浆砌块石护坡。表1-1 工程特性表序号及名称单位数量备注一、水文1、河道允许单宽流量m3/S302、特征水位设计洪水位（P=2%）m23.48灌溉水位m19.5正常蓄水位m19.0二、主要建筑物及机电设备地基特性砂土、砂砾石闸基承载力KPa230闸室结构露顶式闸顶高程m25.0闸底板高程m13.0闸门型式、尺寸扇3210.6

8、5;8.3m直升钢闸门启闭机型式台32QPQ2×40固定式卷扬启闭机水闸孔数×孔口净宽m32×10水闸消能方式底流式（设消力池）消能水闸防冲方式砼与M7.5浆砌块石海漫 水闸防渗方式C25砼防渗墙及钢筋砼铺盖;8第2章 枢纽工程布置及主要建筑物的设计资料2.1设计基本资料1、气象函江水利枢纽工程洪水期多年平均最大风速为20.7m/秒，风向为垂直坝轴线，吹程为3公里。2、水文设计洪水：各设计频率下洪水流时及相应坝下水位见表21。表21 各设计频率洪水流量及相应坝下水位表设计频率（%）0.33220洪水流量Q（M3/S）12350100005730坝下水位H（M）23

9、.8023.4822.25水位流量关系曲线见表22。表22 水位流量关系曲线表(H下Q曲线)水位（M）141516171819流量(M3/S）50300650120018002480水位（M）2021222324流量（M3/S）3200414053407700138003 、地震本地区地震基本烈度为6度。4、回填土回填土的力学性能见表23。表23 回填土力学性质干容重（T/M3）湿容重（T/M3）饱和容重（T/M3）内摩擦角（°）粘聚力c（kg/cm2）含水量（%）砂性土1.551.852.05270粘性土1.501.92180.2282.2 建筑物的设计参数2.2.1船闸(五级航道

10、标准)1、水位:最高通航水位23.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。2、船型、船队：船型300吨驳船，单驳尺度35×9.2×1.3(长×宽×吃水深)；船队300马力+2×300吨，船队尺度91×9.2×1.3(长×宽×吃水深)。3、船闸、引航道尺寸及高程闸室有效尺寸：闸室顶高程24.0m，闸底高程10.5m；长×宽×槛上水深=135×12×2.5。上闸首平面尺寸：长×宽=18×24m；墩顶高程25.0

11、m（注：该高程控制公路桥高程）；门槛高程16.5m，基底高程8.5m。下闸首平面尺寸：长×宽=17×24m；墩顶高程24.50m；门底高程10.5m，基底高程7.0m。上下游导墙段长底50m。上下游引航道直线段长度应满足L5位设计船队长度，引航道底宽35m，边坡1:2.5；引航道底高程：上游15.0m，下游11.0m；引航道转弯半径R5倍设计船队长度；进出口轴线与主河流基本流向的交角20°。4、 闸上公路桥设在上闸首的上游端2.2.2电站1、机型水轮机型号：GE（F02）WP380机型；发电机型号：SFG20070/3960；总装机：3×2200KW；2

12、、水头设计水头3.5m，最高水头7.0m，最小水头2.0m，最大引用流量225M3/S。2.2.3厂房平面尺寸及高程主厂高度底板长度48m，总宽度36.2m。机组进水室宽为7。6m；中墩厚3.4m，边墩厚2.8m；进口高程8.5m，出口高程7.8m；基底最低高程2.0m，基底平均开挖高程5.0m。进水口前砼铺盖长10m，并于1:5反坡向上游与原河床高程衔接，并在上游端应设拦沙槛。尾水出口后设砼护坦、护坦水平段15m，并伯1:5的倒坡段与尾水渠相连。上部厂房宽15m（顺水流向），长36.2m。厂房地面高程24.5m，水轮机安装高程10.5m，厂房屋顶高程37.0m，厂房边墙距底板上游端15.0m

13、。2.2.4站上的公路桥设在厂房的上游端 2.3 泄水闸1、水位正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.5m设计洪水位Q2% = 9540 M3/S，相应闸下水位H下=23.40m校核洪水位Q0.33% = 12350 M3/S，相应闸下水位H下=23.80m2、设计水位组合、闸孔净宽计算水位设计流量Q2% = 9540 M3/S，相应闸下水位H下=23.40m设计水位差H: H=0.25m（上游水位H上=23.65m）校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相应闸下水位H下=23.80m、消能计算水位闸上水位H上=19.50m闸下水位H下=14.50m下泄流量：以闸门开启度e=0.5、e

14、=1.0以及全开时的泄量.、闸室稳定计算水位（关门）闸上设计水位H上=19.50m，闸下水位H下=14.50m闸上校核水位H上=20.0m(与门顶齐平)，闸下水位H下=14.50m3、其它参数、单孔净宽： 812m。、闸门结构：平面钢闸门。、闸门类型：直升门。、底板与中砂的摩擦系数f=0.4。、闸孔的允许单宽流量q=30M3/S/M4、公路桥公路桥载重按汽20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道2×1.0m，总宽9m，采用T型结构。梁高1.0m，梁腹宽0.2m，梁翼宽1.6m，用5根梁组成，两侧人行道为悬臂式，每m延长重量按8吨计。华北水院2008级函授本科毕业设计

15、函江泄水闸设计算书第3章 泄水闸的闸孔设计3.1堰型、堰顶高程的确定根据河床的地形及高程，河床底标高为13.014.0m，为了减少开挖量，确定闸底板高程为13.0m；闸孔采用无坎平底宽顶堰。3.2闸孔净宽及泄流能力的校核1、设计水位设计流量Q2% = 9540 M3/S，相应闸下水位H下=23.40m设计水位差H: H=0.25m（上游水位H上=23.65m）校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相应闸下水位H下=23.80m2、闸孔净宽的设计设计流量Q2% = 9540 M3/S时，闸底板高程为13m，上游设计水位为H上=23.65m，相应的闸下游水位H下=23.40m。闸上渠道近

16、似于矩前，宽度为700m河槽宽500m。闸上水深：H=23.65-13.0=10.65m坎前流速：0=9540/500/10.65=1.79m/s坎上总水头：H0=H+02/2g=10.65+1.792/19.6=10.81m淹没出流条件：Hs/h0=(23.4-13)/10.81=0.962水闸设计规范附录A：表A.0.1-2 查表得淹没系数：s=0.57假设侧收缩系数: =0.86堰流系数：M=0.385则闸孔净宽：B=n×b=Q/(s*m*2g*H03/2)=9540÷(0.57*0.86*0.385*19.6*10.813/2) =9540/29.35=321m选用

17、每孔宽b=10m，孔数n=32孔，总净宽B=320m根据上述孔宽及孔数校核计算侧缩收系数。根据闸墩和边墩墩头形状查得相应的形状系数，k=0.7，o =0.56， 则=1-0.2k+(n-1) oHo ÷B =1-0.20.7+(32-1) 0.5610.81÷320 =0.878计算闸孔总净宽BB= Q÷(s××M×2g×H03/2)=9540÷(0.57×0.878×0.385×19.6×10.813/2) =9540÷30.32=315m选用每孔宽b=10m，孔

18、数n=32孔，总净宽B=320m。闸门总净宽为320m时所通过的设计流量时为9701 M3/S设计洪水时单位流量的校核：q=Q/B=9540/320=29.81 M3/S/M <30M3/S/M所取闸室总净宽满足设计要求。3.3校核洪水位时上游水深计算校核流量Q0.33% = 12350 M3/S，相应闸下水位H下=23.80m。根据Q=S××M×N×B2G×H03/2经试算得，泄水闸在闸孔总净宽为320m时通过校核流量Q0.33% = 12350 M3/S时上游壅水高11.16m,上游水位H上=24.16m，相应闸下水位H下=23.80

19、m。上下游水位差为0.36m，符合设计要求。第4章 泄水闸的消能防冲设计4.1消能水位根据水闸设计要求，水闸消能水位为：闸上水位H上=19.50m闸下水位H下=14.50m4.2消能计算水闸消能计算按闸门开启高度e1=0.5 m，e2=1.0 m及全开三种情况计算：当闸门开启高度e1=0.5 m时消能计算水闸消能计算按中间两孔开启高度e1=0.5m，e2=1.0m和全开三种情况计算1当闸门开启度e1=0.5m时消能计算 19.5 H h t13.0 e hc、判别属于堰流或孔流 堰上水头 H=19.5-13.0=6.5 m e/H=0.5/6.5=0.077<0.65 为孔流、判别属于自

20、由孔流或淹没孔流因闸孔流量为未知，尚无法判别闸孔出流情况，先假设为自由孔流，算出流量后再行校核。宽顶堰上平面闸门自由孔流的流量：Q=*e*B ( 2g(H0-Hc) )1/2 其中H = e*按平底闸孔由水力学，取流量系数=0.6113；当 e/H=0.09 时，由表查得垂向收缩系数=0.615，先不计V02/2g，即H0=H=6.5 m，闸门先开中间一孔，开启闸孔宽度B=10； e=0.5 m以上各值代入上式得：Q=0.6613×0.5×10 ×(2×9.8×(6.5-0.615×0.5) )1/2=36.4(m3/s)按所得的流量

21、近似值求H0，再计算流量的较精确值：V0=Q/B0H=36.4/(500×6.5)=0.011(m/s)V02/2g=1.0×0.0112/(2×9.8)=0.000006 (m)，可忽略不计故闸孔泄流量为36.4m3/s，闸孔为自由孔流。、校核是否属于自由出流：闸下收缩断面水深： h1=hc=e=0.615×0.5=0.305 (m)单宽流量： q=Q/B=36.4/10=3.64 (m3/s/m)则临界水深：hk= (q2/g) 1/3= (3.642/9.8) 1/3=1.1(m)跃后水深的计算hc”= hc/2×(1+8aq2/g/hc

22、3)0.5-1= 0.305/2×(1+8×3.642/9.8/0.3053)0.5-1=2.81mZq2/2/g/2/ Ht2-q2/2/g/ / hc”2= 3.642/2/9.8/0.952/ 1.52-3.642/2/9.8 / 2.812=0.333-0.239=0.094已知H下=14.5 m, 下游水深t=H下-13.0=1.5 (m)由于h2>t，闸下发生远离式水跃衔接，需要做消能设施。设Q下求出，然后查表（hs- hc”）/（H- hc”），求出相应hs值，在QH下画出Q，hs，曲线，与QH下曲线相交点为所求。同理试算e1.0m，全开等时2孔开启下游

23、水位值以及闸门全开时的下游水位值。计算结果如下表：开 启 度(m)过闸流量(m3/s)下游水深(m)单宽流量(m3/s)收缩水深(m)0.51401.53.220.31.01138.23.96.310.62全 开2095.25.626.30.38经比较，当e=0.5m，2孔开启时下游水位最低，流态最不利，故此时工况作为计算消力池设计依据。4.3消力池深度d 根据水闸设计规范附录B： B.1.1-1公式估算消力池深度d1= 0hc”2- Ht=1.05×2.81-1.5=1.45，取消力池的深度为1.5m d1.05 h2-Ht-Z1.05×2.81-1.5-0.0941.3

24、1 m 取消力池d=1.3m。4.4计算消力池池长LL6.9（hc”- hc）6.9×（2.81- 0.305）=17.28m故取消力池长度为20米同理可得当e1.0m，e全开时的消力池尺寸为负值，无需设。因此取消力池池深d=1.3m, 池长l=20m。4.5护坦厚度t护坦厚度t0K1(q×H1/2)1/2=0.18*(3.64×(5) 1/2)1/2=0.48m。现取护坦厚度t0为0.5m。4.6海漫设计根据水闸设计规范附录B： B.2.1公式计算海漫长度Lp= ks qs (H)1/2 1/2 其中: k系数，河床土质为中砂，查水闸设计规范附录B表B.2.1值

25、得K=12当e=0.5时：Lp=12× 3.64× 4.91/2 1/2=32(m)当e=1.0时：Lp=12× 6.26× 4.771/2 1/2=42(m)当e=全开时：Lp=12× 22.7× 1.051/2 1/2=59(m)对不同开度情况下的海漫长度进行计算，结果如下表：开 启 度 (m)单宽流量 (m3/s)qSH(m)LP (m)0.53.642.744.932.01.06.265.374.7742.00全 开22.721.651.0559.0取海漫长度L=60m，海漫结构型式及布置如下：、10m长水平段浆砌块石厚0.5

26、m，设排水孔和反滤层；、20m长厚0.5m干砌块石海漫，坡度1：20，下设碎石垫层厚15cm；、防冲槽设计海漫末端的冲刷深度按下式计算:hp=0.164×kq/ d1/2×(ht/d)1/6 式中: k系数，取 k=1.50 q考虑流量集中后的海漫末端的单宽流量，取 q=8.6m3/s/m d河床砂粒的平均粒径，取d=0.10 cm ht海漫末端的水深，取ht=2.5 m hp=0.164×1.5×8.6/ 0.101/2×(2.5/0.10)1/6=3.9 (m)防冲槽采用梯形断面，槽深4m，槽底宽5m，槽内抛填大块石，块石直径不小于0.4m

27、左右。具体尺寸见设计图纸。18.613.0 1：10 9.0 1: 3 1: 4 7.520m 40m 4.5m 5m 6m第5章 泄洪闸的防渗排水设计5.1地下轮廓线的拟定5.1.1防渗排水布置防渗排水设施的布置，又称地下轮廓线布置，是围绕如何减少闸室底板扬压力，提高闸室的抗滑稳定性，防止闸基土壤发生渗透变形开展的。根据设计要求和地基土壤特性，选用的防渗排水布置为（自闸室上游开始）：50cm厚20m长C20砼铺盖、C25砼板桩长6m、C25砼闸室底板长20m厚1.5m、并设PVC排水孔。详图见设计图纸。5.1.2防渗排水设施尺寸拟定、底板长度： 设计水位时：L=12.7 m校核水位时：L=1

28、3.3 m上部结构要求净宽：公路桥加栏杆总宽9.4m，工作桥宽度由闸门启闭机安置场地尺寸决定为5.0m，检修桥置于检修门槽之上，宽度选2.0m，因此，上部结构要求最小宽度为18.4m。故取底板长度L=20m。、铺盖铺盖材料选用砼，厚度为50cm，长度20cm，纵缝缝距22.6m，靠近两岸翼墙处，缝距为10.6m。铺盖与翼墙及底板间设沉降缝。、板桩长度采用C25钢筋砼预制板桩。板桩入土深度6m，厚20cm。、排水设施排水设施向上游布置，即将其置于底板之后护坦下面，首部紧接底板下游齿墙。、验算防渗长度LLcH ，L为防渗长度，H外围上下游水位差，c为渗径系数，查水闸规范得：设计水位时，上游水位19

29、.5m，下游水位14.5m，c5.0，计算得L27.5m根据上述（1）（5）确定的尺寸，设计防渗长度为55m，大于设计和校核水位下的计算值L。5.2闸基渗流计算渗流计算主要内容包括设计水位下的闸基渗透压力、地基抗渗稳定性验算和渗流量。闸基渗透压力计算方法采用水闸设计规范推荐的改进阻力系数法。5.2.1闸地下轮廊初拟渗径长度应能满足水闸上下游水位差最大时的防渗要求，故按上下游水位差最大的情况来确定。上下游水位差最大的情况为闸室稳定计算中的校核情况。相应的上游水位H上为20.0m，下游水位H下=14.5m，最大水位差 H=H上-H下=20.0-14.5=5.5 (m)因本闸水位差较大，基础透水性强

30、，由结构布置要求确定的闸底板长度较短，仅20m，故于底板上游增设一长20m的钢筋砼防渗铺盖，并于齿墙下设6m深板桩，以增加渗径长度，初步拟定的闸底轮廓线如图下图所示。为了便于计算，将闸底还透水部分轮廓线划分成7个段，如下图。附图5.2.2验算地下轮廓的合理性 L=L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6+ L7 =10+7.5+9.4+1.9+3.8+1.3+1.3+0.8 =36(m) 上下最大水位差H=5.5m查表12.7 , 取C0=5.0C0× H=5.5×5=27.5 (m) L> C0 H 闸底轮廓长度满足防渗要求,地下轮廓是合适的。5.2.

31、3用阻力系数法计算渗透出逸坡降 、为了简化计算，简化地下轮廊，见图6-2 、由各角隅点2、3、4、5引出等势线2-2、3-3、4-4、5-5，将渗透区域分成、等5 个分段，各分段的计算见图6-2 、确定计算深度Tc 地下轮廓线的水平总长度L0=20+20=40m， 最大铅直投影长度S0=8.5m， 根据L0/S0=40/8.5=4.7 ，查水闸表4-3得 A=2.5 B=0 则 Tc=A×S0+B×L0=2.5×8.5+0=21.25(m) TS=29.0>Tc 采用 Tc=21.25 m、计算阻力系数水闸设计规范附录C (C.2.2-1至C.2.4-5公式

32、 )a)、进口段：用实际阶齿高度a=1.5m，得1=1.5*(s1/Tc)1.5 +0.441=0.511 mb)、铺盖水平段： L=20+0.75=20.75(m)，S1=1.5-0.5=1.0(m)，S2=8.5-0.5=8.0(m) 故 2=L-0.7×(S1+ S2)/T1 =20.75-0.7×(1+8)/(21.25-0.5)=0.978 c)、板桩垂直段 S=8.5-1.5=7.0(m) a =1.5-0.5=1.0m T1=21.25-0.5=20.75 m T2=21.25-1.5=19.75 (m) 及0.5<T2/T1=19.75/20.75=0

33、.95<1.0 0<S/T2=7.0/19.75=0.354<0.8 则 3=a/T1+1.5×S/ T2+0.5×S/ T2/1-0.75×S/ T2 =1/20.75+1.5×7.0/19.75+0.5×0.354/(1-0.75×0.354)=0.821 d)、底板水平段 L=20.0-3=17.0(m) S1=7.0m, S2=1.0m4=(L-0.7×(S1+ S2)=(17-0.7×(7+1)/(21.25-1.5)=0.658、出口段：用实际阶齿在反滤层底面以下的突出长度 a=2.5

34、-1.5=1.0 m S=1.0(m) T1=21.25-1.5=19.75 m T2=21.25-2.5=18.75 (m) S/T2=1.0/18.75=0.053 5= a/T1+1.5×S/ T2+0.5×s/ T2/1-0.75×S/ T2+0.44 =1/19.75+1.5×0.053+0.5×0.053/(1-0.75×0.053)+0.44 =0.545 =1+2+3+4+5 =0.511+0.978+0.821+0.658+0.545=3.513 、求渗透逸出坡降 0.7<T2/T1=18.75/19.75=0

35、.95<1.4 可用水闸4-16、4-17式计算出逸坡降Jc 根据S/T1及T2/T1两者的比值，查水闸图4-19，得修正系数=0.72故 Jc=H/(T1××)=5.5/(19.75×0.72×3.513)=0.11 Jc<J=0.15 0.25 不会产生渗透变形，所以闸底板轮廓合适。5.2.4设计情况下渗透压力计算 已知H上=19.5m，H下=14.5m H=H上-H下=5.0m、各分段的渗压水头损失入口段： h=H/×1=5.0/3.513×0.511=0.727 (m)铺盖水平段： h= H/×2=5.0

36、/3.513×0.978=1.392(m)内部板桩段： h= H/×3=5.0/3.513×0.821=1.169 (m)底部水平段： h= H/×4=5.0/3.513×0.658=0.936(m)出口段： h= H/×5=5.0/3.513×0.545=0.776 (m)h= h+ h+ h+ h+ h=0.727+1.392+1.169+0.936+0.776=5.0 (m)、角隅点的渗压水头 由地下轮廓线末端逐次向首端迭加各分段的渗压水头损失值，即得各角隅点的渗压水头值： h5=h=0.776(m) h4=h5+h=

37、0.776+0.936=1.712(m) h3=h4+h=1.712+1.169=2.881(m) h2=h3+h=2.881+1.392=4.273(m) h1=h2+h=4.273+0.727=5.0 (m)5.3防渗设计1、采用抗冲蚀能力强的钢筋砼防渗铺盖，长20m，厚0.5m，首端齿墙深1.0m，每10m设伸缩缝，与闸底板交接部位及伸缩缝都必须设止水。2、水闸底板为了适于布置公路桥、工作桥及检修便桥，确定底板长度20m，底板厚1.5m；设前后齿墙，前齿墙应宽1.5m，后齿墙底宽1.5m，并在前齿墙下设6m深砼板桩，以增长渗径，以防渗透变形。3、为了降低闸底板的渗透压力，紧接底板出口下设

38、反滤层，以利排水，要求反滤层级配良好。4、两岸侧向绕流防渗设计 水闸岸墙后面设置长12m的C20砼刺墙，刺墙底高程13.0m，顶高程21.0m，以防侧向渗透破坏。第6章 泄洪闸闸室布置和稳定计算6.1泄洪闸的闸室布置6.1.1闸室总宽泄洪闸闸孔总净宽为320m。每孔孔宽为10m，闸孔孔数为32孔。为了防止地基的不均匀沉降而将底板折断，闸孔采用分块式。闸孔每3孔为一整体，每3孔分一缝，闸墩中墩厚为1.2m，分缝中墩厚为1.6m，中间缝宽为2cm，边墩厚为1.0m。则闸身总宽为：L=n*L0+n1*d1+n2*d2+ n3*d4 +(n4+1)*式中： n闸孔孔数； L0每孔净宽(m)；n1中墩数

39、； d1中墩厚(m)；n2分缝中墩数； d2边墩厚(m)； n3边墩数； d3边墩厚(m)；n4闸底板分块数；缝宽。则闸身总宽为：L=32*10+21*1.2+10*1.6+2*1.0+10*0.02=363.4m。6.1.2闸身高度闸身挡水高度的确定：h=hl+ h2+ h3式中 hl闸上游最高静水位(m)； h2闸前波浪壅高(m)； h3 安全超高(m)。1、正常水位时风浪超高计算 计算风速取多年平均最大风速1.5倍, V10=1.5×20.7=31.05 m/s 吹程 D=3.0 km 闸前水深 H=19.5-13=6.5 m a)、波浪陡度 =2hB/2LB=1/(9+19e

40、-1.4/V10) =1/(9+19e-1.4/31.05)=0.0368 b)、浪高增长系数 k=1+e-0.4D/V10 =1+e-0.4×3/31.05 = 1.962c)、波长 2LB =0.073kV10 (D/)1/2 =0.073×1.962×31.05× (3/0.0368)1/2 =40.1 (m)d)、浪高 2hB=0.073kV10 (D)1/2 =0.073×1.962×31.05× (0.0368×3)1/2=1.478 (m)e)、H<LB=40.1/2=20.05 (m) 波浪的

41、波长及涌高要作修正，H/2LB =6.5/40.1=0.162 查水闸设计表4-2得 k1=0.57， k2=0.65f)、计算浪高及波长 浪高 2hB =k1(2hB)=0.52×1.478=0.842 (m)波长 2LB =k2(2LB)=0.65×40.1=26.06 (m) g)、风浪中心线在静水位以上的超高计算所以h02(hB)2/LB=2×3.1415×(0.842/2)2/（26.06/2）0.085 (m)h)、安全超高 =0.7mi)、风浪超高 H2=0.842+0.085=0.927 (m)2、 闸墩高度的确定正常水位时 h=hl+

42、h2 + h3=19.5+0.927 +0.7=21.127设计水位时 h=hl+ h3=23.48 +0.5=23.98校核水位时 h=hl+ h3 =24.16 +0.3=24.46故取闸墩高度为24.5m。6.1.3闸底板顺水流方向和长度的确定在满足上部结构布置要求的前提下，底板长度的初步估算公式 B=（H+2h+a）(1+0.1H)(m) (8-15)式中 ： H上游最大水深(包括设计和校核两种情况，m)； H相应最大水深丑时的上、下游水位差(m)； 2h波浪高度(m)； 安全超高(m)； 与闸址地质有关的系数，=1.0。闸底板长度估算：设计水位时：B=（H+2h+a）(1+0.1H)

43、=（10.65+1.32+0.4）*(1+0.1*0.25)=12.68m；校核水位时：B=（H+2h+a）(1+0.1H)=（11.18+1.32+0.3）*(1+0.1*0.38)=13.3m。上部结构要求净宽：公路桥加栏杆总宽9.4m，工作桥宽度由闸门启闭机安置场地尺寸决定为5.0m，检修桥置于检修门槽之上，宽度选2.0m，因此，上部结构要求最小宽度为18.4m。根据结构布置，顺水流方向底板长度为：B=20m。闸底板厚为1.5m，上下游齿墙深为1m，齿墙底宽为1.5m。6.1.4闸墩厚度及顺水流长度的确定闸墩墩顶的长度取决于上部结构的尺寸和布置，应略大于架设于闸顶的各种桥梁（包括交通桥、

44、主闸门和检修闸门的工作桥）宽度的总和。闸墩长度采用与底板同长20.0m，同时用阶梯形式由底板向上部结构过渡，以减少工程量。检修闸门和工作桥之间保持2m净宽，便于检修人员进出和工作。检修门槽深20cm，宽30cm，工作门槽深30cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采用半圆形墩头，以便设置沉降缝和施工缝。闸墩的高度在迎水面为最高水位加超高，闸墩下游适当降低，取同公路桥梁底高程25m。闸墩厚度受控于闸门槽处最小宽度为50cm，边墩厚1.0m，不分缝中墩厚1.2m，分缝中墩厚1.6m，中间缝宽2cm。6.1.5闸门高度根据闸身高度的计算，水闸正常水位时所需的闸门高度为8.12m，故取闸门高度为8.3m。

45、当设计洪水位及校核洪水位时，闸门开启泄水，闸门顶可以过浪。本水闸挡水水位较低而泄水洪水位较高，故不宜采用胸墙,本水闸不设胸墙。1、工作桥高度的确定工作桥高度：工作桥的高度H=2*闸门高度+安全超高1.5m=2*8.3+1.5=18.1m。故取工作桥的桥底高程为33.30m。工作桥宽为5m。2、交通桥公路桥载重按汽20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.m，两侧人行道2×1.0m，总宽9m，采用T型结构。梁高1.0m，梁腹宽0.2m，梁翼宽1.6m，用5根梁组成，两侧人行道为悬臂式。每m延长重量按8吨计。公路桥底高程为25.0m，桥面高程为26.2m。交通桥布置在上游侧。6.2泄洪闸

46、的闸室稳定计算6.2.1完建（未蓄水）期闸室稳定计算 未充水，不考虑扬压力影响，已知：中砂N63.5=20，查水工设计手册图25-5-4 得地基允许承载力 R=235 KN/m2表61 完建期闸室稳定计算表部位名称重量（KN）偏心矩（对上游齿墙）弯矩（KN.M）底板2890010289000闸墩2720010272000工作通桥21254.79987.5闸门31501547250检修桥204011.423256合计65200668268.5由表6-1知 W=65200 KN M=668268.5KN.m 偏心距 e=M/W-0.5B=0.5×20-66826

47、8.5/65200=-0.250m 平均基底压应力 =W/BL=65200/(20×34.2)=95.88 KN/m2 上游趾板应力: max=×(1-6e/B)=95.88×(1+6×0.250/20)=103.07KN/m2 下游趾板应力:min=×(1+6e/B)=95.88×(1-6×0.250/20)=88.69KN/m2=max/min=103.07/88.69=1.162<=2 所以水闸在完建期安全。6.2.2设计情况下水闸稳定计算1、荷载组合因本区地震基本烈度小于6度，可不考虑地震荷载。闸前底板无泥沙淤

48、积，也不考虑泥沙压力。设计情况下荷载基本组合：1、水闸自重及水重； 2、静水压力； 3、扬压力；4、波浪压力。2、水闸自重和水重计算、水闸自重：计算见表6-1，得G=65200（KN）。、水重 W：水重包括闸门上水重W1和闸门下水重W2两部分，以两闸孔为计算单位。已知闸底板顶高程13.0 m，闸门中心距底板首端L1=18 m ,有 W1=r h上L1×3×B=9.8×(19.5-13.0) ×15×3×10=28665(KN)W2=r h下L1×3×B=9.8×(14.5-13.0) ×5

49、15;3×10=2205(KN)3、波浪压力计算、波浪涌高计算：根据风浪爬高计算结果设计水位时： 2hB =1.05(m)；2LB =29.75(m)；h00.116；a=0.6、波浪压力：以三闸孔为计算长度 L=34.2m浪压力: PW=rL/2(H+2hB+h0)(H+a)-H2=9.8×34.2/2×(6.5+1.05+0.116)(6.5+0.6)-6.52=2029 (KN)4、静水压力计算 上游水压力设计水位: H上=19.5 m ； H下=14.5 m水闸底板与铺盖间缝中设止水铜片,在底板顶面以下0.3 m，则H止=13.0-0.3=12.7 m上游

50、水压力分为两部分:止水片以上为:P1=L/2rh2=34.2/2×9.8×(19.5-12.7)2=7703KN止水片以下为: P2+P3其中 P2=9.8×2.2×0.9×34=660(KN) P3=1/2×9.8×0.92×34=135 (KN)、下游水压力 已知H下=14.5 m，反滤层底D点与计算基准面平，而D点的渗透压力水头为零。下游水压力:P4=L/2×r(H下+HD)2=34/2×9.8×(14.5-13+1.5)2 =1500(kN)5、扬压力 扬压力包括浮托力WB和渗

51、透压力Ws 浮托力：WB=1/2×9.8×20×34×3=9996 (KN)渗透压力Ws分三部分计算:Ws1=9.8/2×(5+4.231)×1.5×34=2307(KN)Ws2=9.8/2×(4.231+2.881)×1×34=1158 (KN)Ws3=9.8/2×(2.881+1.712)×17×34=13008 (KN)Ws4=9.8/2×(1.712+0.776)×1×34=415 (KN)Ws5=9.8/2×0.77

52、6×1.5×34=194 (KN)6、闸室稳定计算表62 设计水位闸室稳定计算表部位名称重量（KN）偏心矩（对闸底板中心）弯矩（KN.M）自重65200()0.25016300()浪压力2029()6.88917023.3()上游静水压力止水片以上7703()3.4526575.3()止水片以下795()0.75596()下游静水压力1500()11500()扬压力WB9996()00Ws12160()147()9.259.519980()1396()Ws2980()178()88.177840()1454()Ws38731()4277()02.5010692()Ws426

53、4()151()8 (-)8.17 (-)2112()1234()Ws5194()9 (-)1746()上游水重28665()2.62575501.6()下游水重2205()7.625(-)16298.44()合计6899233788.46、水闸地基承载力复核 据表6-2计算得：e=M/W=33788.46/68992=0.495mmax=W/BL.(1+6e/B)= 68992/34.2/20×(1+6×0.495/20)=115.7KN/m2max=W/BL.(1+6e/B)= 68992/34.2/20×(1-6×0.495/20)=86.04KN/m2maxR=235（KN/m2）=max/min=115.7/86.04=1.345<=2地基是安全的，也不必核算地基深层滑动的稳定性。、沿闸室基底面的抗滑稳定计算 已知闸底板与中砂的摩擦系数 f=0.4据表8-2查计算得 W=68992KN P=8854KN有 Kc=f*W /P =0.4×689