排水闸稳定及结构计算

PAGE1排水闸稳定及结构计算1.各排水闸概况1.1水文资料根据xx县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：xx中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。根据《xx县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。表1.1-1各排水闸洪水成果表编号河流名称支流名称排水闸名称桩号地面控制水位（m）外江洪水位（mm）内江洪水成果（P=100%）Q设（m3/s）P=2%P=20%1西林河樟洞水xx中学西左2+567.55668.6069.0767.98972江水、龙洞水老干局西左3+548.55368.1068.4467.50873白沙河邬村水师范学校白右5+949.99270.8072.4570.26224热水锅水石龙头白右8+203.88473.4074.1672.82435盘龙水、王宾水水罗江围白左1+191.00066.9068.4466.6543.42地质资料根据《xx县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。表1.2-1各排水闸地基土质主要物理指标表排水闸名称闸底高程闸基土质承载力标准值（kPa）摩擦系数渗透情况备注xx中学64.90残积土2000.35～0..40弱透水层老干局64.40砂砾层1800.35～0..40强透水层师范学校66.30中粗砂1800.35～0..40强透水层石龙头68.70中粗砾砂1800.35～0..40强透水层罗江围61.90中细砂1300.30～0..35强透水层1.3等级与安全系数根据《xx县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。表6.0.4水平段和出口段允许渗流坡降值地基类别允许渗流坡降值值水平段出口段粉砂0.05～0..070.25～0..30细砂0.07～0..100.30～0..35中砂0.10～0..130.35～0..40粗砂0.13～0..170.40～0..45中砾、细砾0.17～0..220.45～0..50粗砾夹卵石0.22～0..280.50～0..55砂壤土0.15～0..250.40～0..50壤土0.25～0..350.50～0..60软粘土0.30～0..400.60～0..70坚硬粘土0.40～0..500.70～0..80极坚硬粘土0.50～0..600.80～0..901.4地震烈度xx县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。2.主要计算公式及工况2.1闸孔净宽B0计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：（A.0.1-1）单孔闸（A.0.1-2）多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时（A.0.1-3）（A.0.1-4）（A.0.1-5）（A.0.1-6）式中——闸孔总宽度（m）；Q——过闸流量（m3/s）；——计入行近流速水头的堰上水深（m），在此忽略不计；g——重力加速度，可采用9.81（m/s2）；m——堰流流量系数，可采用0.385；——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；b0——闸孔净宽（m）；bs——上游河道一半水深处的宽度（m）；N——闸孔数；——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中bs为b0+dz；dz——中闸墩厚度（m）；——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中bs为；bb——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m）；——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查得；hs——由堰顶算起的下游水深（m）。2.2整体稳定及应力计算公式2.2.1整体稳定及应力计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，利用闸室基底应力和闸室抗滑稳定安全系数计算公式可分别计算各工况下排水闸的整体稳定及基底应力。闸室基底应力（7.3.4-1）抗滑稳定安全系数（7.3.6-1）式中——闸室基底应力的最大值或最小值（kPa）；——作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在内，kN）；——作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础地面垂直水流方向的形心轴的力矩（kN.m）；A——闸室基底面的面积（m2）；W——闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m3）；Kc——沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；f——闸室基底面与地基之间的摩擦系数；——作用在闸室上的全部水平向荷载（kN）。2.2.2计算工况根据每个排水闸的具体运行情况，西林河两个排水闸的计算工况为：①完建期,上下游无水；②下游常年蓄水位67.0m，上游无水,关闸清淤；③下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。白沙河四个排水闸的计算工况为：①完建期,上下游无水；②下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。2.2.3主要荷载①自重：水闸、设备自重②静水压力③浮托力、渗透压力、水重2.3消能计算2.3.1计算工况初步拟定，消能防冲计算工况为：上游十年一遇的过闸设计流量，上游设计水位与地面控制水位齐平，相应下游五年一遇的洪水位。2.3.2消力池计算公式先根据《水力计算手册》（武汉水利电力学院水力学教研室编）判别是否需要建立消力池：如跃后水深＜出池河床水深，则不需建立消力池；如跃后水深＞出池河床水深，则需建立消力池，根据《水闸设计规范》（SL265－2001）附录B，消力池深度可按公式（B.1.1-1～B.1.1-4）计算：（B.1.1-1）（B.1.1-2）（B.1.1-3）（B.1.1-4）式中d——消力池深度（m）；σ0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10，取σ0＝1.1；φ——孔流流量系数，可采用0.95～1.0，取φ＝1.0；——跃后水深（m）；hc——收缩水深（m）；α——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05，取α＝1.05；q——过闸单宽流量（m2/s），q＝Q/B0；b1——消力池首端宽度（m）；b2——消力池末端宽度（m）；T0——由消力池底板顶面算起的总势能（m），这里，不计行近流速；Z——出池落差（m）；——出池河床水深（m）。2.4防渗计算2.4.1计算工况西林河两个排水闸的计算工况为：①建设期,上游无水，下游施工洪水；②下游常年蓄水位67.0m，上游无水,关闸清淤；③下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。白沙河三个排水闸的计算工况为：①建设期,上游无水，下游施工洪水；②下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。2.4.2计算公式2.4.2.1渗径长度计算水闸渗径长度必须满足闸基防渗长度要求，因此按下式计算：式中：L——闸基防渗长度（m）H——上、下游水位差（m）C——渗经系数2.4.2.2闸基抗渗稳定计算利用改进阻力系数法计算水闸各段的渗透压力，得出水闸水平段和出口段的的渗流坡降值。C.2.1土基上水闸的地基有效深度可按公式（C.2.1-1）或公式（C.2.1-2）计算：当时当时式中：Te——地基上水闸地基的地基有效深度（m）；L0——地下轮廓的水平投影长度（m）；S0——地下轮廓的垂直投影长度（m）。C.2.2分段阻力系数可按公式（C.2.2-1）～（C.2.2-3）计算：1进、出口段（C.2.2-1）式中：ξ0——进出口段的阻力系数；S——板桩或齿墙的入土深度（m）；T——地基透水层深度（m）。2内部垂直段式中：ξy——内部垂直段的阻力系数。3水平段式中：ξx——水平段的阻力系数；Lx——水平段长度（m）S1、S2——进、出口段板桩或齿墙的入土深度（m）。C.2.3各分段水头损失值可按公式（C.2.3）计算：式中：hi——各分段水头损失值（m）；ξi——各分段的阻力系数；n——总分段数。C.2.4进、出口段水头损失值和渗透压力分布图形可按下列方法进行局部修正：1进出口段修正后后的水头损损失值可按按公式（C.2..4-1）～式（C.2..4-3）计算（C.2.4-11）（C.2..4-2）（C.2.4-33）式中：h0’———进、出口口段修正后后的水头损损失值（m）;hh0——进、出口口段水头损损失值（m）;——阻阻力修正系系数，当计计算的时，采采用；——底板埋深与板桩桩入土深度度之和（m）；——板桩另一侧地基基透水层深深度（m）。2修正后水头损失失的减小值值，可按（C.2..4-4）计算（C.2.4-44）C.2.5进、出出口段齿墙墙不规则部部分可按下下列方法进进行修正1当时，可按公式（C.2..5-1）进行修修正2当时，可按下列两两种情况分分别进行修修正：1）若，可按公式式（C.2..5-2）和式（C.2..5-3）进行修修正进行修修正：2）若，可按公式式（C.2..5-2）、式（C.2..5-4）和式（C.2..5-5）进行修修正进行修修正：C.2.6出口口段渗流坡坡降值可按按公式C.2..6）计算：：5结构计算水闸闸室结构计计算利用PC－1500程序集中G－14带斜拉杆杆带弹性地地基梁的平平面框架内内力及配筋筋计算程序序，箱涵结结构计算利利用PC－1500程序集中G－13多孔涵洞洞内力的有有限元法分分析及配筋筋计算程序序，水闸上上下游挡墙墙分别利用用PC－1500程序集中G－14带斜拉杆杆带弹性地地基梁的平平面框架内内力及配筋筋计算程序序和PC－1500程序集中G－8悬臂式挡挡土墙计算算程序。3.xx中学排排水闸3.1计算闸孔孔净宽B0xx中学排水闸闸采用胸墙墙式结构，为为平底闸。由由以上资料料可知：N=2，孔口高高度e=3.00m，b0=4.43m，bb=1.4mm，dz=1..2m，H0=68..6-644.9=33.7m，hs=677.98--64.99=3.008m，σ=0.9941，εZ=0.9966，εb=0.9952，ε=0.9959，Q=97m3/s，m=0..385；；经计算，B0=8.866m.考虑综合合因素,取B0=10m。xx中学排水闸闸孔口尺寸寸有两方案案：（1）设2孔，单孔孔净宽5m，闸孔孔净高3m；（2）设3孔，单孔孔净宽3..5m，闸孔孔净高3m。经方方案比较，可可确定xxx中学排水水闸设2孔，单孔孔净宽5m，净过过水宽100m，闸孔孔净高3m。3.2闸室布置置龙中排水闸位于于西林河堤堤左岸3+5000，风景河河出口处。排排水闸垂直直内河堤布布置，为胸胸墙式排水水闸，闸底底板高程664.9m；闸底底板顺水流流方向长88.0m，2孔，单孔孔净宽5m，闸孔孔高3m；中墩墩厚1.22m，边墩墩厚1.00m，闸底底板宽133.2mm。底板厚厚1.0mm；闸墩顶顶高程与该该处堤顶齐齐平70..36mm。详见“xx中学排排水闸布置置图”。3.3水闸整体体稳定及地地基应力计计算3.3.1计算算工况①完建期,上下游游无水②下游常年蓄水位位67.00m，上游无无水,关闸清淤淤③下游P=2%洪水位位69.007m，上游水水位至孔洞洞顶67.990m3.3.2荷载载计算（受受荷示意图图见附图3.3..2-1）3.3.2.11水闸自重重荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）胸墙工作便桥③中闸墩④边闸墩⑤闸底板⑥钢闸门⑦启闭机⑧启闭机室水闸自重荷载值值和弯距值值为：3.3.2.22水闸其它它荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）工况①：上游水重W11=0，下游水水重W2=0渗透压力Gu1=0，浮托托力Gu2=0上游水平平压力P1=0，下游水水平压力P2=0工况②：上游水重W11=0，下游水水重，浮托力Gu2==0，渗透透压力，上游水平压力PP1=0，下游水平压力工况③：上游水重，下游水重，渗透压力，浮托力，上游水平压力，下游水平压力，3.3.2.33各工况的的荷载总和和见荷载汇汇总表3.3..2.3--1表3.3.2.33-1荷载汇总总表工况(kN)(kN)(kN.m)①8036.20695.93②7213.344622.211992.422③5959.277694.652276.4003.3.3计算算稳定及地地基应力根据公式（7..3.4--1）和（7.3..6-1）可分别别计算各工工况下水闸闸的整体稳稳定及基底底应力，见见表3.3..3-1。表3.3.3-22水闸的整整体稳定及及基底应力力表工况基底平均应力((kN/mm2)基底应力最大值值与最小值值之比抗滑稳定安全系系数①76.101.14②68.311.524.41③56.431.803.26经计算xx中学学排水闸的的整体稳定定及基底应应力均满足足规范要求求。3.4消能防冲冲计算3.4.1计算算工况消能防冲计算工工况为：上上游十年一一遇的过闸闸流量97m3/s，上游游设计水位位68.66m，下游五五年一遇的的洪水位67.998m。3.4.2消力力池的计算算根据以上公式，先先判断是否否需要设置置消力池:先求出收收缩水深hhc＝1.544m，再代入入其它公式式求出，可可不需设置置消力池。按按构造处理理，设8m长0.5m厚的钢筋筋砼护底。3.5渗径长度度L计算3.5.1工况况①建设期,上游无无水，下游游施工洪水水65.355m，△H=655.35-644.9=00.45mm；②下游常年蓄水位位67.00m，上游无无水,关闸清淤淤，△H=677-64..9=2..1m；③下游P=2%洪水位位69.007m，上游水水位至孔洞洞顶67.990m，△H=69..07-667.9==1.177m；3.5.2渗径长长度L计算根据《水闸设计计规范SL2665-20001》，砂砾砾层容许渗渗径系数C=3~2.5，故L=3××2.1==6.3m，小于于水闸渗径径长度28.994m，满足足规范要求求。3.5.2闸基基抗渗稳定定计算根聚水闸的实际际情况，水水闸简单分分成9段计算其其渗透压力力，经计算算的各段阻阻力系数、水水头损失值值、修正后后各段水头头损失值及及水头坡降降值见下表表：表3.3.3-33各段阻力力系数和水水损值项目分段进口段铺盖水平段板桩垂直段闸底板水平段板桩垂直段出口底板水平段段齿墙垂直段齿墙水平段出口段阻力系数0.6521.4310.3101.5870.3102.5960.0990.1090.592水损值工况10.0380.0840.0180.0930.0180.1520.0060.0060.035工况20.1780.3910.0850.4340.0850.7090.0270.0300.162工况30.0990.2180.0470.2420.0470.3950.0150.0170.090修正后水损值工况10.0330.0890.0180.0930.0180.1520.0010.0130.033工况20.1530.4160.0850.4340.0850.7090.0050.0590.154工况30.0850.2300.0470.2420.0470.3950.0030.0330.086表3.3.3-44水头坡降降值项目工况水平段出口段水头坡降值工况10.0120.033工况20.0540.154工况30.0300.086允许值0.40.7故闸基稳定渗流流满足规范范要求。3.6水工结构构计算附xx中学排水闸闸闸室结构构、挡墙计计算稿。4.老干局排水闸4.1计算闸孔孔净宽B0老干局排水闸采采用胸墙式式结构，为为平底闸。根根据《水闸闸设计规范范SL2665-20001》，排水水闸的闸孔孔净宽B0可按公式式（A.00.1-1）～（A.0..1-6）计算，由由以上资料料可知：N=2，孔口高高度e=33.0m，b0=3.955m，bb=0m，dz=11.2m，H0=68..1-644.4=33.7m，hs=677.50--64.44=3.11m，σ=0.9935，εZ=0.997，εb=0.9963，ε=0.9978，Q=877m3/s，m=0..385；；经试算，B0=7.990m。考虑综综合因素，取B0=10m。老干局排水闸孔孔口尺寸有有两方案：：（1）设2孔，单孔孔净宽5m，闸孔孔净高3m；（2）设3孔，单孔孔净宽3.5mm，闸孔净净高3m。经方方案比较，可可确定老干干局排水闸闸设2孔，单孔孔净宽5m，净过过水宽10m，闸孔孔净高3m。4.2闸室布置置排水闸垂直河堤堤布置，为为胸墙式排排水闸，闸闸底板高程程64.44m；闸底底板顺水流流方向长88.0m，2孔，单孔孔净宽5m，闸孔孔高3m；中墩墩厚1.2mm，边墩厚1.0mm，闸底板板宽13.22m。底板板厚1.0mm；闸墩顶顶高程与该该处堤顶齐齐平69.444m。详见“老干局排排水闸布置置图”。4.3排水闸整整体稳定及及地基应力力计算4.3.1计算算工况完建期，上下游游无水②下游常年蓄水位位67.00m，上游无无水,关闸清淤淤③下游P=2%洪水位位68.444m，上游水水位至孔洞洞顶67.440m4.3.2荷载载计算（受受荷示意图图见附图44.3.22-1）4.3.2.11水闸自重重荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）胸墙②工作便桥③中闸墩④边闸墩⑤闸底板⑥钢闸门⑦启闭机⑧启闭机室水闸自重荷载值值和弯距值值为：4.3.2.22水闸其它它荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）工况①：上游水重W11=0，下游水水重W2=0渗透压力Gu1=0，浮托托力Gu2=0上游水平平压力P1=0，下游水水平压力P2=0工况②：上游水重W11=0，下游水水重，浮托力Gu2==0，渗透透压力，上游水平压力PP1=0，下游水平压力工况③：上游水重，下游水重，渗透压力，浮托力，上游水平压力，下游水平压力，4.3.2.33各工况的的荷载总和和见荷载汇汇总表4.3..2.3--1表4.3.2.33-1荷载汇总总表工况(kN)(kN)(kN.m)①7735.90675.45②6840.455839.112327.099③5677.844608.722038.8554.3.3计算算稳定及地地基应力根据荷载计算成成果表和《水水闸设计规规范SL2665-20001》，利用用公式（77.3.44-1）和（7.3..6-1）可分别别计算各工工况下排水水闸的整体体稳定及基基底应力，见见表4.3..3-1。表4.3.3-11水闸的整整体稳定及及基底应力力表工况基底平均应力((kN/mm2)基底应力最大值值与最小值值之比抗滑稳定安全系系数①73.261.14②64.781.693.10③53.771.743.54经计算老干局排排水闸的整整体稳定及及基底应力力均满足规规范要求。4.4消能防冲冲计算4.4.1计算算工况消能防冲计算工工况为：上上游十年一一遇的过闸闸流量877m3/s，上游游设计水位位68.11m，下游五五年一遇的的洪水位67.500m。4.4.2消力力池的计算算根据以上公式，先先判断是否否需要设置置消力池:先求出收收缩水深hhc＝1.28mm，再代入入其它公式式求出，可可不需设置置消力池。按按构造处理理，设5m长0.5m厚的钢筋筋砼护底。4.5渗径长度度L计算4.5.1计算算工况①建设期,上游无无水，下游游施工洪水水64.772m，△H=64..72-664.4==0.322m；②下游常年蓄水位位67.00m，上游无无水,关闸清淤淤，△H=677-64..4=2..6m；③下游P=2%洪水位位68.444m，上游游水位至孔孔洞顶67.440m，△H=688.44-677.4=11.04mm；4.5.2渗径长长度L计算根据《水闸设计计规范SL2665-20001》，砂砾砾层容许渗渗径系数C=3~2.5，故L=3××2.6==7.8m，小于于水闸渗径径长度20m，满足足规范要求求。4.5.3闸基基抗渗稳定定计算根聚水闸的实际际情况，水水闸简单分分成9段计算其其渗透压力力，经计算算的各段阻阻力系数、水水头损失值值、修正后后各段水头头损失值及及水头坡降降值见下表表：表4.5.3-33各段阻力力系数和水水损值项目分段进口段铺盖水平段板桩垂直段闸底板水平段板桩垂直段出口底板水平段段齿墙垂直段齿墙水平段出口段阻力系数0.5470.8110.1720.8110.6630.6630.0530.0560.496水损值工况10.0460.0690.0150.0690.0150.0560.0050.0050.042工况20.3760.5580.1180.5580.1180.4560.0370.0380.341工况30.1510.2230.0470.2230.0470.1820.0150.0150.136修正后水损值工况10.0340.0810.0150.0690.0150.0560.0090.0090.033工况20.2760.6580.1180.5580.1180.4560.0700.0760.269工况30.1100.2630.0470.2230.0470.1820.0280.0310.108表4.5.3-44水头坡降降值项目工况水平段出口段水头坡降值工况10.0090.033工况20.0700.269工况30.0280.108允许值0.170.45故闸基稳定渗流流满足规范范要求。4.6水工结构构计算附老干局排水闸闸闸室结构构、挡墙计计算稿。5.师范排水闸5.1计算闸孔孔净宽B0师范排水闸采用用胸墙式结结构，为平平底闸。根根据《水闸闸设计规范范SL2665-20001》，排水水闸的闸孔孔净宽B0可按公式式（A.00.1-1）～（A.0..1-6）计算，由由以上资料料可知：N=1，孔口高高度e=33.0m，b0=1.7m，bs=4.66m，H0=70.88-66..3=4..5m，hs=770.266-66..3=3..96m，σ=0.877，ε=0.9914，Q=22m3/s，m=0..385；；经试算，B0=1.599m。考虑虑综合因素素，取B0=3m。可确定师师范排水闸闸设1孔，闸孔孔净宽3m，闸孔孔净高3m。5.2闸室布置置排水闸垂直河堤堤布置，为为胸墙式排排水闸，闸闸底板高程程66.330m；闸底底板顺水流流方向长8.0mm，1孔，单孔孔净宽3m，闸孔孔高3m；边墩墩厚0.8mm，闸底板板宽4.6mm。底板厚0.8m；闸墩顶顶高程与该该处堤顶齐齐平73..74mm。详见“师范学校校排水闸布布置图”。5.3水闸整体体稳定及地地基应力计计算5.3.1计算算工况①完建期，上下游游无水下游P=2%洪水位位72.445m，上上游水位至至孔洞顶669.300m5.3.2荷载载计算（受受荷示意图图见附图5.3..2-1）5.3.2.11水闸自重重荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）胸墙工作便桥④边闸墩⑤闸底板⑥钢闸门⑦启闭机⑧启闭机室水闸自重荷载值值和弯距值值为：5.3.2.22水闸其它它荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）工况①：上游水重W11=0，下游水水重W2=0渗透压力Gu1=0，浮托托力Gu2=0上游水平平压力P1=0，下游水水平压力P2=0工况②：上游水重，下游水重，渗透压力，浮托力，上游水平压力，下游水平压力，5.3.2.33各工况的的荷载总和和见荷载汇汇总表5.3..2.3--1表5.3.2.33-1荷载汇总总表工况(kN)(kN)(kN.m)①3774.6990816.88②2950.2661948.166764.045.3.3计算算稳定及地地基应力根据荷载计算成成果表和《水水闸设计规规范SL2665-20001》，利用用公式（77.3.44-1）和（7.3..6-1）可分别别计算各工工况下排水水闸的整体体稳定及基基底应力，见见表5.3..3-1。表5.3.3-11水闸的整整体稳定及及基底应力力表工况基底平均应力((kN/mm2)基底应力最大值值与最小值值之比抗滑稳定安全系系数①102.571.39②80.172.961.35经计算师范排水水闸的整体体稳定及基基底应力均均满足规范范要求。5.4消能防冲冲计算5.4.1计算算工况消能防冲计算工工况为：上上游十年一一遇的过闸闸流量22m3/s，上游游设计水位位70.880m下游五年年一遇的洪洪水位70.226m。5.4.2消力力池的计算算根据以上公式，先先判断是否否需要设置置消力池:先求出收收缩水深hhc＝0.911m，再代入入其它公式式求出，可可不需设置置消力池。按按构造处理理，设置M7.5浆砌石消消力池深度度0.50mm，池长约约14.22m，厚0.55m。5.5渗径长度度L计算5.5.1工况况①建设期,上游无无水，下游游施工洪水水66.556m，△H=66..56-666.3==0.233m；②下游P=2%洪水位位72.445m，上游水水位至孔洞洞顶69.330m，△H=722.45--69.33=3.115m；5.5.2渗径长长度L计算根据《水闸设计计规范SL2665-20001》，中细细砂容许渗渗径系数C=7~5，故L=7××3.155=22..05mm，小于水水闸渗径长长度33..68mm，满足规规范要求。5.5.3闸基基抗渗稳定定计算根聚水闸的实际际情况，水水闸简单分分成9段计算其其渗透压力力，经计算算的各段阻阻力系数、水水头损失值值、修正后后各段水头头损失值及及水头坡降降值见下表表：表5.5.3-33各段阻力力系数和水水损值项目分段进口段铺盖水平段板桩垂直段闸底板水平段板桩垂直段出口底板水平段段齿墙垂直段齿墙水平段出口段阻力系数0.4910.6670.0480.4260.0481.0670.0290.0300.462水损值工况10.0350.0470.0030.0030.0030.0750.0020.0020.032工况20.4730.6430.0460.4110.0461.0290.0280.0280.445修正后水损值工况10.0200.0620.0030.0030.0030.0840.0040.0050.020工况20.2670.8490.0460.4110.0461.1480.0560.0570.269表5.3.3-44水头坡降降值项目工况水平段出口段水头坡降值工况10.0040.020工况20.050.269允许值0.40.7故闸基稳定渗流流满足规范范要求。5.6水工结构构计算附师范学校排水水闸闸室结结构、箱涵涵、挡墙计计算稿。6.石龙头排水闸6.1计算闸孔孔净宽B0石龙头排水闸采采用胸墙式式结构，为为平底闸。根根据《水闸闸设计规范范SL2665-20001》，排水水闸的闸孔孔净宽B0可按公式式（A.00.1-1）～（A.0..1-6）计算，由由以上资料料可知：N=1，孔口高高度e=33.0m，b0=2.777m，bs=5.5m，H0=73..4-688.7=44.7m，hs=722.82--68.77=4.112m，σ=0.8838，ε=0.9931，Q=433m3/s，m=0..385；；经试算，B0=2.889m。考虑综综合因素，取B0=4.5m。可确定石龙头排水闸设1孔，闸孔净宽4.5m，闸孔净高3m。6.2闸室布置排水闸垂直河堤堤布置，为为胸墙式排排水闸，闸闸底板高程程68.770m；闸底底板顺水流流方向长8.0mm，1孔，单孔孔净宽4.5m，闸孔高3m；边墩墩厚0.8mm，闸底板板宽6.1mm。底板厚0.8m；闸墩顶顶高程与该该处堤顶齐齐平75.660m。详见“石龙头排排水闸布置置图”。6.3水闸整体体稳定及地地基应力计计算6.3.1计算算工况①完建期，上下游游无水②下游P=2%洪水位位74.116m，上游水水位至孔洞洞顶71.770m6.3.2荷载载计算（受受荷示意图图见附图6.3..2-1）6.3.2.11水闸自重重荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）①胸墙②工作便桥④边闸墩⑤闸底板⑥钢闸门⑦启闭机⑧启闭机室水闸自重荷载值值和弯距值值为：6.3.2.22水闸其它它荷载值计计算及对A点求力矩矩（力矩逆逆时针为正正）工况①：上游水重W11=0，下游水水重W2=0渗透压力Gu1=0，浮托托力Gu2=0上游水平平压力P1=0，下游水水平压力P2=0工况②：上游水重，下游水重，渗透压力，浮托力，上游水平压力，下游水平压力，6.3.2.33各工况的的荷载总和和见荷载总总和表6.3..2.3--1表6.3.2.33-1荷载汇总总表工况(kN)(kN)(kN.m)①4620.711723.83②3134.188740.461901.0996.3.3计算算稳定及地地基应力根据荷载计算成成果表和《水水闸设计规规范SL2665-20001》，利用用公式（77.3.44-1）和（7.3..6-1）可分别别计算各工工况下水闸闸的整体稳稳定及基底底应力，见见表6.3..3-1。表6.3.3-11水闸的整整体稳定及及基底应力力表工况基底平均应力((kN/mm2)基底应力最大值值与最小值值之比抗滑稳定安全系系数①94.691.27②64.232.671.48经计算石龙头排排水闸的整整体稳定及及基底应力力均满足规规范要求。6.4消能防冲冲计算6.4.1计算算工况消能防冲计算工工况为：上上游十年一一遇的过闸闸流量43m3/s，上游游设计水位位73.330m下游五年年一遇的洪洪水位72.882m。6.4.2消力力池计算根据公式（B..1.1--1～B.1..1-4）计计算，利用用Exceel电子表表格，先试试算求出收收缩水深hhc＝1.166m，再代入入其它公式式求出，可可不需设置置消力池,,按构造处处理，设置置M7.5浆砌石消消力池深度度0.50mm，池长约约13m，厚0.55m。6.5渗径长度度L计算6.5.1计算算工况①建设期,上游无无水，下游游施工洪水水70.441m，△H=70..41-668.7==1.711m；②下游P=2%洪水位位74.116m，上游水水位至孔洞洞顶71.77m，△H=744.16--71.77=2.446m；6.5.2渗径长长度L计算根据《水闸设计计规范SL2665-20001》，中细细砂容许渗渗径系数C=7~5，故L=7××2.466=17..22mm，小于水水闸渗径长长度38..83mm，满足规规范要求。6.5.3闸基基抗渗稳定定计算根聚水闸的实际际情况，水水闸简单分分成9段计算其其渗透压力力，经计算算的各段阻阻力系数、水水头损失值值、修正后后各段水头头损失值及及水头坡降降值见下表表：表6.5.3-33各段阻力力系数和水水损值项目分段进口段铺盖水平段板桩垂直段闸底板水平段板桩垂直段出口底板水平段段齿墙垂直段齿墙水平段出口段阻力系数0.4840.4160.0420.4290.8380.0260.0160.0260.458水损值工况10.2990.2580.0260.2660.0260.5190.0160.0160.283工况20.4310.3710.0380.3820.0380.7460.0230.0230.408修正后水损值工况10.1590.3980.0260.2660.0260.6090.0320.0320.161工况20.2280.5730.0380.3820.0380.8770.0460.0460.231表6.3.3-44水头坡降降值项目工况水平段出口段水头坡降值工况10.0330.161工况20.0480.231允许值0.40.7故闸基稳定渗流流满足规范范要求。6.6水工结构构计算附石龙头排水闸闸闸室结构构、箱涵、挡挡墙计算稿稿。7．罗江围水闸罗江围水闸位于于白沙河堤堤左岸1++191处，出口口处河床底底高程611.5mm。白沙河河五年一遇遇（P=220%）洪洪水位666.65mm，五十年年一遇（P=2%）洪水位位68.44m；盘龙水水十年一遇遇（P=110%）洪洪水设计流流量Q设=43.4m3/s。可自自排。平常常闸门全开开排水，洪洪水到来时时，且白沙沙河水位高高于盘龙水水河水位时时关闸挡水水。水闸形形式选择胸胸墙式水闸闸。7.1确定闸底底高程盘龙水出口的河河口底高程程为61..5m，考考虑到要从从盘龙水往往白沙河排排水及测量量误差，设设闸底高程程为61..9m。7.2确定闸孔孔净宽由于采用胸墙式式平底水闸闸，为此，假假设孔口高高度e=3.5m，且10年一遇遇设计洪水水流量，相相对较小，因因此可设孔孔数为一孔孔，净宽BB0=4.0m，则单宽宽流量q==43.4/4.0=10.85m3/s.mm，上游水水位H上=66.9m，则上游游水深h上=66..9-61..9=5.0m，下游水水位H下=66.65m，则下游游水深h下=66.65-611.9=44.75m。7.3判别流态态由于，为宽顶堰堰流。7.4计算闸孔孔总宽度当为堰流时，根根据《水闸闸设计规范范SL2665-20001》，水水闸的闸孔孔净宽B0可按以下下公式计算算：由于本水闸堰高高P=0，所所以查《水水闸设计规规范》附表表2-1，得得堰流流量量系数m==0.3885；查《水水闸设计规规范》附表表2-2，由由P/H==0，b0/bs=0.88，得堰流流侧收缩系系数ε=0.9668；由，查《水水闸设计规规范》附表表2-3，得得堰流淹没没系数=00.83。分分别代入上上式得闸孔孔总宽度为为：可见假设设满足要求求，考虑误误差及河道道宽度，取取水闸净宽宽。7.5水闸底板板长度的确确定水闸底板长度必必须满足闸闸基防渗长长度要求，因因此按下式式计算：由于本水闸地基基类别为中中细砂，查查《水闸设设计规范》附附表1-11，得渗经经系数C值为5∽7，根据白白沙河堤施施工洪水水水面线计算算成果表，查查得△H=0..72m，考考虑到本工工程上下游游水位差较较小，可取取较大的CC值。所以以考虑到要满足闸闸室的布置置及稳定，这这里取闸底底板长L==8.0m。7.6闸室布置置水闸顺着河堤布布置，为胸胸墙式水闸闸，闸底板板高程611.9m，顺顺水流方向向长8.0m，1孔布置，净净宽4.0m，闸孔高高3.5m，边墩厚1.0m，闸闸底板总宽宽6.0m，底板厚厚0.8mm，闸墩顶顶高程与该该处堤顶齐齐平69.40m。详见“罗江围水水闸布置图图”。7.7水闸整体体稳定及地地基应力计计算7.7.1计算工工况根据罗江围水闸闸的运行情情况，选择择两种工况况进行计算算：①工况一，完建期期,水闸上下下游无水。②工况二，运行期期，外江白白沙河P==2%洪水位68.44m，内江盘盘龙水上游游水位与孔孔口齐平65.4m7.7.2荷载载计算及对对底板中点点O求力矩（受受荷示意图图见附图77.7.22-1）方向规定：力以以向下为正正（+），向上上为负（-）；向左左为正，向向右为负；；力矩以逆逆时针方向向为正，以以顺时针方方向为负。8.7.2.11工况一闸室自重：①底板②边墩③胸墙④闸顶盖板⑤钢闸门重⑥启闭机重⑦机室总重由于上上下游无水水，因此无无水压力，浮浮托力，渗渗透力。⑴因为上下游无水水，不存在在滑动问题题。⑵地基应力计算对以上各力求和和∑G=+++++++=44544.18KN（+）对以上各力矩求求和∑M=+++++++=17544.76KKN（+）根据荷载计算结结果和《水水闸设计规规范》，利利用闸室基基底应力计计算公式计计算水闸的的基底应力力。闸室基底应力所以，<<[P]=1800KPa⑶基底压压应力不均均匀系数7.7.2.22工况二①闸室自重：（与与上同）②水重：上游内江盘龙水水水重下游外江白沙河河水重③水压力：上游内江盘龙水水水平水压压力下游外江白沙河河水平水压压力④扬压力；浮托力