水闸设计讲义

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1、水闸设计大纲水利水电勘勘测设计计标准化化信息网网 19977年11月水闸设计大大纲目 次1 引 言12 编制制依据文文件和规规范12.1 有关本本工程的的主要文文件12.2 主要设设计规范范13 基 本 资 料13.1 工程等等别与建建筑物级级别13.2 洪水标标准23.4 泥 沙23.5 气象23.5.11 气气温23.5.22 风风速与吹吹程33.5.33 降降雨量33.5.44 最最大冻土土深度 cmm。33.5.55 无无霜期：多年平平均 d。33.6 地形资资料33.7 地震烈烈度33.8 地质资资料33.8.11 地地质概况况33.8.22 工工程地质质资料33.8.33 水水文地

2、质质资料43.9 交 通53.9.11 闸闸上交通通桥的荷荷载标准准53.9.22 桥桥面宽度度53.10 水工工模型试试验资料料53.11 边墩墩和翼墙墙后回填填料的物物理力学学参数（见见表5）53.12 主要要材料特特性参数数53.12.1 各部位位混凝土土的标号号53.12.2 混凝土土的设计计强度、弹弹模及热热学参数数，见表表7。63.12.3 钢筋的的设计强强度和弹弹性模量量，见表表8。63.12.4 浆砌石石体特性性参数64 工 程 布 置64.1 闸的轴轴线位置置64.2 闸室布布置74.2.11 弧弧形闸门门水闸闸闸室布置置74.2.22 平面面闸门闸闸室布置置74.3 防渗排

3、排水布置置74.4 消能防防冲布置置84.4.11 底底流式消消能防冲冲布置84.5 两岸联联接布置置85 水 力 设 计85.1 水闸的的过水能能力核算算85.2 消能防防冲设施施设计85.3 拟定闸闸的控制制运用方方式86 闸室室稳定计计算86.1 荷载计计算86.1.11 基基本荷载载96.1.22 特特殊荷载载96.2 荷载组组合106.2.11 荷荷载基本本组合106.2.22 荷荷载特殊殊组合106.3 闸室稳稳定计算算106.3.11 确确定计算算单元106.3.22 稳稳定计算算107 结 构 设 计117.1 闸底板板结构计计算117.1.11 闸闸底板的的结构型型式117.

4、1.22 闸闸底板内内力计算算117.1.33 闸闸底板配配筋计算算137.1.44 闸闸底板抗抗裂计算算137.2 闸墩结结构计算算137.2.11 闸闸墩的结结构型式式137.2.22 弧弧形闸门门实体闸闸墩结构构计算137.2.33 平平面闸门门实体闸闸墩结构构计算157.2.44 闸闸墩抗裂裂计算157.3 其它结结构设计计157.3.11 上上下游翼翼墙157.3.22 其其它结构构158 地 基 设 计168.1 天然地地基设计计计算168.1.11 验验算地基基的容许许承载力力168.1.22 地地基的稳稳定性计计算168.1.33 地地基沉降降计算178.2 闸基处处理188.

5、2.11 垫垫层法处处理水闸闸浅层基基础188.2.22 钻钻孔桩基基础设计计189 观 测 设 计2010 专专 题 研 究 (必要要时)2011 应应提供的的设计成成果2051 引 言 水闸闸工程位位于 省省 市市(县)以 kmm处。在在 河的 游游。本工工程是以以 为为主，兼兼以 等综合合利用的的水利工工程。 本本工程初初步设计计已于 年 月经经 审审查通过过。确定定设计流流量 m3/s，校校核流量量 m3/s。闸闸共 孔孔，闸孔孔宽度 m，闸底底板高程程 m。选用用（宽高） m mm的 闸闸门及 型型启闭机机。 工程程共需完完成土石石方工程程 万m3，砌石石工程 万m3，混凝凝土及钢钢

6、筋混凝凝土工程程 万万m3。共需需钢筋 t，金属属结构钢钢材 t，木材材 mm3，水泥泥 tt。永久久占地 亩。需需工程投投资 万元。 工程建建成以后后，可使使 防洪洪标准从从 提高高到 ，可可增加灌灌溉面积积 万万亩，极极大地促促进 地区的的农业发发展和国国民经济济的建设设。2 编制制依据文文件和规规范2.1 有关本工程程的主要要文件(1) 水闸闸工程初初步设计计报告；(2) 水闸闸工程初初步设计计报告审审批文件件；(3) 水闸闸工程技技术设计计任务书书；(4) 水闸闸工程 文件件；(5) 水闸闸工程 纪要要。2.2 主要设设计规范范(1) SDJJ2177-877水利水水电枢纽纽工程等等级

7、划分分及设计计标准（平平原、滨滨海 部部分）（试试行）；(2) SD1133-84水闸设设计规范范；(3) SDJJ2144-877水利水水电工程程水文计计算规范范；(4) SL444-993水利水水电工程程设计洪洪水计算算规范；(5) SDJJ20-78水工钢钢筋混凝凝土结构构设计规规范（试试行）；(6) SDJJ10-78水工建建筑物抗抗震设计计规范（试试行）；(7) GBJJ9-887建筑结结构荷载载规范。3 基 本 资 料3.1 工程等等别与建建筑物级级别 按按照SDDJ2117-887确定定 枢纽纽工程为为 等工程程，其主主要建筑筑物 水闸为为 级建筑筑物。3.2 洪水标标准 (1)

8、 设计计洪水重重现期为为 aa； (2) 校核核洪水重重现期为为 aa； (3) 施工工期导流流设计洪洪水重现现期为 a。3.3 水位与与流量 (1) 设计计洪水流流量Q= mm3/s，相相应闸上上水位 m，闸下下水位 m； (2) 校核核洪水流流量Q= mm3/s，相相应闸上上水位 m，闸下下水位 m； (3) 施工工期导流流工程设设计洪水水流量QQ= m3/s，相相应闸上上水位 m，闸下下水位 m； (4) 控制制运用条条件下水水闸分水水流量QQ= m3/s，相相应闸上上水位 m，闸下下水位 m； (5) 闸前前蓄水位位： 正常蓄蓄水位 m； 最高蓄蓄水位 m； 死水位位 mm； (6)

9、闸下下游河（渠渠）道水水位与流流量关系系（见表表1）；表1 下游河河（渠）道道水位与与流量关关系表 流 量m3/s水 位m (7) 潮水水位（用用于潮汐汐河道河河口建闸闸）：正常潮水位位 （重重现期 a） mm；最高潮水位位 （重重现期 a） mm；最低潮水位位 （重重现期 a） mm；3.4 泥 沙 水闸枢枢纽工程程河段多多年平均均悬移质质沙量 万t，多年年平均推推移质沙沙量 万t，工程程建成后后的 ，河河段冲淤淤变化情情况是 。为为了实现现枢纽工工程分沙沙比 的的目标，设设冲（排排）沙闸闸 孔，布布置于 。3.5 气象3.5.11 气气温 (11) 多年平平均气温温 ； (22) 绝对最最

10、高气温温 ； (33) 绝对最最低气温温 ； (44) 多年月月平均气气温，见见表2。表2 多多年月平平均气温温表 单单位：月 份 123456789101112多年月平均均气温3.5.22 风风速与吹吹程 (1) 风向向 ； (2) 风速速多年平均均最大风风速 m/s；多年实测测最大风风速 m/s；多年平均均风速 mm/s；设计采用用风速 mm/s； (3) 吹程程 km; (4) 风压压 kN/m2。3.5.33 降降雨量 (1) 最大大年降雨雨量 mmm； (2) 多年年平均年年降雨量量 mm； (3) 最小小年降雨雨量 mmm。3.5.44 最最大冻土土深度 ccm。3.5.55 无无

11、霜期：多年平平均 d。3.6 地形资资料 闸闸址区比比例为11： 、1： 地形形图及断断面图。3.7 地震烈烈度 根根据地震震烈度区区划（或或根据工工程的重重要性委委托地震震部门完完成的工工程地震震安全性性评价工工作报告告）确定定设计地地震烈度度为 度。3.8 地质资资料提示：根据据技术设设计阶段段工程地地质与水水文地质质勘察成成果和勘勘察试验验报告等等确定。3.8.11 地地质概况况提示：简述述地形地地貌、地地层岩性性、地质质构造等等概况。3.8.22 工工程地质质资料(1) 基岩物理力力学参数数，见表表3。表3 基基岩物理理力学参参数表 项 目强风化 岩岩弱风化 岩岩微风化 岩岩 容 重重

12、kN/m33 干容重kN/m33 弹性模量量 EMPa 变性模量量 E0MPa 泊松比 m 干抗压强强度MPa 湿抗压强强度MPa 抗剪摩擦擦系数 f 岩石与混混凝土间间摩擦系系数 ff 容许承载载力 sMPa (2) 各土土层的物物理力学学参数，见见表4（按土土类别分分列）。表4 各土层层的物理理力学参参数表（按按土类别别分列） 参 数 类 别 与 项 目单 位 土的的物理力力学参数数平均值小 值平均值大 值平均值建议值天然状态物理参数含 水水 量%容 重干kN/m33湿kN/m33孔 隙 比饱 和 度%液 性 指指 数土 粒 比 重流 性 限 度%塑 性 限 度%塑 性 指 数%压 缩 模

13、 量MPa力学参数压缩系数a1-2MPa-11a1-3MPa-11抗剪强度饱和快剪粘聚力kPa内摩擦角度饱和固结快剪粘聚力kPa内摩擦角度贯 入 击击 数击土的允许承承载力kPa钻孔灌注桩桩桩周极极限摩阻阻力kPa3.8.33 水水文地质质资料 (1) 地下下水的埋埋藏条件件 ，埋深深 ； (2) 含水水层的岩岩性 、厚厚度 、渗渗透系数数 ； (3) 地下下水的补补给来源源 ；化学学类型 ；矿化度度 ；PH值 ；硬度度 ；对混混凝土侵侵蚀性。3.9 交 通提示：简述述闸址内内外的交交通条件件及对闸闸上交通通的要求求。3.9.11 闸闸上交通通桥的荷荷载标准准 计计算荷载载汽车 级，验验算荷载

14、载挂车 。3.9.22 桥桥面宽度度 净净宽 +22 人行道道（安全全带）。3.10 水工工模型试试验资料料提示：(11) 按按照初步步设计总总体布置置进行的的水工模模型试验验，应提提供经试试验确定定的工程程布置的的合理性性、闸的的泄流能能力、闸闸前后流流态及主主要断面面的流速速分布、可可供技术术设计选选择或修修改的消消能方案案及确定定控制运运用的组组合方式式。 (2) 具有分分沙排沙沙要求的的水闸，应应通过浑浑水动床床模型试试验确定定分沙排排沙工程程措施所所产生的的分沙排排沙效果果、闸前前后的冲冲淤变化化规律。3.11 边墩墩和翼墙墙后回填填料的物物理力学学参数（见见表5）表5 回填料料物理

15、力力学参数数表 回回填料名名称湿容重kN/m33饱和容重kN/m33内摩擦角（）凝 聚 力力kN/m22回填石碴回 填 土土回 填 沙沙3.12 主要要材料特特性参数数3.12.1 各部位位混凝土土的标号号表6 各部位位混凝土土标号表表 结结构部位位强度标号抗渗标号抗冻标号闸底板中墩、缝墩墩、边墩墩铺盖、护坦坦翼 墙排 架公路桥桥板板检 修 桥桥人行便桥栏杆预制件件桥头堡楼板板机 架 桥桥垫 层3.12.2 混凝土土的设计计强度、弹弹模及热热学参数数，见表表7。表7 混凝土土的设计计强度、弹弹模及热热学参数数表 参参 数 名 称单 位混 凝 土 标 号100#150#200#250#容 重 g

16、kN/m33弹性模量 EMPa泊 松 比比 m设计强度轴心抗压RRaMPa弯曲抗压RRwMPa抗 拉RRLMPa抗 裂RRfMPa热学参数线膨胀系数数 a-1导热系数W/(mk)比 热散热系数绝热温升3.12.3 钢筋的的设计强强度和弹弹性模量量，见表表8。表8 钢筋的的设计强强度和弹弹性模量量表 单单位：MMPa钢筋种类 符 号受拉钢筋设设计强度度（Rg）受压钢筋设设计强度度（Rg）弹性模量（Eg）I级钢筋II级钢筋筋III级钢钢筋3.12.4 浆砌石石体特性性参数 (1) 浆砌石石体容重重 kkN/mm3； (2) 浆砌石石体弹性性模量 MMPa；(3) 浆砌石石体抗压压强度 MPPa。4

17、 工 程 布 置提示：根据据工程初初步设计计审批意意见，结结合技术术设计阶阶段地质质勘察和和模型试试验成果果，应对对初步设设计确定定的工程程布置作作进一步步优化，使使之更趋趋合理。工工程布置置不仅在在于设计计的建筑筑物能够够满足挡挡水、过过流、检检修等运运行和管管理要求求，更重重要的是是在满足足稳定安安全的条条件下，经经济合理理地使闸闸室与上上、下游游之间以以及闸室室中的工工作闸门门、检修修闸门与与相应启启闭设施施和工作作桥、检检修桥、交交通桥等等分部结结构布置置上，均均能达到到最佳组组合。4.1 闸的轴轴线位置置 闸闸位于 ，闸的的纵轴线线与闸底底板前缘缘交点坐坐标X= ，Y= ；与与闸底板

18、板后缘交交点坐标标X= ，Y= 。 提示：闸闸的轴线线位置应应在初设设方案的的基础上上进一步步优化： (1) 首先地地质条件件有利于于采用天天然地基基，避免免软弱地地基和可可能产生生不均匀匀沉陷地地基及可可能产生生液化的的地基； (2) 水流条条件较好好，进出出水闸的的水流顺顺畅； (3) 具有土土石方工工程量小小、方便便施工和和管理等等特点。4.2 闸室布布置提示：闸室室主要由由闸墩、闸闸底板、工工作闸门门、检修修闸门、胸胸墙、工工作桥、检检修桥、交交通桥、启启闭机房房等部分分组成。闸闸室布置置应具有有先进的的启闭方方案，确确保闸门门启闭灵灵活可靠靠；应使使交通和和检修、运运行管理理方便以以

19、及优美美的整体体外观造造型，还还能适应应抗震、过过木、排排沙、排排冰等特特殊要求求。闸室室分缝位位置，应应根据闸闸室结构构型式，地地基情况况，通过过综合比比较论证证后确定定。4.2.11 弧弧形闸门门水闸闸闸室布置置 水水闸的闸闸室长度度 m，共 孔孔，闸孔孔宽度 mm，选用用（宽高） mm m的钢质质弧形闸闸门。闸闸底板高高程 mm，支铰铰中心高高程 mm，墩顶顶高程 m；工作作桥桥面面高程 m，桥面面宽度 mm；交通通桥桥面面高程 mm，桥面面宽度 mm。提示：一般般弧形闸闸门的闸闸室布置置均是在在闸墩之之上设排排架和工工作桥，利利用弧门门启闭机机启闭弧弧形闸门门。近年年来随着着水利水水电

20、技术术的不断断发展，在在强地震震区的水水闸布置置有了多多种型式式的改进进，如取取消弧形形闸门启启闭机的的排架和和机架桥桥机房，即即是一种种新型结结构。这这种布置置是将弧弧形闸门门启闭机机改为卷卷扬式平平面闸门门启闭机机，且布布置于支支铰牛腿腿之上，利用滑滑轮系统统传递启启门力，以达到到降低建建筑物高高度，提提高抗震震性能之之目的。有有些大型型工程还还将卷扬扬启闭机机改为液液压启闭闭机，不不仅取消消了工作作桥，还还取消了了启闭机机房，收收到了较较好的抗抗震效果果和经济济效果。4.2.22 平平面闸门门闸室布布置 水闸闸的闸室室长度 mm，共 孔孔，闸孔孔宽度 mm，选用用（宽高） m m的 平面

21、闸闸门。闸闸底板高高程 m，墩顶顶高程 mm；工作作桥桥面面高程 m，桥面面宽度 m；交通通桥桥面面高程 m，桥面面宽度 m。提示：闸室室布置应应结合闸闸室稳定定分析最最终确定定闸门在在闸室中中的位置置：闸前前挡水水水头相对对较高时时，闸门门位置偏偏向闸室室上游；闸前挡挡水水头头相对较较低时，闸闸门位置置偏向闸闸室下游游。4.3 防渗排排水布置置闸室前铺盖盖长 m，闸室室下游设设排水孔孔 排，排排水孔下下设反滤滤层。提示：防渗渗排水布布置应根根据水闸闸上、下下游的水水位差和和工程地地质条件件等因素素，结合合水闸布布置综合合考虑采采用适当当的工程程措施，构构成完整整的防渗渗排水体体系：软软基上的

22、的水闸防防渗长度度必须满满足地基基土壤的的允许坡坡降要求求，否则则应采取取加设齿齿墙或板板桩等工工程措施施；在岩岩基上的的水闸则则在底板板上游端端设灌浆浆帷幕；闸室岸岸墙两侧侧则加设设刺墙来来增加绕绕渗的渗渗径长度度。4.4 消能防防冲布置置提示：消能能防冲布布置应根根据初步步计算，主主要依据据水工模模型试验验确定，应应具有改改善水闸闸进出水水流条件件，降低低下游河河（渠）道道流速、减减少工程程数量、方方便施工工等特点点。4.4.11 底底流式消消能防冲冲布置消力池长 mm，池深深 m，两岸岸扩散角角 ，采用用 辅助消消能工。海海漫段长长 m，底高高程 m。4.4.22 挑挑流式消消能防冲冲布

23、置挑坎高程 m，长度度 mm，挑射射角 ，反弧弧半径 m，挑射射距离 m，冲坑坑深度 m。4.5 两岸联联接布置置闸室上游翼翼墙型式式 ，墙墙顶高程程 m，墙体体高度 mm，长度度 m。下游游翼墙型型式 ，墙墙顶高程程 m，翼墙墙扩散角角 度，墙墙体高度度 m，长度度 m。5 水 力 设 计5.1 水闸的的过水能能力核算算分别核算水水闸在设设计水位位、校核核水位等等各种特特征水位位下的过过水能力力。提示：平原原地区河河道大中中型水闸闸和水库库溢洪闸闸，多为为平底或或带低堰堰的开敞敞式水闸闸，核算算其过水水能力时时，应注注意闸前前引渠与与其它建建筑物及及拦鱼、拦拦污设施施等对过过水能力力的影响响

24、。5.2 消能防防冲设施施设计提示：根据据水闸的的水流条条件、单单宽流量量、地质质条件、闸闸的控制制运用方方式，通通过消能能防冲计计算初步步成果，经经水工模模型试验验，确定定最终方方案。5.3 拟定闸闸的控制制运用方方式提示：(11) 分分别确定定闸前各各种水位位时闸门门开度与与过闸流流量的关关系，并并绘出曲曲线；还还要结合合工程具具体情况况确定闸闸门操作作的开启启顺序，供供工程管管理部门门使用。 (22) 闸闸门控制制应尽量量同步开开启，但但由于实实际条件件限制很很难达到到同步开开启。可可由中间间孔向两两侧分段段分级开开启或隔隔孔对称称开启，关关闸时则则与上述述顺序相相反，以以避免闸闸下形成

25、成偏流造造成集中中冲刷。 (33) 控控制运用用方式可可通过模模型试验验确定各各种特征征水位、各各种流量量、与各各种闸门门开启度度的组合合方式。6 闸室室稳定计计算6.1 荷载计计算提示：作用用在水闸闸上的荷荷载按基基本荷载载和特殊殊荷载分分别计算算。计算算范围应应与闸室室稳定计计算中选选定的计计算单元元相适应应。6.1.11 基基本荷载载 (1) 水闸闸结构自自重及其其设备自自重提示：包括括闸室底底板、闸闸墩、胸胸墙、排排架、工工作桥、交交通桥、检检修桥、启启闭机房房、工作作闸门和和启闭机机等的自自重。 (2) 土压压力提示：作用用于边墩墩背后的的填土压压力，土土基上一一般按主主动土压压力计

26、算算，岩基基上一般般按静止止土压力力计算。回回填土水水上部分分采用湿湿容重，水水下部分分采用浮浮容重另另加静水水压力计计算。 (3) 泥沙沙压力提示：在多多泥沙或或感潮淤淤沙河段段建闸时时，应考考虑泥沙沙淤积对对闸室的的作用力力。 (4) 静水水压力 分分别计算算正常挡挡水位和和其他挡挡水位时时的静水水压力。提示：其他他挡水位位系指某某些水闸闸在水闸闸枢纽中中为达到到分洪、分分流、挡挡湖、控控制运用用要求等等需关闭闭闸门时时运用的的挡水位位。 (5) 扬压压力 分分别计算算正常挡挡水位、其其他挡水水位作用用下包括括渗透压压力和浮浮托力的的扬压力力。提示：渗透透压力计计算：在在土基上上可采用用改

27、进阻阻力系数数法；在在复杂地地基上的的大型工工程可采采用电拟拟试验法法；中型型工程和和简单地地基情况况下可采采用直线线比例法法。岩基基上的渗渗透压力力可参照照SDJJ21-78计计算。 (6) 波浪浪压力 波波浪压力力按SDDJ1333-884附录录四公式式计算。 (7) 风压压力 风风压力按按GBJJ9-887计算算。 (8) 水重重力提示：水重重力作用用于闸底底板上。 (9) 淤沙沙压力提示：根据据淤沙高高度及淤淤沙容重重计算。 (10) 冰冰压力 静静冰压力力和动冰冰压力，参参考水工工设计手手册计算算。6.1.22 特特殊荷载载 (1) 最高高挡水位位(校核条条件)时作用用于闸室室的静水

28、水压力、扬扬压力、波波浪压力力。 (2) 地震震力 按按照工程程设计地地震烈度度和建筑筑物级别别分别计计算水平平向地震震惯性力力、竖向向地震惯惯性力、地地震动水水压力、地地震动土土压力。 (3) 侧向向静水压压力提示：某些些孔检修修时检修修门与工工作门之之间的侧侧向静水水压力作作用于闸闸墩上。6.2 荷载组组合提示：对于于平原地地区兼有有蓄水和和排洪作作用的水水闸以及及大中型型水库的的泄洪闸闸来说，荷荷载基本本组合考考虑施工工完建情情况和正正常挡水水情况；荷载特特殊组合合考虑最最高挡水水情况、检检修情况况、地震震情况。6.2.11 荷荷载基本本组合(1) 施工建建成情况况水闸上、下下游均无无水

29、。设设计荷载载为水闸闸结构自自重及其其设备自自重，边边孔计算算时还应应考虑边边墩后土土压力。(2) 正常挡挡水情况况水闸上游为为正常挡挡水位，下下游无水水或最低低水位。设设计荷载载为：水水闸结构构自重及及其设备备自重，正正常挡水水位的静静水压力力、扬压压力、波波浪压力力、风压压力、土土压力，泥泥沙压力力。6.2.22 荷荷载特殊殊组合(1) 最高挡挡水情况况水闸上游为为最高挡挡水位（校校核水位位），下下游无水水或最低低水位。设设计荷载载为：水水闸结构构自重及及其设备备自重，最最高挡水水位的静静水压力力、扬压压力、波波浪压力力、土压压力，泥泥沙压力力。(2) 检修情情况水闸上游为为正常挡挡水位或

30、或检修水水位。闸闸孔一孔孔检修，相相邻闸孔孔正常挡挡水，设设计荷载载除考虑虑水闸结结构自重重及其设设备自重重、静水水压力、扬扬压力、波波浪压力力、土压压力之外外，还要要考虑作作用在闸闸墩上的的侧向静静水压力力。(3) 地震情情况水闸上游为为正常挡挡水位，下下游无水水或最低低水位。设设计荷载载为正常常挡水情情况的荷荷载加地地震力。6.3 闸室稳稳定计算算6.3.11 确确定计算算单元提示：计算算单元应应根据闸闸室布置置情况来来确定。大大底板水水闸应取取中联闸闸室和边边联闸室室分别计计算；分分离式底底板水闸闸取单个个中墩和和边墩分分别计算算。6.3.22 稳稳定计算算提示：闸室室稳定计计算主要要确

31、定基基底压力力的最大大值、最最小值、平平均值和和基底压压力不均均匀系数数、坑滑滑稳定安安全系数数，并满满足规范范规定和和地质勘勘察成果果确定的的容许值值。若不不能满足足其相应应的容许许值，则则需对闸闸室布置置进行适适当调整整，直到到满足为为止。计算成果见见表9表9 闸室稳稳定计算算成果表表计 算 内 容荷 载 基基 本 组 合荷 载 特特 殊 组 合施工完建情 况正常挡水情 况最高挡水情 况检修情况地震情况计 算水 位闸上，m闸下，m抗滑稳定安全系数计算值KCC允许值KKC基 底压应力kPa平均值s最大值smaax最小值smiin允许值s不均匀系数数h计算要点如如下：(1) 闸室结结构布置置和

32、受力力情况对对称的闸闸孔，其其基底压压力按偏偏心受压压公式计计算。(2) 闸室结结构布置置和受力力情况不不对称的的闸孔，其其基底压压力按双双向偏心心受压公公式计算算。(3) 对于受受双向水水平力作作用的闸闸室，应应验算水水平力的的合力方方向的抗抗滑稳定定性。(4) 对于岩岩基上水水闸的抗抗滑稳定定计算，可可参照SSDJ221-778的规规定。(5) 对于土土基上的的闸室抗抗滑稳定定计算，可可参照SSDJ1133-84的的规定。7 结 构 设 计7.1 闸底板板结构计计算7.1.11 闸闸底板的的结构型型式提示：闸底底板的结结构型式式应根据据闸室布布置的要要求，结结合地基基特性和和闸室稳稳定计算

33、算综合考考虑确定定。若地地基为坚坚硬的土土质或岩岩基，通通常采用用平底板板或平底底板加低低堰（如如驼峰堰堰）结构构；跨度度较小的的水闸也也可考虑虑采用反反拱底板板；若地地基为承承载力较较小且闸闸室沉降降量较大大的软弱弱地基，多多采用桩桩基加小小底板的的型式。7.1.22 闸闸底板内内力计算算提示：(11) 闸闸底板内内力计算算方法应应根据底底板结构构型式结结合闸基基条件来来确定。平平底板的的计算方方法主要要有：假假定地基基反力均均匀分布布的截面面法、不不考虑不不平衡剪剪力分配配的倒置置梁法（只只适用于于小型水水闸）、假假定底板板和地基基都是弹弹性体的的弹性地地基梁法法等。弹弹性地基基梁法主主要

34、有三三种不同同的假定定，即按按文克尔尔假定的的基床系系数法、按按半无限限深的弹弹性地基基梁法和和按有限限深的弹弹性地基基梁法。弹弹性地基基梁的计计算方法法很多，由由于篇幅幅所限，此此处只介介绍按基基床系数数法计算算弹性地地基梁水水闸底板板内力，其其它如链链杆法（日日莫契金金法）、郭郭尔布诺诺夫波萨多多夫法等等可参阅阅有关专专著。 (22) 基基床系数数法计算算弹性地地基梁底底板内力力，主要要适用于于岩基上上的水闸闸底板或或可压缩缩土层厚厚度与地地基梁半半长之比比较小的的土基上上的水闸闸底板（通通常比值值在0.25以以下时适适用）。基基床系数数法是将将闸底板板受力的的空间问问题化为为平面问问题，

35、在在闸底板板的垂直直水流方方向截取取具有代代表性的的若干条条带，分分别计算算荷载基基本组合合和荷载载特殊组组合下的的各种计计算情况况的荷载载作用下下的底板板内力。 闸闸底板内内力计算算，采用用弹性地地基梁基基床系数数法进行行。(1) 确定基基床系数数K提示：基床床系数KK是使单单位面积积的地基基上产生生单位变变形所需需的力，K值反映了地基特性，即地基坚硬或软弱的程度，合理选择K值对于计算成果的精确性和可靠性具有重要意义。K值的确定通常有三种途径： (1) 按理理论公式式或经验验公式确确定； (2) 工程程实践积积累数据据； (3) 试验验确定。 如采用用中国船船舶工业业总公司司第九设设计院编编

36、弹性性地基梁梁及矩形形板介介绍的魏魏锡克建建议的计计算方法法。该方方法是利利用地基基弹模、地地基泊桑桑比、基基础梁的的弹模、惯惯性矩和和基础梁梁宽度来来计算基基床系数数。也可可直接根根据上海海市政工工程设计计院等七七设计院院编著给给水排水水工程结结构设计计手册中中提供的的基床系系数表来来确定。 根根据 确确定基床床系数KK= 。 (2) 判判定基础础梁的属属性提示：基础础梁的属属性有刚刚性梁、短短梁、长长梁三类类，是由由基础梁梁的折算算长度确确定的。而而基础梁梁的折算算长度又又与基础础梁的弹弹性特征征长度有有关。基基础梁的的弹性特特征长度度可由基基床系数数、弹模模计算求求得。 经经计算，基基础

37、梁的的弹性特特征长度度S= m，基础础梁的折折算长度度l= mm。根据判别，水水闸底板板基础梁梁的属性性为 。提示：若判判定水闸闸底板基基础梁的的属性为为长梁，尚尚需根据据基础梁梁的折算算距离确确定是按按半无限限长梁或或无限长长梁计算算。 (3) 确定定基础梁梁内力计计算简图图提示：确定定基础梁梁内力计计算简图图的步骤骤是： (11) 首先计计算闸室室上部荷荷载，并并把上部部荷载化化为集中中荷载作作用于闸闸墩位置置； (22) 底板自自重、水水重、浮浮托力、渗渗透压力力及地基基反力化化为均布布荷载； (33) 门前与与门后荷荷载分别别计算，并并将产生生的不平平衡剪力力按其截截面特性性进行分分配

38、，分分配后化化为均布布荷载； (44) 除均布布荷载和和集中力力外，还还要计算算作用于于闸墩底底部的集集中弯矩矩，如检检修情况况弧形闸闸门与检检修闸门门之间的的水平力力对检修修孔的缝缝墩及中中墩产生生的弯矩矩，边联联底板荷荷载计算算中边墩墩后土压压力对边边墩产生生的弯矩矩，闸墩墩水平地地震惯性性力产生生的弯矩矩等。将将各种荷荷载组合合下的弯弯矩分别别计算后后按作用用方向进进行累加加； (55) 将计算算出的集集中力、集中弯弯矩、均布布荷载的的大小绘绘于相应应底板条条带图上上。 (4) 假定定底板两两端自由由计算底底板内力力提示：先由由相应表表中查出出无单位位内力值值，再计计算在外外荷载作作用下

39、弹弹性地基基梁各截截面内力力，即为为底板两两端自由由时的内内力 (5) 求出出底板各各截面抵抵抗内力力提示：假定定底板端端点有约约束、转角为为零，计算端端点弯矩矩，然后求求出各截截面抵抗抗内力。 (6) 求基基础梁的的实际内内力 将将假定底底板两端端自由求求得的内内力与相相应断面面的抵抗抗内力相相迭加，即即可求得得基础梁梁在设计计荷载作作用下的的实际内内力。7.1.33 闸闸底板配配筋计算算7.1.44 闸闸底板抗抗裂计算算7.2 闸墩结结构计算算7.2.11 闸闸墩的结结构型式式提示：闸墩墩的结构构型式，最最常见的的有实体体闸墩和和排架与与实体相相组合的的闸墩；就受力力条件来来看，有有分散传

40、传递水推推力并设设置门槽槽的平面面闸门闸闸墩，还还有集中中传递水水推力的的弧形闸闸门闸墩墩。7.2.22 弧弧形闸门门实体闸闸墩结构构计算提示：弧形形闸门闸闸墩受力力较为复复杂，主主要有通通过闸门门支铰传传递的闸闸门推力力、闸室室上部结结构自重重、水压压力、地地震惯性性力等。弧弧形闸门门闸墩内内力计算算一般采采用弹性性力学的的方法，将将闸墩视视为一边边固定、三三边自由由的弹性性矩形板板，利用用程序计计算；也也可利用用现有表表格（如如傅作新新、沈潜潜民弧弧形门闸闸墩应力力计算附附表）查查表计算算或利用用有限单单元法计计算。7.2.22.1 荷载载计算要要点 (1) 上部部荷载：为适应应程序计计算

41、，将将上部荷荷载中的的集中荷荷载按其其位置分分段简化化为均布布荷载。 (2) 作用用在弧门门上的推推力：作作用在弧弧门上的的推力包包括水平平水压力力和垂直直上浮力力，为适适应程序序计算，需需将作用用在支铰铰点的力力向闸墩墩角点平平移。 (3) 检修修闸门与与工作闸闸门之间间的侧向向水压力力：当一一孔检修修时，相相邻孔弧弧形闸门门挡水，在在检修门门与工作作门之间间的闸墩墩受到侧侧向水压压力作用用，计算算中需将将侧向水水压力简简化为闸闸墩网格格节点荷荷载。 (4) 闸墩墩地震惯惯性力：闸墩产产生的水水平向地地震惯性性力随加加速度分分布系数数的变化化而改变变，计算算中将水水平地震震惯性力力简化为为一

42、均布布荷载和和若干作作用在网网格节点点的集中中荷载。竖竖向地震震惯性力力，其方方向向上上的作用用效果是是增加了了闸墩的的垃应力力，故一一般选择择竖向地地震惯性性力的作作用方向向向上。 (5) 闸墩墩网格划划分提示：根据据闸墩的的高宽比比确定网网格数量量。可取取闸墩高高度方向向为5格，沿沿闸墩长长度方向向取8格或100格，以以方便计计算。对对于支铰铰附近应应力集中中处，可可把网格格加密。7.2.22.2 对称称力系产产生的闸闸墩应力力 (1) 正常常运用情情况水压压力产生生的应力力计算提示：正常常运用情情况下水水压力通通过闸门门门体传传至闸墩墩支铰和和牛腿，在在闸墩两两侧产生生对称的的推力RR。

43、将推推力R简化到到闸墩的的中心平平面，将将闸墩作作为半无无限大直直角角楔楔形体的的一部分分，根据据平移后后的力的的大小并并进行座座标转换换，可利利用弹性性力学公公式直接接求出由由对称推推力R产生的的闸墩应应力。 (2) 边界界上的应应力消除除提示：由于于上述计计算中是是假定闸闸墩作为为半无限限大直角角楔形体体，而实实际并非非如此，因因此，应应将闸墩墩边界上上的计算算应力消消除。消消除方法法是将边边界上算算得的应应力作为为外荷载载按大小小相等，方方向相反反作用于于需消除除应力的的边界上上，并将将闸墩视视为短悬悬臂梁求求解闸墩墩应力分分布，求求出的应应力再和和原计算算结果叠叠加，即即消除了了边界应

44、应力。 (3) 其它它荷载作作用产生生的闸墩墩应力提示：其它它荷载包包括闸墩墩自重、公公路桥、工工作桥等等上部结结构荷载载和墩尖尖水压力力等，其其应力值值应分别别计算。其其中墩尖尖水压力力产生的的闸墩应应力可按按悬臂梁梁受连续续荷载计计算；求求上部荷荷载产生生的闸墩墩应力，可可将闸墩墩视为半半无限大大直角楔楔形体，将将集中荷荷载化为为均布荷荷载后计计算，并并进行边边界应力力消除。7.2.22.3 不对对称力系系产生的的闸墩应应力 (1) 作用用在闸墩墩上的不不对称力力系提示：作用用在闸墩墩上的不不对称力力系中有有多种作作用力：闸门正正常挡水水时，斜斜支臂弧弧形门闸闸墩受到到的垂直直向分力力；工

45、作作门检修修时在工工作门和和检修门门之间闸闸墩受到到的侧向向水压力力；垂直直水流向向的地震震惯性力力等。 (2) 不对对称力系系产生的的应力计计算 计计算不对对称力系系对闸墩墩作用而而产生的的应力，可可简化为为小挠度度弹性薄薄板的弯弯曲问题题。提示：由弹弹性理论论可知，求求解小挠挠度弹性性薄板弯弯曲问题题可归结结为寻求求中央面面挠度WW（x、y）问题题。根据据求解挠挠度的基基本方程程式及划划分的闸闸墩正方方形网格格，利用用解偏微微分方程程求某一一荷载作作用下网网格节点点处单位位长度的的内力及及相应的的正应力力sx、sy，剪应应力 txy、扭扭矩 MMxy。 77.2.2.44 闸闸墩应力力合成

46、提示：根据据确定的的应力计计算情况况和荷载载组合，利利用程序序分别计计算对称称力系产产生的应应力和不不对称力力系产生生的应力力，并进进行叠加加，求出出闸墩在在实际受受力状态态下的正正应力sxx、sy 和剪应应力 txy，并并求出相相应的主主拉应力力s1,33和s1及其与与x轴的夹夹角a，将将其应力力数值和和分布绘绘制成图图，以给给闸墩配配筋计算算和采取取工程措措施提供供依据。7.2.22.5 闸墩墩温度应应力计算算提示：根据据闸墩的的实际尺尺寸、温温度变化化幅度和和地基约约束条件件等确定定采用相相应的闸闸墩温度度应力计计算方法法。如河河海大学学提出的的闸墩中中心轴断断面上的的降温拉拉应力估估算

47、法、软软基上闸闸墩中温温度拉应应力近似似计算法法等。温温度应力力计算出出后进行行应力合合成。7.2.22.6 闸墩墩配筋计计算 (1) 根据据正应力力sx的大小小和分布布确定闸闸墩竖向向钢筋的的配置。 (2) 根据据正应力力sy的大小小和分布布确定闸闸墩水平平向钢筋筋的配置置。 (3) 根据据主拉应应力的大大小和分分布确定定闸墩中中辐射钢钢筋的配配置。提示：辐射射钢筋的的计算主主要有分分割脱离离体法和和偏光弹弹性试验验法。对对于大型型水闸，应应按全部部拉应力力由辐射射钢筋承承担的原原则计算算。7.2.33 平平面闸门门实体闸闸墩结构构计算提示：平面面闸门实实体闸墩墩结构计计算一般般均采用用材料

48、力力学的方方法。闸闸墩的计计算假定定，在垂垂直水流流方向力力的作用用下按底底部固结结、顶部部弹性支支承的梁梁考虑，对对于中小小型工程程也可按按照固结结于底板板上的悬悬臂梁计计算。 (1) 闸墩墩水平截截面上的的应力按按偏心受受压公式式计算。 (2) 闸墩墩垂直截截面上的的应力按按重力法法计算。 (3) 闸门门槽应力力计算。提示：闸门门槽应力力计算是是闸墩结结构计算算的主要要部分，其其计算方方法有偏偏心受压压计算法法、轴心心受拉计计算法、偏偏心受拉拉计算法法等，应应结合工工程实际际情况确确定。7.2.44 闸闸墩抗裂裂计算7.3 其它结结构设计计7.3.11 上上下游翼翼墙 (1) 翼墙墙结构型

49、型式的确确定提示：翼墙墙的结构构型式应应根据挡挡土高度度、地基基特性、当当地建材材资源和和施工条条件等方方面进行行多方案案经济技技术比较较确定。对对于地基基条件较较好的水水闸可考考虑采用用半重力力式衡重重式结构构；重力力式挡土土墙多适适用于扭扭曲段联联接或中中低挡土土墙；对对于挡土土墙高度度在100m以上上或地基基条件较较差的翼翼墙多采采用扶壁壁式、连连拱空箱箱式或空空箱减荷荷板式结结构；也也可考虑虑采用加加筋式挡挡土墙或或锚杆式式挡土墙墙等其它它新型结结构型式式。 (2) 翼墙墙稳定计计算提示：翼墙墙稳定计计算应分分别考虑虑施工完完建、正正常运用用和地震震情况下下的抗滑滑稳定、抗抗倾稳定定、

50、地基基承载力力均能满满足要求求，必要要时还要要验算地地基深层层滑动稳稳定性。翼翼墙设计计的重点点是合理理选定设设计土压压力的强强度值，应应根据翼翼墙的实实际变形形条件确确定是静静止土压压力还是是主动土土压力或或被动土土压力。 (3) 结构构计算提示：重力力式翼墙墙一般不不需进行行应力分分析，只只有墙体体过高而而墙身厚厚度较薄薄的情况况下才需需应力复复核。悬悬臂式翼翼墙、扶扶壁式翼翼墙及连连拱空箱箱式翼墙墙一般采采用材料料力学的的方法计计算内力力。7.3.22 其其它结构构 (1) 胸 墙提示：胸墙墙按其结结构型式式分为活活动胸墙墙和非活活动胸墙墙，而以以非活动动胸墙居居多。非非活动胸胸墙又分分

51、为板式式结构和和板梁式式结构（肋肋形结构构）。板板式结构构胸墙内内力按单单向板计计算，板板梁式结结构胸墙墙内力按按肋形结结构计算算。 (2) 工作作桥（亦亦称机架架桥）提示：工作作桥是为为了安置置启闭机机械而设设，桥面面高程根根据闸门门提升高高程、闸闸门高度度及滑轮轮组尺寸寸来确定定。工作作桥支承承于排架架上或直直接支承承在闸墩墩上。工工作桥结结构多为为板梁式式结构，设设有启闭闭机房的的工作桥桥有四根根纵梁，不不设启闭闭机房的的工作桥桥有二根根纵梁。主主梁内力力按闸墩墩或排架架为支座座的简支支梁计算算。 (3) 交通通桥提示：结合合水闸工工程建桥桥是一种种经济合合理的工工程布置置方案。大大中型水水闸工程程的两岸岸连接道道路也多多是公路路工程的的一部分分。闸上上交通桥桥的设计计标准应