水利水电水闸设计说明书

1、黄河水利职业技术学院水闸课程设计报告前言本次课程设计，是根据水闸课程设计任务书及其指导书要求编写完成的。在水闸课程设计过程中，结合教学所学内容，采用了新标准、新规范。按照突出实用性，突出理论知识的应用和有利于实践能力培养的原则，采用统一命题、统一指导，有学生自主完成的方式。在设计过程中力求做到：基本概念准确;设计方法步骤清楚；文字简练，结构清晰。本次课程设计的主要内容主要有：根据所给水文、地质、地形等资料及水利经济计算成果，进行闸址及闸底板高程的选择、水利计算、防渗排水设计、闸室布置、闸室稳定验算及两岸连接建筑物布置等内容。在设计过程中，得到了郑万勇老师的精心指导，和其他老师和同学的热心帮助，

2、在此表示由衷的感谢。目录前言第一章 总 论第一节 基本资料第二章 水力计算第一节 闸室的结构型式及孔口尺寸确定第二节 消能防冲设计第三章 水闸防渗及排水设计第一节 闸底地下轮廓线的布置第二节 防渗和排水设计、渗透压力计算第三节 防渗排水设施和细部构造第四章 闸室布置第一节 闸底板、闸墩第二节 工作桥、交通桥、检修桥第三节 闸门与启闭机第四节 闸室的分缝与止水第五章 闸室稳定计算第一节 荷载及其组合第二节 完建无水期荷载计算及地基承载力验算第三节 闸室稳定验算第六章 上、下游连接建筑物总 结参考文献致 谢第一章 总 论第一节 基本资料1.1 工程概况及拦河闸的任务颖河拦河闸位于郾成城县境内，闸址

3、位于颖河京广铁路上游和吴公渠入颖河下游之间。流域面积2234平方公里，流域内耕地面积288万亩。农作物以种植小麦、棉花。经济作物为主，河流平均纵波1/6200。本工程属三级建筑物。本工程投入使用后，在正常高水位时，可蓄水2230万立方米。上游5个县25个乡已建成提灌站42处，有效灌溉面积25万亩。闸上游开南，北两干渠，配支干渠，配支干23条，修建各种建筑物1230座，可自流灌溉下游三县21万亩农田，既总灌溉面积45万亩。总之，该闸拦蓄水源充沛可靠，效益巨大，是解决颖河流域农田的灌溉动脉，同时，也解决颖河地区浅层地下水贫水区的重要水源。1.2 地形资料闸址附近地形图（1：500）一张1.3 地质

4、资料根据地质钻探资料，闸址附近地层为中粉质土壤，厚度约25m其下为不透水层，其物理力学性质如下：湿容重r湿=20.2KN/m土壤干容重r干=16 KN/m饱和容重r饱=22.2 KN/m浮容重r浮=10.2KN/ m自然含水量时，内摩擦角=23°饱和含水量时，内摩擦角=20°土壤的凝聚力c=1 KN/m地基允许承载力=150KPa混凝土、砌石与土基摩擦系数f=0.36地基应力的不均匀系数=1.52.0渗透系数k=9.29×10-3cm/s本地区地震烈度为6°以下1.4 建筑材料1.4.1 石料：本工程位于平原地区、山丘少，石料需从外地供给、距京广线很近，

5、交通条件较好。1.4.2 粘土：经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。1.4.3 闸址处有足够多的沙料。1.5 水文气象1.5.1 气温：本地区年最高气温42度，最低气温为-18度1.5.2 风速：最大风速V=20m/s,吹程D=0.6Km1.5.3降雨量:非汛期(16月及1012月)九个月份颖河平均最大流量Q= 10 m3/s；汛期（79月）三个月最大流量Q为130 m3/s。年平均最大流量 Q=36.1m3/s,最大年径流总量为9.25亿m3。 年平均最小流量Q=15.6m3/s,最小年径流总量为0.42亿m3。1.5.4 冰冻:颖河流域冰冻时间短,冻土很薄,不影响施工。1.5.5 上下游河

6、道断面图 1-1河道断面图1.6 批准的规划成果为1.6.1 灌溉用水季节,拦河闸的正常挡水位为58.72m,下游无水.1.6.2 洪水标准1.6.2.1 设计洪水位50年一遇，相应的洪峰流量1144.4m3/s，闸上游的洪水位为59.5m，相应的下游水位59.35m。1.6.2.2 校核洪水位为200年一遇，相应的洪峰流量Q=1642.89m3/s，闸上游洪水位61m，闸下游水位60.82m。1.6.2.3 施工导流采用20年一遇洪水，相应的洪峰为169m3/s。1.7 施工条件1.7.1 工期：要求在两年内完成。1.7.2 电源：由电网供电、工地距电网10Km。1.7.3 材料供应：三材由

7、省统一安排，本地区无石料及水泥，主要从洛阳、南阳等地用铁路运至漯河共350Km，再用汽车转运到工地，运距40Km。第二章 水力计算第一节 闸室的结构型式及孔口尺寸确定1.1 闸址的选择闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、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。闸址宜选择在地形开阔、岸颇稳定、岩土坚实和地下水位较底的地点，优先选用地址条件良好的天然地基，避免采用人工处理地基。若在交叉河口附近建闸，选定的闸址宜在距离交叉河口较远处。拦河闸应选择在河道顺直，河势相对稳定

8、和河床断面单一的河段。本设计闸址、闸轴线选在地形高程61.5m处，规划中已给出1.2 闸型、闸孔形式的选择 本工程主要任务是正常情况下拦截河水，以利灌溉，而当洪水来临时，开闸泄水，以保防洪安全。由于是建在平原地区河道上的拦河闸，应具有较大超泄能力，并利于排除漂浮物。因此采用不设胸墙的开敞式水闸。而不采用穿堤取水或者排水的涵洞式水闸。也不采用双层式水闸。闸孔形式一般有宽顶堰型、低实用堰型和胸墙孔口型三种。由于本工程是拦河闸，若采用低实用堰易淤沙。若采用胸墙孔口型易对泄洪有影响。故采用了有结构简单、施工方便、泄流能力比较稳定，有利于泄洪、冲沙、排淤等优点的宽顶堰型。1.3 闸槛高程的选择闸槛高程的

9、确定，不仅对闸孔的型式、尺寸和闸室的稳定有着决定性的影响。而且直接关系到整个水闸工程的工程量和造价。由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为排于排除淤沙。闸底板高程应尽可能低。因此，采用无底坎平底板宽顶堰，堰顶高程与河床同高，既闸底板高程为51.92m。1.4 拟订闸孔尺寸及闸墩厚度由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深如表2.1所示表2.1 上游水头计算流量Q下游水深上游水深过水断面面积行近流速上游水头H0（）hs (m)H(m)(m2)v0 (m/s)(m)设计流量1144.457.437.58656.351.740.157.73校核流量1142.898.99.08847.331

10、.940.199.27注：考虑雍高15-20cm（取值在0.1-0.3m之间, H0=hs+）闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰，根据公式h0.72H判别是否为淹没出流,其判别计算见表2.2表2.2 淹没出流判别计算计算情况下游水深hs(m)上游水头H0(m)hs>0.72H0流态设计水位7.437.737.43>5.57淹没出流校核水位8.99.278.90>6.67淹没出流1.4.1 确定闸孔净宽按照闸门总净宽计算公式根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算,见表2.3其中 侧收缩系数,取0.96;m为堰流流量系数,取0.385。表2.3 闸孔总净宽计算流量Q下游水深hs上游水

11、头H0淹没系数B0(m3/s)(m)(m)(m)设计流量1144.457.437.730.960.5954.03校核流量1642.898.99.270.960.5959.04根据闸门设计规范中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b=9m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用7孔。由于闸基为软基河床，选用整体五宽度为：L=（7×9）+（2×1.6+4×1.2）=71（m）图2-1 闸孔尺寸布置图 （单位：m）1.5 校核泄洪能力根据孔口与闸墩的尺寸可计算侧收缩系数，查水闸设计规范（规范表2-2），结果如下：对于中孔：得靠缝墩孔：得对于边孔：得所以与假定接

12、近，根据选定的孔口尺寸与上下游水位，进一步换算流量如表2.4所示。表2.4 过流能力校核计算计算情况堰上水头H0hs/H0Q校核过流能力()()设计流量1144.457.730.960.590.961294.3413.1%校核流量1642.899.270.960.590.961647.820.3% 设计情况和校核情况都没有超过了规定5%的要求，符合要求，孔口尺寸选择的比较合理。1.6辅助曲线的绘制根据水闸所在的河流纵横面图，绘制下游水位与流量关系曲线。用明渠均匀流公式进行计算：表2.5 下游水位与相应流量关系表下游水位H过水面积W(m2)湿周X(m)水力半径R1(m)谢才系数C流量Q(m3)下

13、游水深h52.4234.570.240.4939.4612.10.552.927072.470.9744.2238.721.053.9214476.941.8749.33123.372.054.9222281.422.7352.53244.563.055.9230485.893.5454.87398.564.056.9239090.364.3256.71583.555.057.9248094.835.0658.23798.546.058.92584.9125.304.6757.46922.17.058.92708.92129.786.4860.681318.388.059.92836.8913

14、4.256.2360.291600.039.0图2-2 下游水位与流量关系曲线第二节 消能防冲设计2.1 消能防冲设计的控制情况由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流消能。设计水位或校核水位时闸门全开宣泄洪水，为淹没出流，无须消能。闸前为正常高水位58.72m，部分闸门局部开启，只宣泄较小流量时，下游水位不高，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，采用闸前水深H=6.8m，闸门局部开启情况，作为消能防冲的控制情况。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、

15、5、7孔对称方式开启，分别对不同开启孔数和开启高度进行组合计算，找出消力池池深和池长的控制条件。按式、式、式、式计算，结果列入表2.6表2.6 消力池池深、池长估算开启孔数开启高度收缩系数泄流量Q单宽流量收缩水深跃后水深下游水深流态判别消力池尺寸备注池深池长水跃长ne(m3/s)Qhc(m)hc(m)HS(m)d(m)Lsj(m)Lj(m)11.00.61858.196.470.623.421.230.9819.3819.311.20.61969.807.760.743.721.37自由出流0.9520.2525.611.50.62185.729.520.934.021.560.8420.41

16、21.3池深控制12.00.624112.2012.471.254.451.870.6920.4222.1限开31.0061887.33.230.621.571.5831.20.619104.73.880.741.71.78自由出流31.50.621128.154.750.931.812.0432.00.625167.256.191.251.952.36通过计算，为了节省工程造价，防止消力池过深，对开启1孔开启高度为2.0m限开为1.5m的消力池池深为控制条件。2.2 消力池尺寸及构造2.2.1 消力池深度计算根据所选择的控制条件，估算池深为1.0米，用式、式、式、计算挖池后的收缩水深和相应的

17、出池落差及跃后水深，验算水深淹没系数符号在1.051.10之后的要求。2.2.2 消力池池长根据池深为1.0m，计算出相应的消力池为22m2.2.3 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，按式计算计算消力池底板厚度。其中为消力池底板计算系数，取0.18；为确定池身时的过闸单宽流量；为相应于单宽流量的上下游水位差。,取消力池底板的厚度=1.0消力池构造尺寸见图2-3消力池构造尺寸图2-3（单位：高程m,尺寸cm）2.3 海漫设计2.3.

18、1 海漫长度计算用式计算海漫长度，结果列如表中，其中，为海漫长度计算系数，根据闸基土质为中粉质壤土12。最计算表中的最大值40m。表2.7 海漫长度计算流量Q上游水深H下游水深hsqsLp()(m)(m)(m)(m)2006.82.636.82 4.1728.803006.83.364.233.4433.614006.84.015.632.7936.80 5006.84.557.042.2539.006006.85.088.45 1.7239.957006.85.549.861.2639.922.3.2海漫构造因为对海漫要求有一定的粗糙度，以便进一步消除余能，有一定的柔性，所以选择在海漫的起始

19、段为10m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30m做成坡度为1：15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0.6m，下面铺设15cm的砂垫层。2.4 防冲槽设计海漫末段河床冲刷坑深按式计算，其中河床土质的不冲流速可按式计算。按不同情况计算如2.8所示。v0=v0R1/41/5式中v0河床土质的不冲流速，m/sv0查水利学可知此处取0.8m/sR水利半径,R=A/xHs海漫末端河床水深，m.表2.8 海漫冲刷坑深度计算计算情况q”相应过水水湿周v0hs”d面积A()(m)(m/s)(m)(m)设计情况11.90637.72127

20、.231.381.1047.434.43校核情况16.42823.91133.811.4381.1508.96.81根据计算确定防冲槽的深度为2.5m。采用宽浅式，底宽取7.5m，上游坡率为2,下游坡率为3，出槽后做成坡率为5的斜坡与下游河床相连。如图2-4所示图2-4 海漫防冲槽构造图（单位：m）2.5 上、下游岸坡防护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0.3m，下设0.1m的砂垫层。保护范围上游自铺盖向上延伸2-3倍的水头，下游自防冲槽向下延伸4-6倍 第三章 水闸防渗及排水设计第一节 闸底地下轮廓线的布置1.1 防渗设计的目的防止闸基渗透变

21、形；减少闸基渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓尺寸。1.2 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，减少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，以减少渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。1.3 地下轮廓线布置1.3.1 闸基防渗长度的确定根据式计算闸基理论防渗长度为47.6m。其中C为渗径系数，因为地基土质为重粉质壤土，查表取7。L=7×6.8=47.6(m)1.3.2 防渗设备由于闸基土质以黏土为主，防渗设备采用黏土铺盖，闸底板

22、上下游侧设齿墙，为了避免破坏天然的黏土结构，不宜设置板桩。1.3.3 防渗设备尺寸和构造1.3.3.1 闸底板顺水流方向长度，据闸基土质为重粉质壤土，A取2.0，按式L底=A×H=2×6.8=13.6(m)综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，确定闸基长度为18m.1.3.3.2 闸底板厚度为：t=1/5×9=1.8(m),实际取1.5m.1.3.3.3 齿墙具体尺寸见图3-1.图3-1 闸底板尺寸图 （单位：cm）1.3.3.4铺盖长度根据35倍的上下游水为差，确定为34m。铺盖厚度确定：便于施工，上游端取为0.6m，末端为1.5m，以便和闸底板连接。为了防止

23、水流冲刷及施工时破坏黏土铺盖，再其上设置30cm厚的浆砌石保护层，10cm厚的砂垫层。1.4 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长度，通过校核，满足要求。铺盖长度+闸底板长度+齿墙长度=34+15+6.8=55.8(m)L理=47.6m第二节 防渗和排水设计、渗透压力计算2.1渗流计算的目的计算闸底板各点渗透压力；验算地基图在初步拟定的地下轮廓线下的渗透性。2.2 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结果精确，采用此种方法进行渗流计算。2.3 计算渗透压力2.3.1 地基有效深度的计算。根据公式判断L0/S0=23

24、.2>5地基有效深度为：Te=0.5×L0=0.5×52=26 (m)计算Te大于实际的地基透水层深度25m，所以取最小值Te=25m.2.3.2 分段阻力系数得计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区分成9个典型段，如图3-2所示。其中1、9段为进出口段，用相应的公式计算相应的阻力系数；3、5、7段为内部垂直段，用相应的公式计算相应的阻力系数；2、4、6、8段为水平段，用相应的公式计算相应的阻力系数。各典型段的水头损失公式计算。结果列入表中。对于进出口段的阻力系数修正，按相应公式计算，结果如表3.1和3.2所示。渗流区域分段图如图3-2。图3-2 渗流区域分段图 （

25、单位：m）表3.1 各段渗透压力水头损失分段编号分段名称SS1S2TLihihi进口0.6250.450.9840.310水平01.924.434.01.342.9303.6垂直1.924.40.080.1750.175水平0022.51.00.040.0870.087垂直1.023.50.040.0870.087水平1.01.023.516.00.621.3561.458垂直1.023.50.040.0870.174水平0022.51.00.040.0870.174出口1.524.00.461.0060.73合计3.11H=6.8H=6.8表3.2 进出口段的阻力系数修正表断别STh0hh进

26、口段0.624.40.310.310.6743.6出口段2.5240.720.730.450.1742.3.3 计算各角点的渗透压力值。用表3.1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6.8m。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失值，结果列入表3.3。表3.3 闸基各角点渗透压力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H106.86.492.892.722.632.541.080.910.7302.3.4 验算渗流逸出坡降。出口段的逸出坡降为：J=hi/S=0.73/1.5=0.48，小于壤土出口段允许渗流坡降值J=0.500.60，满足要求，不会

27、发生渗透变形。闸底板的渗透压力分布如图3-3所示。 图3-3 闸底板下渗透压力分布图（单位：m）第三节 防渗排水设施和细部构造3.1.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，作到既减少渗压又避免渗透变形。3.2 排水设备的设计3.2.1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。排水反滤层一般是由23层不同粒径的砂和沙砾石组成的.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，并保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；

28、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得空隙；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、中砂和细纱组成，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。（见反滤层构造图3-5）3.2.2 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。3.2.3 侧向排水设计。侧向防渗排水布置（包括齿墙、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

29、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，呈梅花行布置，孔后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。3.3 止水设计凡具有防渗要求的缝，都应设止水设备。止水分铅直止水和水平止水两种。前者设在闸墩中间、边墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中；后者设在黏土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度沉陷缝、翼墙和消力池本身的温度沉降缝内。在黏土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥 青麻袋止水。其构造详见图3-4。图3-4止水详图（单位：cm） 图3-5 反滤层构造图 （单位：cm） 第四章 闸室布置第一节 闸底板、闸墩1.1 闸底板的设计1.1.1 作用。闸底板是闸室的基础，承受

30、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。1.1.2 形式。常用的闸底板有平底板和钻孔灌注桩底板，沉陷缝设在闸墩中间。1.1.3 长度。根据前面设计，已知底板长度为18m。1.1.4 厚度。根据前面设计，已知底板厚度为1.5m。1.2 闸墩设计1.2.1 作用。分隔闸孔并支承闸门、工作桥等上部结构，使水流顺利地通过闸室。1.2.2 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，下游墩头采用流线形。其长度采用与底板同长，为15m。1.2.3 厚度。中墩1.2m，缝墩1.6m，边墩1.0m。平面闸门的门槽尺寸应根据闸门的尺寸确定，检修门

31、槽深0.20m，宽0.20m，主门槽深0.3m，宽0.8m。检修门槽与工作门槽之间留3.0m的净宽，以便于工作人员检修。1.2.4 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9.58m，另根据水闸设计规范中规定，有防洪任务的拦河闸闸墩高程不低于两岸堤顶高程，两岸堤顶高程为61.50m，经比较后取闸墩高程10m。H墩=校核洪水位时水深安全超高=9.08+0.4=9.48（m）H墩=设计洪水位时水深安全超高=7.58+0.5=8.08（m）H墩=正常挡水位时水深h=6.8+0.98=7.78（m）式中，h为波浪高度，其计算请查阅相关书籍。缝墩尺寸见图4-1图4-1缝墩尺寸详图（单位

32、：cm）第二节 工作桥、交通桥、检修桥2.1 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0.66m的阳台。因此，工作桥的总宽度为6m。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=9+0.4+0.5

33、=9.9(m)工作桥高程=闸墩高程+排架高+T形梁高=61.92+9.9+1=72.82(m)工作桥细部构造见图4-2.图4-2工作桥细部构造2.2 交通桥交通桥的作用是连接两岸交通，供车辆和人通行。交通桥的形式可采用板梁式。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，一般公路单车道静宽为4.5m，双车道为7-9m。本次设计采用双车道宽8m宽，并设有人行道安全带为0.75m，具体尺寸如图4-3所示。 图4-3 交通桥细部构造图 （单位:cm）2.3 检修桥检修桥的作用为放置检修闸门，观

34、测上游水流情况，设置在闸墩的上游端。采用预制T形梁和活盖板形式。尺寸如图4-4所示。图4-4 检修桥细部构造图 （单位：cm）第三节 闸门与启闭机3.1 闸门类型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。3.1.1 工作闸门工作闸门基本尺寸为闸门高9m，宽9m，采用平面钢闸门，双吊点，滚轮支承。3.1.2 检修闸门检修闸门采用叠梁式，闸门槽深为20cm，宽为20cm，闸门形式如图4-5所示。图4-5 叠梁式检修闸门示意图3.2 启闭机类型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

35、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，可用较小的动力获的很大启闭力，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。3.2.1 启闭机的选型根据水工设计手册，平面直升纲闸门结构活动部分重量公式，经过计算得16.9t，考虑其他因素取闸门自重170kN。G=0.012k支k材H1.65 B1.85式中G闸门结构活动部分重量，t;k支闸门的支承结构特征系数，对于滑动式支承取0.8，对于滚轮式支承取1.0，对于台式支承

36、取1.3；k材闸门材料系数，普通碳素结构刚制成的闸门为1.0，低合金结构支承的闸门取0.8。H孔口高度，取9m；B孔口宽度，取8m。3.2.2 初估闸门启闭机的启闭力。根据水工设计手册中的近似公式：FQ=（0.100.12）P1.2G=0.10×18501.2×170=389（KN）FW=（0.100.12）P1.2G=0.10×18501.2×170=-19（KN）式中 P平面闸门的总水压力，KN. P=1/2rh2b;FQ启门力,KNFW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6.8m，本次设计的水闸为中型水闸，系数采用0.1

37、0，经计算启门力FQ为389kN，闭门力FW为-19kN。查水工设计手册，选用电动卷扬式起闭机型号QPQ2×25。第四节 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，兼做温度缝，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22.5cm。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1.

38、6m，缝宽为2cm，取中间三孔为一联，两边各为两孔一联。第五章 闸室稳定计算第一节 荷载及其组合1.1 设计情况水闸在使用过程中，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。正常挡水期是下游无水，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度，不考虑地震情况。1.2荷载组合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5.1表5.1 荷载组

39、合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基本组合完建无水期正常挡水期第二节 完建无水期荷载计算及地基承载力验算2.1 荷载计算荷载计算主要是闸室结构自重。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；水重度采用10kN/m3；砖石重度采用19kN/m3。完建无水期的荷载分布见图5-1；荷载计算见表5.2表5.2 完建无水期荷载计算荷载自重（kN）力臂（m）力矩（ KN·m ）闸底板21250.009.0191250.00中墩112209.0100980缝墩74809.067

40、320工作桥1463.008.011704交通桥16941423716检修桥6304.52835启闭机235.448.01883.52启闭机房1209.608.09676.80排架1011.008.08088闸门621.158.04969.20合计46814.19422422.52图5-1 完建无水期荷载分布图2.2 地基承载力计算根据荷载计算结果，采用式进行地基承载力的验算，可得结论为：完建无水期的地基承载力能够满足要求，地基也不发生不均匀沉陷。地基承载力公式为：偏心距： e=B/2-M/G,，代入数值得：e=18/2-422422.52/46814.19=-0.02(m)代入地基承载力公式

41、得：（kpa） 地基承载力平均值=，代入数值得： （kpa）地基不均匀系数，代入数值得：2.0从以上可以得出结论：完建无水期的地基承载力能够满足要求，地基也不会发生不均匀沉陷。第三节 闸室稳定验算3.1 荷载计算正常挡水期荷载除闸室自重外，还有静水压力、水重，闸底板所受扬压力由渗透计算中可得。由于浪压力小于静水压力的5%，忽略不计。其荷载分布见图5-2，荷载计算见表5.3. 图5-2正常挡水期荷载分布图荷载名称垂直力（KN）水平力（KN）力臂(m)力矩（KNm）-+闸室自重46814.19_422422.52_上游压力_6350.6_2.8317972.20_4113.33_1.134648.

42、06_浮托力_6592.32_9.00_59330.88渗透压力_6633.52_6.19_41061.49水重12215.57_3.846419.17_合计59029.7613225.84_491461.95100392.3745803.9210463.93_-391069.58表5.3 正常挡水期荷载计算3.2 地基承载力验算根据荷载计算结果，采用式进行地基承载力的验算，可知正常挡水期的地基承载力及地基不均匀系数均满足要求。偏心矩：e=B/2-M/G=18/2-391069.58/45803.92=0.46（m）地基承载力：代入数据得：（kpa）地基承载力平均值：=代入数据得：地基不均匀系

43、数：代入数据得：3.3 闸室抗滑稳定计算闸底板上下游段设置的齿墙深度为1.0m，按浅齿墙考虑，闸基下没有软弱夹层。滑动沿闸底板与地基的接触面，采用式进行计算，其中的闸底板与地基之间的摩擦系数，根据闸址处地层分布可知为重粉质壤土和细纱，查闸室基础底面与地基之间的摩擦系数表得0.36，允许的抗滑稳定安全系数根据本工程主要建筑物为3级，查表得1.20。经计算闸室抗滑稳定满足要求。抗滑稳定安全系数,代入数值计算得：第六章 上、下游连接建筑物1.1 上、下游连接建筑物的作用1.1.1 挡住两侧填土，维持土坝及两岸稳定；1.1.2 当水闸泄水或引水时，上游翼墙主要用于引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均

44、匀扩散，减少冲刷；1.1.3 保持两岸或土坝边坡不受过闸水流的冲刷；1.1.1 控制通过闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形；1.1.5 在柔软地基上设有独立岸墙时，可以减少地基沉降对闸身应力的影响。1.2 上游连接建筑物本次设计的上游连接建筑物采用圆弧式翼墙，这种布置是从边墩开始，上游用圆弧行的铅直翼墙与河岸连接，上游圆弧半径为20m。其优点是水流条件好，但模板用量大，施工复杂。上游段采用的挡土墙形式有扶墙式和重力式两种。从闸室向上游岸坡连接时，先采用扶墙式，挡翼墙插入岸体一定深度时，再采用重力式挡土墙。具体构造如图6-1。图 6-11.3 下游连接建筑物本次设计的下游连接建筑物采用铅直的八字形翼墙，其扩散角采用7°，直到消力池末端，当进入海漫后采用扭曲面与下游两岸连接。下游连接建筑物采用悬臂式挡土墙来挡土。具体构造如6-2。1.4 闸室与岸坡连接建筑物闸室边墩后采用空箱式挡土墙，上边建有桥头堡，桥头堡的墙尽量坐在空箱式挡土墙的竖墙上，用来承载一定的重量，空箱式挡土墙的具体构造如6-2所示。 图6-2总 结一.设计总结学以致用，实践才是检验真理的最好标准，紧张而充实的水闸课程设计已接近尾声，现在想来，通过设计使我更加完善了自己三年来所学的知