XX河枢纽工程初步设计

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1、1.工程概况1.1工程概况 XX市XX河枢纽工程位于XX市XX镇XX河，距长江400m，枢纽工程包括6.5m3的节制闸一座，21400ZLB灌排两用泵站一座。其主要作用是排涝、灌溉和挡潮。1.2水位资料 根据防洪标准（GB-50201-94）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）、水闸设计规范（SL265-2001）相关规定，XX河闸工程按2级建筑物进行设计。 设计水位组合见表1.1。表1.1 XX河闸设计水位组合计算情况上游水位(m)下游水位(m)说明稳定计算设计正向3.80.49上游为内河侧下游为长江侧反向3.07.25校核正向3.80.4反向3.07.6消能计算正向3.

2、82.3反向2.64.1孔径计算正向3.83.7Q=110m/s反向3.84.1Q=185m/s1.3地质资料 根据江苏省工程勘测研究院2001年6月和2002年8月提供的XX市XX河枢纽工程地质勘测报告资料，在场地区钻探范围内所揭示的图层均为第四纪全新世冲几层，根据其土质性状、力学强度自上而下可分为6层，仅详述第一层。 ：灰色淤泥质重、中粉质粘土，夹青灰色粉砂，局部互层。流塑，局部软塑状态，中高压缩性。标准贯入击数17击。场地区普遍分布，厚8.110.2m。1.4回填土资料 回填土采用粉砂土，湿容重19.4kN/m，饱和容重为20.1 kN/m。1.5地震设计烈度 地震基本烈度6度。1.6其

3、它资料 闸址处多年年平均最大风速20m/s，吹程为1km。 交通桥按公路级设计，桥面净宽7.0m，拟采用钢筋混凝土铰接板桥。 上下游河道断面为底宽25m，边坡1:2.5，河底高程-0.0m，堤顶高程9.0m。1012.水力设计2.1孔径计算2.1.1确定闸孔型式堰型也就是水闸的底板形式中，以宽顶堰应用较广，因为其具有自由岀流范围大、泄流能力较大而且比较稳定的优点，但是流量系数较小。低堰型底板是在底板上设置曲线或或梯形的低堰，曲线型包括实用堰和驼峰堰，这种低堰的流量系数较大，但其泄流能力受下游水位变化的影响比较显著。 XX河闸在平原地区，水头差较小，上下游水位变幅不大，要求泄流能力稳定，从而排除

4、低实用堰型和胸墙孔口型，采用宽顶堰型。2.1.2确定闸底板的高程 一般情况下，节制闸的底板顶面可与河床齐平。考虑经济条件，本设计采取底板顶面与河床齐平。2.1.3确定孔口尺寸及前沿宽度表2.1孔口设计水位组合表计算情况上游水位(m)下游水位(m)过水流量(m/s)正向3.83.7110 m/s反向3.84.1185 m/s*正向情况。闸底板高程为-0.0m,闸上水位为3.8m，闸下水位为3.7m,过水流量为110m/s。具体计算见表2.2。河道底宽25.0m,边坡1:2.5。河道断面示意图见图21。图21 河道断面示意图 （单位：m） A=(b+mh)h=(25+2.53.8) 3.8=131

5、.1 v=m/s H0=H1+=3.8+=3.84m 式中： H1上游水深，为3.8m；流速系数，取1.0； 上游行进流速，0.84m/ s。 表2.2渠道断面面积A()行近流速v(m/s)下游水深hs(m)计入行近流速的上游水深H0(m)流态131.10.843.73.840.964高淹没出流由于0.9，故用下式计算过流能力： 其中,闸孔总净宽m*反向情况。闸底板高程为-0.0m,闸上水位为4.1m，闸下水位为3.8m,过水流量为185m/s。具体计算见表2.3。河道底宽25.0m,边坡1:2.5。河道断面示意图见图22。图22 河道断面示意图 （单位：m） A=(b+mh)h=(25+2.

6、54.1) 4.1=144.5 v=m/s H0=H1+=4.1+=4.18m 式中： H1上游水深，为4.1m；流速系数，取1.0； 上游行进流速，1.28m/ s。 表2.3渠道断面面积A()行近流速v(m/s)下游水深hs(m)计入行近流速的上游水深H0(m)流态144.51.283.84.180.909高淹没出流 闸孔总净宽m 取两种情况下的最大值，即=19m。根据具体设计条件，选用3孔闸，每孔宽度为6.5m,中墩厚为1m，边墩厚取0.8m（三孔不必分缝）。则闸孔总宽为：B=36.5+20.8+21=23.1m实际过水能力m/s 满足要求。闸孔布置简图见图2-3： 图2-3 闸孔宽度布

7、置图 （单位：高程，m；尺寸，cm）3消能计算3.1消力池的设计3.1.1消力池形式的选定消力池有三种类型：1、下挖式消力池，适用于闸下尾水深度小于跃后水深的情况。2、突槛式消力池，适用于闸下尾水深度略小于跃后水深的情况。3、综合式消力池，当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算出的消力池的深度又较深时，可采用下挖式消力池和突槛式消力池相结合的综合式消力池。 本闸采用下挖式消力池。3.1.2消力池深度计算 闸门开度分为5级，正向时e0.38m,反向时e0.41m。分别进行初始流量计算。正向时，下游水深为2.3m，反向时下游水深为2.6m，具体计算过程见表3.1。 表3.1工况eHQ 正 向0.57

8、3.80.1553.610.57360.953.80.2586.610.5561.333.80.35117.420.53841.93.80.5159.510.5122.473.80.65196.670.4856 反 向0.6154.10.1560.110.57361.0254.10.2597.120.5561.4354.10.35131.660.53842.054.10.5178.860.5122.6654.10.65220.530.4856 (b=19.5m) 初始流量具体取值见表3.2。 表3.2计算工况闸孔开度e(m)初始流量Q(m/s)正向1.33117.42反向2.05178.86

9、表3.3 消能防冲设计水位组合表计算工况上游水位(m)下游水位(m)初始流量(m/s)正向3.82.3117.42反向2.64.1178.86 计算方法： 先假设d=0.5m,计算H0、T0； 由公式试算hc。其中为流速系数，取=0.98，取1.05； 由公式，计算； 由公式，计算。 其中：出池落差； 出池河床水深。 由公式d=,计算d。 若由计算出来的d0.5m，则取d=0.5m；若d0.5m,则另d为该值重新计算，直至试算出结果。 具体计算见表3.4计算工况Avqd正向131.10.8963.8410.54.3416.020.7512.8660.1460.56131.10.8963.841

10、0.564.4016.020.7452.8820.1490.58131.10.8963.8410.584.4216.180.7422.8900.1500.58反向144.51.2384.1780.54.6789.171.1553.4180.3090.68144.51.2384.1780.684.8589.171.1213.4910.3250.74144.51.2384.1780.744.9189.411.1113.5140.3300.76144.51.2384.1780.764.9389.411.1083.5200.3320.763.1.3消力池长度计算i.水跃长度计算 正向：m 反向：mIi

11、.消力池长度计算 正向：m取=14.2m，消力池长度采用1:4的斜坡，平台宽度定为1m,长定为1m，故消力池长为L=14.2+1=15.2m 反向：m取=16.4m，消力池长度采用1:4的斜坡，平台宽度定为1m,长定为1m，故消力池长为L=16.4+1=17.4m。3.1.4消力池底板厚度计算 消力池底板厚度，按水闸设计规范计算。正向时的上游水深3.8m,下游水深2.3m，流量Q1=117.42m/s；反向时上游水深4.1m/s，下游水深2.6m，流量Q2=178.86m/s。消力池首端宽度b1=21.5m。 1）根据抗冲要求，消力池底板始端厚度t= 取0.2 表3.5计算工况过闸单宽流量q(

12、/s)闸孔泄水时的上下游水位差H（m）消力池底板厚度t(m)正向5.461.50.517反向8.321.50.6382）当消力池底板下有扬压力作用时，根据抗浮要求， 取1.1 表3.6 计算情况扬压力U(kPa)水重W(kPa)饱和容重rb(kN/m)消力池底板厚(m)正向上游49.4244.720.10.26下游45.7428.220.10.96反向上游55.847.620.10.45下游42.7231.220.10.63 综上考虑，消力池底板厚度取为1m。 消力池的构造，正向过水时首端宽度为21.5m，末端宽度为25.0m。反向过水时，首端宽度为21.5m,末端宽度为25.0m。内河侧翼墙

13、的扩散角为5.7，长江侧翼墙的扩散角为6.6。3.2海漫与防冲槽设计3.2.1海漫计算1） 海漫长度 （取10，属粉质黏土） 正向：m 取24m, 反向：m 取30m。2） 海漫构造 正向：海漫起始段设8m长浆砌块石水平段（设排水孔，间距2m，梅花型），后16m设干砌块石。在浆砌石段和干砌石段的连接处设置0.4m0.4m的混凝土格梗。海漫厚度取为40cm，下铺设20cm的砌石层，10cm厚的卵石，10cm厚的毛砂。 反向：海漫起始段设10m长浆砌块石水平段（设排水孔，间距2m，梅花型），后20m设干砌块石。在浆砌石段和干砌石段的连接处设置0.4m0.4m的混凝土格梗。海漫厚度取为40cm，下铺

14、设20cm的砌石层，10cm厚的卵石，10cm厚的毛砂。3.2.2防冲槽计算海漫末端单宽流量 图3-1 下游海漫末端断面图 （单位：m） 图3-2 上游海漫末端断面图 （单位：m）正向：/s反向：/s 表3.7海漫末端计算参数计算工况单宽流量(/s)河床水深(m)允许不冲流速(m/s)河床冲刷深度（m）正向3.972.30.575.36反向5.922.60.578.82其中 一般取防冲槽深度t=1.52.0m，此时槽顶高程与海漫末端齐平，而防冲槽底宽约为（12）t，上游坡度系数n=24,下游坡度系数m视施工开挖情况而定。 因此，防冲槽深度取值为2.0m，防冲槽底宽4.0m，上游坡度系数n=2，

15、石块坍塌在冲刷坑上游坡面所需要的面积。防冲槽下游的坡度系数m取为2，则防冲槽面积为（4+12）2/2=169.86。因此防冲槽设计符合要求。 正向情况 反向情况 图3-3 防冲槽构造 （单位：高程，m；尺寸，cm） 4闸基渗流计算4.1地下轮廓线布置及防渗长度确定渗流计算水位组合见表4.1 表4.1 渗流计算水位组合表计算情况挡水方向上游水位（m）下游水位(m)设计情况正向挡水3.80.49反向挡水3.07.25校核情况正向挡水3.80.4反向挡水3.07.61）防渗长度的拟定 防渗长度初拟值按下式计算 =C=84.6=36.8m式中：闸基防渗长度，包括水平段、铅直段及倾斜段上、下游最大水位差

16、(m) C允许渗径系数，按表6（水闸设计规范SL 265-2001表4.3.2）选用。本水闸为中粉质粘土。由表6查得允许渗径系数C=8。2)闸底板长度的初拟 满足闸室上部结构布置的要求：m L应为最大水深的1.52.5倍，则L为（11.4m19m） L应为上下游最大水位差的45倍，则L为（18.4m23m） 综上，底板的长度取为20m。 底板的厚度取1/51/8的闸孔净宽，闸孔净宽为6.5m,则底板厚度取1m。 齿墙深度取为0.5m，顺水流方向的宽度取为1m。4.2闸基渗流计算 地下轮廓线布置图如图4-1。 图4-1 地下轮廓线布置图 （单位：m） 由布置图计算防渗长度：L=0.4+0.5+0

17、.8+10+1+0.5+1+0.5+18+0.5+1+0.5+1+8+0.5+4=52.02m=36.8m 简化地下轮廓线并划分典型段如图4-2 图4-2 典型段划分图（单位：m）A. 有效深度的确定 地下轮廓线水平投影：=48.3m 地下轮廓线垂直投影：=1.76m 因5，则m 由于不透水层无限深，故取有限深度作为计算深度，则m。B.计算各段阻力系数及水头损失 表4.2段段别(m)T(m)L(m)各典型段阻尼系数计算公式：进、出口段内部垂直段内部水平段进口段0.421.840.445内部水平段0021.440.50.0625内部垂直段0.822.240.036内部水平段0.9022.2415

18、0.657内部垂直段0.2622.50.0116内部水平段0.26022.510.0519内部垂直段0.5230.0217内部水平段0.50.52380.317内部垂直段0.5230.0217内部水平段00.0822.510.0575内部垂直段0.0822.50.0036内部水平段00.822.4212.30.526内部垂直段0.822.420.0357内部水平段0021.620.50.062出口段0.422.020.445 各典型段的渗压水头损失按公式计算,具体计算见表4.3 表4.3各典型段渗压水头损失计算表（m）计算情况h1H2h3h4h5h6h7h8h9h10h11h12h13h14h

19、15(m)设计情况正向0.5350.0750.0430.7900.0140.0620.0260.3810.0260.0690.0040.6320.0430.0750.5353.31反向0.6870.0960.0561.0140.0180.0800.0330.4890.0330.0890.0060.8120.0550.0960.6874.25设计情况正向0.5490.0770.0440.8110.0140.0640.0270.3910.0270.0710.0040.6490.0440.0770.5493.4反向0.7430.1040.0601.0970.0190.0870.0360.5290.0

20、360.0960.0060.8790.0600.1040.7434.6 表4.3C.对出口处水头损失值进行修正，具体见表4.4 表4.4计算工况T设计正出0.421.6222.020.2550.1360.399反出0.421.4421.840.2560.1760.511校核正出0.421.6222.020.2550.1400.409反出0.421.4421.840.2560.1900.553各渗流角点处的渗压水头的计算见表4.5 表4.5各角点水头H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12H13H14H15H16设计情况正向3.312.6762.6012.5581.6691.655

21、1.5921.5661.0861.06 0.990.9860.2550.2120.1360反向00.1760.2720.3281.5121.531.611.643 2.3022.335 2.4252.4313.4133.4683.5634.25设计情况正向3.42.7492.6722.6281.7171.7031.6391.6121.1211.0941.0141.010.2610.2170.140反向00.1900.2950.3551.6361.6551.7421.7782.4912.5272.6232.6293.6923.7523.8564.6闸底渗透压力分布图 根据各角点处的渗压水头，作闸

22、底渗压水头力分布图如下图所示 图4-3 设计正向挡水时闸底透压水头分布图 （单位：m） 图4-3 设计反向挡水时闸底透压水头分布图 （单位：m） 图4-3 校核正向挡水时闸底透压水头分布图 （单位：m） 图4-3 校核反向挡水时闸底透压水头分布图 （单位：m） 计算渗透坡降和底板承受的渗透压力渗流坡降的计算 出口坡降按公式： 计算 水平坡降按公式： 计算 式中: 出口段渗流坡降值 水平段渗流坡降值 出口段修正后的水头损失值(m)； 底板埋深于板桩入土深度之和(m)； 水平段水头损失值(m)； 水平段长度(m)；具体结果如表4.6所示 表4.6部位名称计算情况上游消力池水平段闸室水平段下游消力池

23、水平段出口段设计情况正向0.0650.0330.0660.34反向0.0880.0450.0860.44校核情况正向0.0670.0340.0680.35反向0.0930.0480.0960.475允许坡降J0.250.250.250.50注：允许渗流坡降值由水闸设计规范SL265-2001，表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值 查得 由出口坡降与水平段坡降的计算表可知：实际渗流坡降都小于允许渗流坡降，故渗流出口稳定,产生渗透变形的可能性很小。4.3底板所承受的渗透压力的计算 根据以上4个渗透压力分布图计算渗透压力，闸底板总宽度为23.1m，以底板中心为矩心.具体计算见表4.7 表4.7

24、 渗透压力计算表计算情况算式渗透压力(kN)力臂(m)力矩(kNm)设计情况正9.8（0.99+1.655）200.523.15987.750.8385017.73反9.8（1.53+2.425）200.523.18953.330.7546750.81校核情况正9.8（1.703+1.014）200.523.16150.740.8455197.38反9.8（1.655+2.623）200.523.19684.540.7547302.145 闸室结构布置5.1 闸室底板 根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8,其

25、值约为1.02.0m，最小厚度不宜小于0.7m。4.3.9条规定齿墙深度采用0.51.5m初步拟定：闸室底板厚度取1.0m，顺水流方向的长度取=20m，齿墙深度取0.5m，齿墙底宽取1.0m，斜坡比取1:1。5.2 闸墩5.2.1 闸墩顺水流方向长度、闸墩高度闸墩长度的选定应满足两个因素： 闸墩长度应满足上部结构布置要要使闸室基底荷载强度顺水流方向的分布在各种工作条件下都比较均匀，避免闸室上下端产求，生过大的不均匀沉降而倾斜。根据工程经验，一般情况下该值等于底板长度，也可以大于底板长度，但伸出的闸墩悬臂长度一般不宜超过闸墩底板厚度的1倍。 初步拟定本挡潮闸闸墩的顺水流方向的长度与闸底长度相同，

26、为20m。闸墩高度根据水闸设计规范表4.2.4，挡水时水闸的安全超高取0.4m。闸墩顶部高程=设计水位+浪高+波浪中心至静水面距离+安全超高闸墩顶部高程=校核水位+浪高+波浪中心至静水面距离+安全超高取两者中的大值（规范实施指南4.2.4） 浪高和波浪中心至静水面距离的计算： 设计正向：计算风速=201.5=30m/s；风区长度D=1km,=3.8m,水闸级别为2级对应的波列累积频率为2% 设计反向：计算风速=201.5=30m/s；风区长度D=1km,=7.25m,水闸级别为2级对应的波列累积频率为2% 校核正向：计算风速=201.5=30m/s；风区长度D=1km,=3.8m,水闸级别为2

27、级对应的波列累积频率为2% 校核反向：计算风速=201.5=30m/s；风区长度D=1km,=7.6m,水闸级别为2级对应的波列累积频率为2%平均波高和平均波周期按莆田试验站公式计算，平均波长和波浪中心线超出计算水位的高度分别按下式计算 式中 平均波高； 计算风速（m/s）； 风区长度（m）； 风区内平均水深（m）； 平均波周期(s)。 平均波长（m） 闸前水深（m）； 波浪中心线超出计算水位的高度(m）)； 设计正向：平均波高=0.442m；波高=0.83m；平均波周期s；平均波长=13.264m；波浪中心线超出计算水位的高度=0.172m。因此，墩顶高程=3.8+0.83+0.172+0.

28、4=5.202m 设计反向：平均波高=0.466m；波高=1.00m；平均波周期s；平均波长=14.334m；波浪中心线超出计算水位的高度=0.220m。因此，墩顶高程=7.25+1.00+0.220+0.4=8.87m 校核正向：平均波高=0.442m；波高=0.83m；平均波周期s；平均波长=13.264m；波浪中心线超出计算水位的高度=0.172m。因此，墩顶高程=3.8+0.83+0.172+0.4=5.202m 校核反向：平均波高=0.467m；波高=1.00m；平均波周期s；平均波长=14.326m；波浪中心线超出计算水位的高度=0.220m。因此，墩顶高程=7.6+1.00+0.

29、220+0.4=9.22m 综合以上计算结果：闸墩顶高程取9.3m。5.2.2闸墩厚度、门槽位置和尺寸的拟定（1）根据水闸设计规范SL265-2001实施指南 4.2.13条规定：闸墩厚度应根据闸孔孔径、受力条件、结构工程和施工方法确定，平面闸门闸墩门槽处最小厚度不宜小于0.4m。兼做岸墙的边墩还应考虑承受侧向土压力的作用，其厚度应根据结构抗滑稳定性和结构强度的需要计算确定。混凝土和少筋混凝土闸墩的厚度约为0.91.4m。4.2.12条规定：闸墩的外形轮廓设计应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小、过流能力大的要求。上游墩头可采用半圆形，下游墩头采用流线形。 根据以上要求初步拟定：中墩厚度为1.0m

30、，边墩厚度为0.8m。上游墩头采用半圆形，下游墩头采用流线形。（2）根据水闸设计规范SL265-2001实施指南4.2.14条规定：工作闸门门槽应设在闸墩水流较平顺部位，其宽深比取1.61.8。根据管理维修需要设置的检修闸门门槽，其与工作闸门门槽之间的净距离不宜小于1.5m。当设有两道检修闸门门槽时，闸墩和底板必须满足检修期的结构强度要求。 初步拟定工作闸门的门槽深度取0.3m，宽度取0.5m。检修门槽深度取0.2m，宽度取0.3m。具体尺寸如图5-1所示边墩布置图及5-2所示中墩布置图。图51 边墩的平面布置图 （单位：mm）图52 中墩的平面布置图 （单位：mm）5.3 闸门5.3.1闸门

31、高度与形式与胸墙（1）闸门的高度取8m，故闸门顶的高程为8.0m,宽度为6.5m。（2）采用平面钢闸门，双吊点，配卷扬式启闭机，滚轮式支承。（3）闸门的具体结构及重力等见平面钢闸门设计。5.3.2闸门重量与启闭机的估算根据闸门与启闭机 露顶式平面闸门自重的估算经验公式：闸门自重 式中： H、B分别为孔口高度（m）及宽度（m）； 闸门行走支承系数；对滚动支承=0.81；材料系数：闸门用普通低合金结构钢材料时=0.8；当闸门高度5mH8m，=0.13则闸门自重为：闸门启闭所需的启门力的估算闸门启闭所需的启门力有近似公式式中： 启门力（kN）；闸门上的总水压力（kN）；闸门自重（kN）；计算结果如表

32、5.1所示 表5.1 闸门启闭所需的启门力和闭门力计算表计算情况(m)(m)b(m)(kN)(kN)(kN)校核反向3.07.66.51554.59.7510.566168.135.4 启闭机与工作桥5.4.1 启闭设备的初步选定 根据闸门与启闭机选定启闭机型号如下：闸门启闭机型号：QPQ-212.5双吊点启闭机、启门力25T 、自重2.57T、地脚螺栓的间距G=1455mm 、 吊点距1.87m。5.4.2 工作桥 本闸工作桥采用装配式结构，桥面置于两根纵梁上，纵梁净距取决于启闭机的活动范围约1.22.0m。此处取为1.4m。 横梁主要为安装启闭机而设置，其位置决定于启闭机的安装位置。启闭机

33、最大宽度为2m两边需同时留出0.61.2m的富裕宽度以供工作人员操作及设置栏杆之用,各0.3m的墙厚及预留。初步拟定桥面总宽度为3.5m。 工作桥高度视闸门型式、闸孔水面线而定。对平面闸门采用固定式启闭机时（不设胸墙）桥高=2倍门高+（1.01.5）m,富余高度。则工作桥主梁底缘高程=9.3+8+1=18.3m 具体尺寸如图5-3所示图5-3 工作桥构造图 （单位：高程，m；尺寸，cm；）5.5 交通桥 交通桥为C25钢筋混凝土铰接板桥，由于交通桥的标准是公路，双车道。则公路桥面宽度定为7m，两边人行道各为1m,栏杆的厚度取0.15m,交通桥总宽度为9m。桥面高程为9.8m，板厚0.5m。 图

34、5-4 交通桥构造图 （单位：高程，m；尺寸，cm；） 交通桥的具体尺寸如图5-4所示。5.6 工作便桥 本工程设置工作便桥的目的是为了闸门启闭时放下工作闸门，挡住上游来水，方便闸门吊出闸室进行检修。工作便桥取为1.2m，厚度取为0.3m，工作便桥的面板高程为9.3m。5.7 分缝与止水 本水闸孔数为3，可不设分缝。5.8 闸室布置图 闸室具体布置见图5-5所示 图5-5 闸室结构布置图 （单位：高程，m；尺寸，cm；）6 闸室稳定计算 根据水闸设计规范取闸室的沉降缝之间的典型段作为计算对象，底板顺水流方向长度20m，底板计算宽度23.1m。闸室荷载主要有闸室自重、水重、浮托力、渗透压力、水平

35、水压力、浪压力。具体荷载计算如下。6.1 自重取混凝土重度为25kN/m3，闸室结构自重具体计算见表6.1表6.1 闸室结构自重计算表（以底板底面中心点为矩心）构件名称算式重力（kN）力臂（m）力矩（kNm）底板201+20.5（1+1.5）0.523.12512271.900闸墩（3.140.52+191-20.30.2-20.50.3）9.3225+（3.140.820.5+18.40.8-0.30.2-0.50.3）9.322516219.10.13-2108.5交通桥（23.10.57+20.1521.222）2520513.5-7178.5工作桥（0.1+0.2）0.80.5+0.3

36、0.7223.125+0.30.51.461225+1.460.580.12225+0.1521.222225459.33.451584.6排架2（290.4）+2（290.5）258103.452795工作便桥（1.20.323.1+20.1521.222）25237.66.61568.2闸门10.569.813310.83.451072.3启闭设备2.5739.8175.63.45260.8合计32435.3-2006.1（*力矩以逆时针为正）6.2 水重（1）水位组合水重计算水位组合见表6.2 表6.2 稳定计算水位组合表计算情况挡水方向闸上水位闸下水位设计情况正向挡水3.8m0.49m

37、反向挡水3.0m7.25m校核情况正向挡水3.8m0.4m反向挡水3.0m7.6m(2)根据上下游水深分别计算其水重，该水闸的底板高程为0.0m，闸室水重具体计算见表6.3 表6.3 闸室水重计算表（以底板底面中心点为矩心）计算情况算式水重（kN）力臂（m）力矩（kNm）设计正向上游水重103.819.56.34668.36.8531978下游水重100.4919.513.21261.263.40-4288设计反向上游水重103.019.56.33685.56.8525246下游水重107.2519.513.218661.53.40-63449校核正向上游水重103.819.56.34668.

38、36.8531978下游水重100.419.513.21029.63.40-3501校核反向上游水重103.019.56.33685.56.8525246下游水重107.619.513.219562.43.40-66512（*力矩以逆时针为正）6.3 浮托力计算（1） 浮托力的计算 根据水力学原理计算浮托力，该水闸的底板高程为0.0m，底板底面高程为-1.0m。计算宽度为23.1m。具体计算见表6.4。 表6.4浮托力计算表（以底板底面中心点为矩心）计算情况算式浮托力(kN)力臂(m)力矩（kNm)设计正向14.92023.1+(1+1.5)50.5223.17172.5500设计反向4020

39、23.1+(1+1.5)50.5223.118768.7500校核正向142023.1+(1+1.5)50.5223.16756.7500校核反向402023.1+(1+1.5)50.5223.118768.7500（*力矩以逆时针为正） （a） （b） （c） （d） (a)设计正向 (b)设计反向 (c)校核正向 (d)校核反向 图6-1 各种工况的浮托力分布图 （单位：m）（2） 渗透压力的计算 渗透压力分布图在渗流计算时已画出，根据渗透压力分布图计算闸底板的渗透压力，该水闸的计算宽度为23.1m。渗透压力的具体计算见表6.5。 表6.5计算情况算式渗透压力(kN)力臂(m)力矩(kNm

40、)设计情况正10（0.99+1.655）200.523.16109.950.84-5132反10（1.53+2.425）200.523.19136.050.756852校核情况正10（1.703+1.014）200.523.16276.270.85-5335反10（1.655+2.623）200.523.19882.180.7574126.4 水平水压力（1）水位组合 水平水压力水位组合见表6.6 表6.6 稳定计算水位组合表计算情况挡水方向闸上水位闸下水位设计情况正向挡水3.8m0.49m反向挡水3.0m7.25m校核情况正向挡水3.8m0.4m反向挡水3.0m7.6m（2）上、下游水平水压

41、力与上下游水位有关，其大小分布见图。 图6-2 水平水压力分布图（设计正向，单位：m） m mw 图6-3 水平水压力分布图（设计反向，单位：m） m 图6-4 水平水压力分布图（校核正向，单位：m） m 图6-5 水平水压力分布图（校核反向，单位：m） m m 表6.7 水平水压力计算表（以底板底面中心点为矩心）计算情况水平水压力（kN）力臂（m）力矩(kNm)设计正向P11941.6-2.07-4019P21002.1-0.07-70P372.10.9669P4622.30.0531反向P11257.8-1.8-2264P21466.4-0.08-117P36583.83.2221200P

42、41954.30.08156校核正向P11941.6-2.07-4019P2993.8-0.07-70P356.60.9353P4605.70.0424反向P11257.8-1.8-2264P21498.3-0.08-120P37208.43.3324004P42024.90.08162（*力矩以逆时针为正）6.5 浪压力波浪要素计算：表6.8 波浪要素计算（先前已算得）计算情况(m)(s)(m)(m)(m)设计情况正向3.82.9500.8313.2640.172反向7.253.0301.0014.3340.220校核情况正向3.82.9500.8313.2640.172反向7.63.033

43、1.0014.3260.220由水闸设计规范其他波浪要素与浪压力按以下公式计算：（一）临界水深：（二）当且时，为深水波，此时单位长度上的浪压力为： H挡水建筑物迎水面的水深（m）（三）当且时，为浅水波，此时单位长度上的浪压力为： 建筑物底面处的剩余浪压力强度()深水波计算（反向挡水）（1） 设计反向 图6-6 浪压力分布图（设计反向，单位：m）kN/mkN e=0.22+7.25+1=8.47m（2）校核反向 图6-7 浪压力分布图（校核反向，单位：m）kN/mkN e=0.22+7.16+1=8.38m浅水波计算（正向挡水）（1）设计正向 图6-8 浪压力分布图（设计正向，单位：m）kN/k

44、N/ e=0.172+3.8+1=4.972mkN（1)校核正向 图6-9 浪压力分布图（校核正向，单位：m）kN/kN/ e=0.172+3.8+1=4.972mkN6.6 地震力 地震区水闸设计烈度为6不超过7，无需进行抗震设计。6.7 闸室荷载汇总闸室荷载汇总见表6.9 表6.9 闸室荷载汇总表闸室挡水方向荷载名称正向挡水反向挡水竖向力(kN)水平向力(kN)力矩(kNm)竖向力(kN)水平向力(kN)力矩(kNm)设计情况自重32435.3-2006.132435.3-2006.1水重5929.562769022347-38203浮托力-7172.550-18768.750渗透压力-6

45、109.95-5132-9136.056852水平水压力2249.3-3989-5813.918975浪压力587-2918.6-10108554.7合计25082.362836.313644.326877.5-6823.9-5827.4校核情况自重32435.3-2006.132435.3-2006.1水重5697.92847723247.9-41266浮托力-6756.750-18768.750渗透压力-6276.27-5335-9882.187412水平水压力2273.1-4012-6477.221782浪压力587-2918.6-10098455.4合计25100.182860.114

46、205.327032.27-7486.2-5622.7注：表中竖向力以向下为正，水平力以指向下游为正，力矩以逆时针向为正。6.8 闸室的抗滑稳定计算 按公式计算，查水工建筑物表7-8，f取0.250.35 Kc沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数； 闸室基底面与地基之间的摩擦系数；本工程为0.35 作用在闸室上的全部竖向荷载（kN）； 作用在闸室上的全部水平向荷载（kN）； 表6.10 抗滑稳定计算表计算情况WPKCKC设计情况正向挡水25082.362836.33.101.30反向挡水26877.56823.91.381.30校核情况正向挡水25100.182860.13.071.15反向挡水27

47、032.277486.21.261.156.9 地基稳定验算 地基应力计算,其中A=23.120=462，m，一般松软地基=1.52.0表6.11 基底压力不均匀系数计算表计算情况WM设计情况正向挡水25082.3613644.345.4363.1554.291.391.5反向挡水26877.55827.454.3961.9658.181.141.5校核情况正向挡水25100.1814205.345.1163.5554.331.411.5反向挡水27032.275622.754.8662.1658.511.131.5完建32435.32006.168.9071.51140.411.041.5注

48、：表中不均匀系数 由计算结果可知各种工况下的基底压力不均匀系数都满足要求6.10闸室地基承载力计算 一般要求 经查水闸设计规范，标准贯入击数（N=5）与地基承载力的相关关系图，得p=100kpa.对照表6.11，显然满足地基承载力要求。 7 闸墩结构计算计算基本假定：1）把闸墩看作固接于底板上的悬臂梁，按材料力学偏心受压构件计算；2）闸墩沿水流方向（即纵向）的惯性矩很大，墩底水平截面上的垂直正应力一般可不予校核。但为了计算门槽应力，必须先计算出垂直应力及剪应力。3）闸墩门槽处截面较小，故在门槽垂直截面上的应力应予校核。门槽截面处应力属于弯曲受拉状态，计算时可从闸墩与底板的截面处切开，把墩底截面

49、上的垂直正应力和剪应力作为外荷载作用于闸墩上，再在闸墩的门槽处切开，在所有外荷载（闸墩自重、上部荷载重、水压、浪压、墩底正应力、剪应力等）作用下，按偏心受拉构件，用材料力学方法进行计算。4）一般验算闸墩底部正应力，闸墩按构造配筋；按偏心受压构件配筋。7.1闸室地基承载力计算 （1）运用情况（纵向计算）：闸墩两侧闸门皆关闭，闸墩承受最大水头时水压力、自重与上部结构重量。 图7-1 （校核反向，单位：m） 设计水位或校核水位中，产生最大的上下游水位差的情况为： 表7.1计算情况上游水位（m）下游水位（m）校核反向3.07.6 上游水平水压力 下游水平水压力 表7.2 纵向计算计算情况荷载竖向力（kN）水平力（kN）力矩（kNm）校核（反向）闸墩自重4502.40上部结构重量1121.9-519.18水压力1828.55149.7合计5624.31828.54630