水利水电江苏水闸设计说明书

《水利水电江苏水闸设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利水电江苏水闸设计说明书（55页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、华北水利水电学院毕业设计摘要江苏省某地区地势低洼，排水通道不畅，常常小雨小灾、大雨大灾，严重影响当地经济发展，为此当地政府决定疏通排水河道，加大排水能力，缩短排水时间，在排水河道末端兴建排水闸，改善地区水利环境。根据实际地势情况在该地区采用不设胸墙的开敞式水闸闸底板的高程采用河底高程，闸孔设置五孔。上游翼墙采用圆弧式翼墙，当翼墙插入岸体一定深度时采用重力式挡土墙；下游翼墙采用铅直的八字形翼墙，再采用悬臂式挡土墙。上游设置20m的铺盖，下游设置14m的消力池，池深0.6m，消力池后接18m长的防冲槽。关键字：闸孔计算；防渗排水；消能防冲；地基承载力；闸室稳定AbstractGeography i

2、n certain place in Jiangsu province is low-lying and damp, drain passage Chang not, usually the light rain small disaster, heavy rain big disaster, seriously influence a local economy development, decide to dredge and drain course of river for this local government, enlarge catchment ability, shorte

3、n and drain time, is draining course of river bitter end and building and lining up floodgate, improve water conservancy environment in the region.Dont establish the adoption bottom of river Gao Cheng of Gao Cheng of the scaleboard of the opening of chest wall Chang type floodgate Zha in the regions

4、 adoption according to the actual geography circumstance, the Zha bore establishes five bores.The upper stream wing wall adoption arc type wing wall, when the wing wall adopted a gravity type to block a soil wall while inserting certain depth of shore body;The downstream wing wall adoption lead keep

5、s of the horoscope form wing wall, again adoption hang an arm type to block a soil wall.The upper stream establishes the bedding with 20 ms, the downstream establishes the eliminating of 14 ms dint pond, pond deep 0.6 ms, connect a 18 m to grow after eliminating dint pond of defending and hurtling s

6、lot.Keywords: Zha bore calculation;defend to ooze catchment and eliminate can defend blunt; foundation loading dint;Zha room stability.1目录摘要IAbstractII第0章 绪 论1第一章 基本资料1第二章 闸孔设计42.1 闸址的选择42.2 闸型的确定42.3 拟定闸孔尺寸及闸墩厚度42.4 校核泄洪能力6第三章 消能设计93.1 消能防冲设计的控制情况93.2 消力池尺寸及构造123.2.1 消力池深度计算123.2.2 消力池池长133.2.3 消力池

7、的构造143.3 海漫设计143.3.1 海漫作用143.3.2 海漫长度计算153.3.3 海漫构造153.4 防冲槽设计163.4.1 作用163.4.2 工作原理163.4.3 尺寸163.5 上、下游岸坡防护17第四章 防渗排水设计184.1 闸底地下轮廓线的布置184.1.1 防渗设计的目的184.1.2 布置原则184.1.3 地下轮廓线布置184.1.4 校核地下轮廓线的长度194.2 排水设备的细部构造194.2.1 排水设备的作用194.2.2 排水设备的设计204.2.3 止水设备214.3 防渗计算214.3.1 渗流计算的目的214.3.2 计算方法214.3.3 计算

8、渗透压力21第五章 闸室布置265.1 底板和闸墩265.1.1 闸底板的设计265.1.2 闸墩设计265.2 闸门与启闭机275.2.1 工作闸门275.2.2 检修闸门275.2.3 启闭机类型275.2.4 启闭机的选型275.3 上部结构285.3.1 工作桥285.3.2 交通桥295.3.3 检修桥295.4 闸室的分缝与止水30第六章 闸室稳定计算316.1 设计情况及荷载组合316.2 完建无水期荷载计算机地基承载力验算316.2.1 荷载计算316.2.2 地基承载力验算325.3 正常挡水期验算345.3.1 荷载计算346.3.2 地基承载力验算356.3.3 闸室抗滑

9、稳定分析35第七章 两岸连接建筑物设计377.1 上、下游连接建筑物的作用377.2 上游连接建筑物377.3 下游连接建筑物387.4 闸室与岸坡连接建筑物38第八章 结 论39参考文献40附录41附录一：外文+翻译41附录二：图纸51第0章 绪论毕业设计是完成教学计划达到工科本科学生培养目标的重要环节。毕业设计是学生学完全部教学计划中规定的课程后，在教师指导下，独立完成一项设计任务，是培养目标所要求的理论联系实际的重要环节，是教学计划中进行综合训练的重要实践环节，是有助于培养应用性人才的一种教学形式，它将使学生在设计中综合运用所学知识，解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。这个设计

10、主要内容为五孔无胸墙开敞式排水闸的设计和计算。通过这次设计，我对排水闸的验算有了全面的体验。在设计过程中，自己独立分析和解决问题的能力得到了不断的提高，也学会了广泛查阅文献资料、熟练使用规范手册。新中国成立以来,我国的用水状况发生了很大的改变。随着经济与社会的发展，特别是改革开放20多年来，由于城市化进程的加快，水利建设的重点已从农业用水转化为发展城市、发展工业及保护生态与环境。相应水利工程的重点已从灌区建筑物转变为大量的取水输水建筑物。本次设计内容包括闸孔设计、消能防冲设计、防渗排水设计、闸室布置与构造、闸室稳定计算、两岸连接建筑物设计、施工图绘制和设计说明编写。第一章 基本资料工程概况本工

11、程位于江苏某市某地区，由于该地区地势低洼，排水通道不畅，常常小雨小灾、大雨大灾，严重影响当地经济发展，为此当地政府决定疏通排水河道，加大排水能力，缩短排水时间，因此决定在排水河道末端兴建排水闸，以改善地区水利环境。排水闸所担负的主要任务：排除洼地积水，防止洪水倒灌地质条件本水闸持力层为中粗砂含少量砾石局部并夹有粘壤土质淤泥薄层，黄褐或灰黄色,凝聚力，摩擦角，取综合摩擦系数，标准地基承载力。根据水闸设计过水流量和水闸设计规范（SL-265-2001）1的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其主要建筑物级别为3级。地形闸址处系平原河段，两岸地势平坦，河床坡降平缓，渠道底坡为1/5000

12、，上下游河道断面相同均为梯形，河底宽为68m，河底高程-2.5m，边坡1:2。两岸路面高程为5.0m。土的物理性质指标土的物理性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数据如表1-1、表1-2所示。表1-1 土的物理性质指标湿重度饱和重度浮重度细砂颗粒重度细砂干重度2715表1-2 土的力学性质内摩擦角土基允许承载力摩擦系数不均匀系数渗透系数 回填土为粉砂土时，其内摩擦角 混凝土、砌石与土基的摩擦系数，当土基为黏壤土层时为黏土砂土中细砂层以下土层水文气象 1、地震设计烈度：60。 2、多年平均年最大风速：。 3、 冰冻。闸址处无河水冰冻现象。 4、孔口设计水位表1-3计算情况闸上水

13、位闸下水位过水流量设计情况2.5m2.4m460m3/s校核情况3.0m2.4m670m3/s 5、消能防冲设计 设计情况：闸上水位2.6m，闸下水位-1.0m，初始流量由闸门开度确定； 校核情况：闸上水位3.1m，闸下水位-1.2m，初始流量由闸门开度确定。 6、闸室稳定计算 设计情况：闸上水位2.6m，闸下水位-2.0m。 校核情况：闸上水位3.6m, 闸下水位-2.0m。有关参数的规定 根据水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）、水工建筑物抗震设计规范（SL20397）确定。1、结构重要系数：安全等级I、II、III分别为1.1，1.0，0.9。2、设计状况系数：持久状况=1.

14、0；短暂状况：=0.95；偶然状况：=0.853、永久作用分项系数：对结构有利时：=1.05 , 对结构不利时：=0.95。 4、可变作用分项系数：水重=1.0 水平水压力=1.0 浮托力=1.0 渗透压力=1.2 地震动水压力=1.05、地震惯性力分项系数：=1.0结构系数：=1.247第二章 闸孔设计2.1 闸址的选择闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工易难、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择中首先应根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等放面进行分析研究，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已由规划给出。2.2 闸型的确定本工程主要任务是将

15、该地区内的洪涝水江河或湖泊，以防止内涝。疏通排水河道，加大排水力度，缩短排水时间，在排水末端兴建排水闸，改善地区水利环境。由于是建于平原河道的排水闸，应具有较大的泄洪能力，并利于排除漂浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。同时，由于某地区地势低洼，排水通道不畅，常常小雨小灾、大雨大灾，严重影响当地经济发展，为便于排水，闸底板高程应尽量低，因此采用无底坎平板宽顶堰，堰顶高与河床同高，河底高程为闸底板高程，即闸底板高程为-2.5m。2.3 拟定闸孔尺寸及闸墩厚度由于已知上、下游水位，可推算出上游水头及下游水深。如表2-1所示。计算说明： 设计时上游过水面积 校核时上游过水面积表2-1 上游水头计算流

16、量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水深H（m）过水断面积（m2）行近流速v0（m2/s）v02/2g上游水头H0（m）设计流量460校核流量6704.94.955.5390434.51.181.540.070.125.075.62闸门全开泄洪时为平板宽顶堰堰流，根据公式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）流态设计水位校核水位4.94.95.075.62淹没出流淹没出流按照闸门总净宽计算公式，根据设计和校核两种情况分别计算见表2-3。按照闸门总净宽计算公式： （2-1）其中为堰流侧收缩系数，初拟为0.96；m为堰流流

17、量系数，取为0.385；为淹没系数，由hs/H0的计算结果查水闸设计规范SL265-20011表A.0.1-2可得。计算结果见表2-3。表2-3 闸门总净宽计算 流量Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水头H0（m）hs/H0淹没系数BO(m)设计流量460校核流量6704.94.95.075.620.970.870.550.8854535根据水闸设计规范SL265-20011中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b=7m,同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态,选用5孔。由于闸基为软基河床，初步设计选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚1.5m，缝墩厚2m，边墩厚1m。闸孔尺寸布置图如图（

18、2.1）所示。闸孔总宽度为： 图2.1 闸孔尺寸（ 单位：m ） 2.4 校核泄洪能力根据孔口闸墩尺寸可计算侧收缩系数，查水闸设计规范SL265-20011A.0.1，计算如下： （2-2） （2-3） （2-4）式中 闸孔净宽 （m）； 中孔侧收缩系数； 闸墩厚度 （m）； 边孔侧收缩系数； 边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离； 中孔的个数； 墩孔的个数； 边孔的个数。（1） 设计时的泄洪能力 根据式2-2、2-3、2-4计算可得：对于中孔： 得 靠缝墩孔： 得 对于边孔： 得 所以 （2） 校核时泄洪能力根据式2-2、2-3、2-4计算可得：对于中孔： 得 靠缝墩孔： 得 对于

19、边孔： 得 所以 与假定的接近，根据选得的孔口尺寸与上下游水位，近一步换算流量如下表所示。 (2-5)其中为堰流侧收缩系数已算出，m为堰流流量系数，为0.385。为淹没系数，由hs/H0的计算结果查水闸设计规范SL265-20011表A.0.1-2可得。 (2-6) (2-7)计算结果见表2-4。表2-4 过流能力校核计算计算情况（）堰上水头（）Q（）校核过流能力设计流量460校核流量6905.075.620.970.870.550.8850.960.9635266223.4%3.42%由式2-6、2-7可知，设计情况超过了5%的要求，说明孔口尺寸有些偏大，但根据校核情况满足要求，所以不再进行

20、孔口尺寸的调整。第三章 消能设计3.1 消能防冲设计的控制情况由于该水闸位于平原地区，河床抗冲刷能力较弱，所以建议采用底流式消能。在水闸工程中应用非常普遍。由于水闸上、下游翼墙的平面扩散对增加水闸总宽度影响不大，因此底流消能设施，通常采用消力池。水闸在泄水的过程中，随着闸门的开启度不同，闸下水深、流态及闸流量也随之变化，设计条件较难确定。当设计水位或校核水位是闸门全开宣泄洪水，为淹没出流，无需消能。部分闸门局部开启时，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，须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=5.1

21、m，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孔对称开启，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。计算下游的正常水深：根据水闸所在河流纵横断面图，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，并将计算结果填入表2-1； (3-1) (3-2) (3-3)式中 A过流断面的面积，； C谢材系数，； R水力半径，m； 糙率； 过水断面的湿周； 渠道底坡，。表3-1 下游水深流量Q关系曲线糙率n底坡i边坡m底宽b水深h湿周断面面积A水力半径R谢材系数C流量0.0251/5000

22、2680.6070.6841.520.5936.6116.470.0251/50002680.8071.5855.680.7838.3626.640.0251/50002681.0072.4770.000.9739.7738.690.0251/50002681.2073.3784.481.1540.9552.500.0251/50002681.4074.2699.121.3341.9767.970.0251/50002681.6075.16113.921.5242.8785.040.0251/50002681.8076.05128.881.6943.68103.630.0251/5000268

23、2.0076.94144.001.8744.40123.710.0251/50002682.2077.84159.282.0545.07145.230.0251/50002682.4078.73174.722.2245.68168.15图3.1下游水深h流量Q的 关系曲线由图（3.1）可查出已知流量所对应的下游水深。按公式计算， （）， (3-4) （）， (3-5) ， (3-6) ， (3-7) ， (3-8) (3-9)结果列入表3-2。表3-2 消力池池深、池长估算开启孔数n开启高度e收缩系数泄流量Q单宽流量(m3/sm)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d池长Lsi水

24、跃长Lj10.80.618324.570.492.690.78自由出流0.2815.14151.00.620405.710.622.951.030.5515.86161.20.622476.710.753.161.140.4816.47171.50.625588.290.943.401.320.0516.58172,00.6307510.71.263.691.490.0716.411730.80.618964.570.492.69淹没出流1.00.6201195.710.622.951.20.6221416.710.753.161.50.6251738.290.943.402.00.63022

25、310.71.263.69通过计算，排水闸消力池深取最大值0.55m，但考虑到工程实际情况和施工方便消力池池深为0.6m，消力池如果淤积势必会影响消能效果，因此，为了节省工程造价，防止消力池过深，得出开启高度为1.0m的消力池深为控制条件。3.2 消力池尺寸及构造3.2.1 消力池深度计算根据所选择的控制条件，估算池深为0.6m，用下列公式计算：挖池后收缩水深： (3-10) 跃后水深： (3-11) 出池落差： (3-12) 式中 流速系数，取0.91.0; 跃后水深，m； 收缩水深，m； 总势能，m； 出池河床水深，m。 计算挖池后的收缩水深和相应的出池落差及跃后水深，验算水跃淹没系数符合

26、在1.051.10之间的要求。3.2.2 消力池池长根据池深0.6m，用以下公式计算出相应的消力池长度为17m。消力池长度： (3-13) 水跃长度： (3-14)式中消力池长度，m； 消力池斜坡段数水平投影长度，m； 水跃长度校正系数，可采用0.70.8； 水跃长度，m。表3-3 消力池池长计算表过闸水流排水闸460消力池底板高程（m）消力池底斜坡段水平投影长度（m）3.00跃后水深（m）2.95收缩水深（m）0.62水跃长度校正系数0.8水跃长度（m）16.077消力池长度（m）15.86经计算，排水闸消力池总长为15.86m。考虑施工方便与工程的具体情况，确定消力池的池长为17m，确定坡

27、段长水平投影为3.00m，斜坡面的坡度为1:5，水平段长为14m。3.2.3 消力池的构造采用挖深式消力池，底流式消力池设施有三种形式：挖深式、消力槛式和综合式。消力池可采用斜坡面与闸底板相连接，斜坡面的坡度不宜陡于1:4，故采用1:5。为了便于施工，消力池底板做成等厚，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10 cm，间距为2m，呈梅花形布置。根据抗冲要求，按式计算消力池底板的厚度，其中为消力池底板计算系数，取0.18；为确定池深时的过闸单宽流量；为相应于单宽流量的上、下游水位差。 取消力池底板的厚度t=70cm。消力池构造尺寸见图（3.2）。

28、图3.2 消力池构造尺寸 （单位：m)3.3 海漫设计3.3.1 海漫作用由于出池后水流仍不稳定，对下游的影响较大，所以通过海漫进一步消除余能，调整流速分布，使水流均匀扩散，排出闸基渗水。3.3.2 海漫长度计算应根据可能出现的不利水位、流量组合情况进行计算。当=19，且消能扩散情况良好时，海漫长度可按公式： (3-15)式中海漫长度，m； 海漫长度计算系数，可查水工建筑物教材； 消力池末端单宽流量，； 泄水时的上、下游水位差，m。表3-4 值河床土质粉砂、细砂中砂、粗砂中砂、粗砂、粉质壤土坚硬粘土1413121110987用式(3-15）计算海漫长度，结果列入表2-5。其中为海漫长度计算系数

29、，根据闸基土质为粗砂壤土质则选12。取计算表中的最大值，确定海漫长度为18m。表3-5 海漫长度计算表流量（）上游水深（m）下游水深（m）(m)(m)510253550605.15.15.15.15.15.12.032.643.724.224.824.870.120.240.600.831.191.433.182.611.591.120.550.235.537.4410.4011.2711.2917.503.3.3 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，有一定的透水性和柔性，所以选择海漫的起始段为8m长的浆砌石水平段。因为浆砌石的抗冲性能较好，其顶面高程可与护坦齐平。后10

30、m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0.5m，下面铺设15cm的砂垫层。3.4 防冲槽设计3.4.1 作用防止冲刷坑向上游扩展，保护海漫末端安全。3.4.2 工作原理在海漫末端挖槽抛石预留足够的石块，当水流冲刷河床形成冲坑时，预留在槽内的石块沿斜坡陆续滚下，铺在冲坑的上游斜坡上，防止冲刷坑向上游扩展，保护海漫安全。3.4.3 尺寸海漫末端河床冲刷坑深度按式其中河床土质的不冲流速可按式按不同情况计算如表3-5所示。式中t海漫末端的可能冲刷深度，m； 海漫末端的单宽流量，； 床土质的不冲流速，； 海漫末端的水深，m； 水力半径，； 查水力学1

31、2可知此处取0.8。表3-6 海漫冲刷坑深度计算计算情况q相应过水水面积A湿周v0海漫末端河床水深t；设计情况校核情况6.769.85634.29744.01102.08106.951.441.471.1521.1767.628.71-1.1650.503根据计算确定防冲槽的深度0.6m。采用宽浅式，底宽取23倍的深度，本次设计取1.2m。上游坡率取2,下游坡率取3，防冲槽后做成坡率为5的斜坡与下游河床相连。具体尺寸如图（3.3）所示。图3.3 海漫、防冲槽（单位：cm）3.5 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。靠近闸室一段采用浆砌石护坡，厚0

32、.4m，下设0.1m的砂层垫层。保护范围上游自铺盖向上延伸23倍的水头，下游自防冲槽向下延伸46倍的水头。 图3.4护岸尺寸构造图（单位：mm）第四章 防渗排水设计4.1 闸底地下轮廓线的布置4.1.1 防渗设计的目的（1）防止闸基渗透变形（2）减小闸基渗透变形（3）减小水流损失（4）合理选用地下轮廓尺寸4.1.2 布置原则防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即高水位采用铺盖、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、排水孔排水和减压井与下游连通，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。4.1.3

33、 地下轮廓线布置1）闸基防渗长度的确定初拟防渗长度应满足式 (4-1)式中：L闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，m； C允许渗径系数，由于本工程为黏壤土地基，取5； H上、下游最大水头差，m。根据式4-1，有 故，闸基理论防渗长度为28m。2）防渗设备由于闸基为中粗砂含少量砾石局部并夹有粘壤土质为主，防渗设备采用黏土铺盖，闸底板上、下游侧设置齿墙，为了避免破坏天然的黏土结构，不宜设置板桩。3）防渗设备尺寸和构造闸底板水水流方向长度，根据闸基土质为粉质粘土，查水闸设计规范SL265-20011表5，A取2.5根据式： (4-2) 综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，

34、确定闸底板顺水流方向的长度为14m。 闸底板厚度为： ,考虑到工程布置和施工条件，实际取1.5m。齿墙的具体尺寸见图（4.1）。 图4.1 闸底板（单位：cm）铺盖的长度根据35倍的上、下游水位差，确定为20m。铺盖厚度的确定:便于施工，上游端为0.6m，末游端为1.5m以便和闸底板连接。为了防止水流冲刷及施工时破坏黏土铺盖，在其上下设置30cm厚的浆砌石保护层，10cm厚的砾石垫层和10cm厚的砂垫层。4.1.4 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 = 20 + 14 =34mL理

35、=28m由上式计算可知实际地下轮廓线布置长度大于理论地下轮廓线，故满足防渗要求，不必设板桩。4.2 排水设备的细部构造4.2.1 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，做到既减少渗压又避免渗透变形。4.2.2 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。排水反滤层一般是由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;

36、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；反滤层不得被阻塞，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有碎石，中砂和细砂组成，其中上部位20cm厚的碎石，中间位10cm厚的中砂，下部为10cm的细砂，具体尺寸见图（4.2）。 图4.2 反滤层 （单位：cm）2）铅直排水设计。本工程在护坦的中部设排水孔，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

37、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，排水墙后的侧向绕渗水流。4.2.3 止水设备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、消力池与地板沉陷缝、翼墙和消力池本身的温度沉陷缝内。在黏土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青麻袋止水。其详细构造见图（4.3）。图4.3 止水（单位：cm）4.3 防渗计算4.3.1 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。4.3.

38、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计算结果精确,本次设计采用此种方法进行渗流计算。4.3.3 计算渗透压力根据水闸设计规范SL265-20011C.2.1可知：（1） 地基有效深度的计算。按照扬压力分布曲线、渗流量、出逸坡降值等均不在变化时有效深度为：当 时，； (4-3)当 时，。 (4-4)式中：-分别为地下轮廓不透水部分的水平投影长度和垂直投影长度。值从地下轮廓的最高点铅直向下算起。若不透水层的埋深，则有效深度进行计算；若，应按实际透水层深度T计算。根据以上公式判断，所以地基的有效深度为： 计算大于实际的地基透水层深度5m，所以取小值地基分段和阻

39、力系数计算。先将实际的地下轮廓进行适当的简化，使之成为水平的和垂直的两部分如图（4.4）所示。图4.4 渗流区域分段（单位：cm）其中1、9为进出口段，3、5、7为内部垂直段，2、4、6、8段位水平段。简化时出口段的齿墙或段板桩的入土深度应予以保留，以便的出实有的出口坡降。用以下公式计算各典型段的阻力系数：（1）进、出口段： (4-5)式中：S板桩或齿墙的入土深度，m；T地基透水深度或实际深度，m； 进、出口段的阻力系数。（2）内部垂直段： (4-6)式中：内部垂直段的阻力系数。（3）水平段： (4-7)式中：水平段的阻力系数； L水平段长度，m； 进、出口段板桩或齿墙的入土深度，m。计算各典

40、型段的水头损失： (4-8)式中：上、下游水位差。表4-1 各段渗透压力水头损失分段编号分段名称123456789合计进口水平垂直水平垂直水平垂直水平出口0.61.91.01.02.5001.001.901.005.04.44.42.53.53.53.52.54.0201.0121.00.504.483.090.402.953.032.950.400.7918.590.1371.2090.8480.1100.8090.8310.8090.1100.217H=5.10.1371.252O.8480.1100.8090.8130.8090.1280.215H=5.1进出口段水头损失局部修正。用下式

41、计算得的进、出口水头损失与实际情况相差较大，需进行必要的修正。修正后的水头损失为： (4-9)式中：进出口段修正后的水头损失，m； 计算出的水头损失值，m； 阻力修正系数，可按下式计算，当计算得时，采用； (4-10)式中：底板埋深与板桩入土深度之和，m； 板桩另一侧地基透水层深度，m。修正后进、出口段水头损失将减小 进口处=4.4m , =5m, =0.6m,将数据带入上述公式计算得， 所以进口水头损失值应予修正。进口段水头损失减小值为：出口处=2.5m ，=4m，=2.5m，将数据带入上述公式计算得， 所以出口水头损失值应予修正。出口段水头损失减小值为：根据以上计算，将计算结果列入表4-2

42、。表4-2 进出口段的阻力系数修正表段别进口段出口段0.62.54.42.50.7150.990.1370.2170.0390.002171.2520.128计算角点的渗压水头。对于简化后的地下轮廓各角点可用下式计算，中间没有计算到的点，均用此段上下游段渗透水头差内插计算。总的水头差为正常挡水期的上、下游水头差5.1m。计算结果列入表4-3。表4-3 闸基各角点渗透压力值5.14.9833.7322.8842.7741.9651.1520.3430.2150验算渗流逸出坡降。为了保证闸基的抗渗稳定性，要求出口段的逸出坡降必须小于规定的容许值。出口段的逸出坡降J为： (4-11)验算闸基抗渗稳定

43、性时，要求水平段和出口段的渗流坡降必须分别小于规定的水平段和出口段允许J值。出口段的逸出坡降:,小于壤土出口段允许渗流坡降值（查表得），满足要求，不会发生渗透变形。闸底板的渗透压力分布如图（4.5）所示。、图4.5 闸底板渗透压力分布 （单位：m）第五章 闸室布置5.1 底板和闸墩5.1.1 闸底板的设计a、作用。闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构点的全部荷载，并较均匀地传给地基， 还有防冲、防渗等作用。b、形式。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。c、长度。根据前面设计，已知闸底板长度为14cm。d、厚度。根据前面设计

44、，已知闸底板厚度为1.5m。5.1.2 闸墩设计a、作用。分隔闸孔并支撑闸门、工作桥等上部结构，使水流顺利的通过闸室。b、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14cm。c、厚度。中墩1.5m，缝墩2.0m，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2.5m的净距，以便与工作人员检修。d、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6.0m，令根据水闸设计规范中规定，有防洪任务的排水闸闸墩高程不要

45、低于两岸堤顶高程，两岸堤顶高程为5.00m，经比较后取闸墩高度为7.5m。H墩 = 校核洪水位时水深 + 安全超高 = 5.5 + 0.5 =6.0mH墩 = 设计洪水位时水深 + 安全超高 = 5.0 + 0.7 = 5.7m 其计算查阅相关书籍。缝墩尺寸见图（5.1）。图5.1 缝墩 单位：（cm）5.2 闸门与启闭机闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门以及检修闸门；按材料科分为钢闸门、混凝土闸门和钢丝网水泥闸门；按结构可分为平面闸门、弧形闸门等。5.2.1 工作闸门工作闸门基本尺寸为闸门高6m，宽7m，采用平面钢闸门，双吊点，滚轮支承。5.2.2 检修闸门检修闸门采用叠梁式，闸门槽深为

46、20cm，宽为20cm。5.2.3 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。5.2.4 启闭机的选型（1）根据水工设计手册11，平面直升钢闸门结构活动部分重量公式如下，经过计算得8.44t，考虑其他因素取闸门自重85kN。式中 G闸门结构活动部分重量，t

47、；H孔口高度，取6m；B孔口宽度，取7m；闸门的支承结构特征系数，对于滑动式支承取0.8，对于滚动式支承取1.0，对于台车式支承取1.3；闸门材料系数，普通碳素结构钢制成的闸门为1.0，低合金结构钢制成的闸门取0.8。（2）初估闸门启闭机的启门力和闭门力。根据水工设计手册11中的近似公式：式中P平面闸门的总压力，kN， 启门力，kN；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5m，本次设计的水闸为中型水闸，系数采用0.10，经过计算启门力为188kN，闭门力为-16kN。根据计算所得的启门力与闭门力查水工设计手册11，选用电动卷扬式启闭机型号QPQ-。5.3 上部结构5.

48、3.1 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，采用固定卷扬式启闭机，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（过人用）。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的高程。排架高度 = 闸门高 + 安全超高 + 吊耳高度 = 7 + 0.5 + 0.5

49、= 8m工作桥高程 = 闸墩高程 + 排架高 + T形梁高 = 5 + 8 + 1 = 14m工作桥细部构造见图（5.2）。图5.2 工作桥（单位：cm）5.3.2 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4.5m，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75cm，具体尺寸如图（5.3）所示。图5.3 交通桥 5.3.3 检修桥检修桥的作用为放置检修闸门，观测上游水流

50、情况，设置在闸墩的上游端。采用预制T形梁和活盖板形式。具体尺寸如图（5.4）所示。图5.4 检修桥（单位：cm）5.4 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，逢宽为22.5cm。整体式底板闸室沉陷缝，一般设在闸墩中间，一孔、两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陷缝内。本次设计缝墩宽2.0m，缝宽为2cm，取中间

51、三孔为一联，两边各为一孔一联。第六章 闸室稳定计算6.1 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度，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得荷载见表6-1。表6-1 荷载组合荷载组合计算情况荷 载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6.2 完建无水期荷载计算机地基承载力验算6.2.1 荷载计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25；混凝土重度采用23；水重度采用10；砖石重度采用19。完建无水期的荷载分布见图（6.1），（图中G工表示工作桥重，G检表示检修桥重，G排表示排架重，G交表示交通桥重，G门表示闸门重