涵江泄水闸毕业设计.doc

河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 1 页 共 50 页河海大学成人教育学院毕 业 设 计题目：函江泄水闸毕业设计作作 者者:高学学 号：号：专专 业业:水利水电工程班班 级级:BH084祝学弟学妹毕业快乐呵呵呵指导教师：指导教师： 2010 年 11 月孙学智刑广彦河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 2 页 共 50 页目目 录录前 言.........................................................................................................................................................31 综合说明................................................................................................................................................41.1 工程概况...........................................................41.2 设计依据...........................................................41.3 毕业设计成果（泄水闸）.............................................51.3.1 枢纽总体布置 ..................................................51.3.2 水闸设计......................................................52 水文...........................................................................................................................................................92.1 流域概况............................................................92.2 气象................................................................92.3 洪水................................................................93 工程地形、地质..................................................................................................................................103.1 闸址地形..........................................................103.2 闸址地质..........................................................103.3 当地建筑材料......................................................103.4 地震烈度..........................................................104 工程布置及建筑物............................................................................................................................114.1 设计依据...........................................................114.1.1 工程等级及建筑物级别..........................................114.1.2 设计基本资料..................................................114.2 工程总体布置.......................................................124.2.1 船闸的布置....................................................134.2.2 水电站的布置..................................................134.2.3 泄水闸的布置..................................................134.3 主要建筑物（泄水闸）...............................................144.3.1 闸孔设计 ......................................................144.3.2 消能防冲设计..................................................174.3.4 闸室的布置....................................................284.3.6 闸室底板结构计算..............................................434.3.7 两岸连接建筑物设计............................................47河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 3 页 共 50 页前前 言言对于修建的水闸，闸址的选择十分的重要。

下面关于水闸闸址的选择做一下说明：1. 闸址应根据水闸的功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地质、水流、潮汐、泥沙、冻土、冰清、施工、管理、周围环境等因素，经技术经济比较后选定2. 闸址宜选择在地形开阔、岸坡稳定、岩石坚实和地下水水位较低的地点闸址宜优先选用地质条件良好的天然地基，避免采用人工处理地基3、节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段，经技术经济比较后也可选择在弯曲河段裁弯曲直的新开河道上4、进水闸、分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道顶点稍微偏下游处，但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护重要城镇的下游堤段5、排水闸（排涝闸）或泄水闸（退水闸）闸址宜选择在地势低洼、出水通畅处，排水闸（排涝闸）闸址宜选择在靠近主要涝区和容泄区的老堤堤线上6、挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近宜闸址泓滩冲淤变化较小，上游河道有足够的蓄水容积的地点7、若在多支流汇合口下游河道上建闸，选定的闸址与汇合口之间宜有一定的距离8、若在平原河网地区交叉河道附近建闸，选定的闸址宜在距离交叉河口较远处9、若在铁路桥或Ⅰ、Ⅱ级公路桥附近建闸，选定的闸址与铁路桥或Ⅰ、Ⅱ级公路桥的距离不宜太近。

10、选择闸址应考虑材料来源、对外交通、施工导流、场地布置、基坑排水、施工水电供应等条件11、选择闸址应考虑水闸建成后工程管理维修和防汛抢险等条件12 选择闸址还应考虑下列要求：占用土地和拆迁房屋少尽量利用周围已有公路、航运、动力、通信等公用设施有利于绿化、净化、美化环境和生态环境保护有利于开展综合经营河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 4 页 共 50 页1 1 综合说明综合说明1.11.1 工程概况工程概况函江位于我国华东地区流向自东向西北，全长 375km，流域面积 176 万 km2，是鄱阳湖水系的重要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含砂量小，对充分开发这一地区的航运具有天然的优越条件流域内有耕地 700 多万亩，矿藏资源十分丰富，工矿企业较发达，有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材轻工原材料及销售地大部分在长江流域各省、市地区，利用水运的条件十分优越流域梯级开发后，将建成一条长 340km 通航千吨级驳船的航道和另一条长 50km 通航 300 吨级驳船的航道，并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的上游水路运输网。

同时也为沿江各县市扩大直流灌溉创造有利条件对促进沿河地区的工农业发展具有重要的作用，社会和经济效益十分显著本工程以航运为主体，兼任泄洪、发电、灌溉、供水和适应战备需要的综合开发工程本次毕业设计主要对枢纽总体布置方案进行定性的论证和对枢纽中的泄水闸进行全面的结构选型设计由于设计时间短、任务重，在毕业设计报告编制过程中，得到了郭振宇、刑广彦等指导老师的大力支持和帮助，在此谨表示感谢1.21.2 设计依据设计依据1、 函江枢纽毕业设计任务书；2、《水闸设计规范》(SL265─2001)；3、《水力计算手册》（武汉水利电力学院水力学教研室编）4、《水工设计手册》第6册过坝与泄水建筑物；5、《水工钢筋混凝土设计手册》1999年；6、《水利水电钢闸门设计规范》DL/T 5039-95；7、《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）8、《水利水电工程专业毕业设计指南》2008年9、《水利水电工程毕业设计任务书》河海大学水电学院河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 5 页 共 50 页1.31.3 毕业设计成果（泄水闸）毕业设计成果（泄水闸）1.3.1 枢纽总体布置根据《水闸设计规范》SL265-2001 第 4.1.6 条规定：水闸枢纽中的船闸、泵站或水电站宜靠岸布置，但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧，船闸、泵站或水电站与水闸的相对位置，应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求。

因此，本设计在枢纽布置时，将泄水闸布置在河床中间，船闸布置在左岸，水电站布置在右岸其中：泄水闸每孔净宽 10m，共 35 孔，高 12m，直升式平板钢闸门控制，闭闸时拦截江流，稳定上游水位，开闸时泄水，排沙防淤设计流量 9540m3/s，校核流量12350m3/s船闸 1 座，闸室有效长度为 135m，净宽 12m，槛上水深 2.5m，闸室顶高程24.0m，底高程 10.5m闸上公路桥设在上闸首的上游端水电站厂房宽 15m(顺流向)，长 36.2m厂房地面高程 24.5m，水轮机安装高程10.5m水电站设计水头 3.5m，最高水头 7.0m，最大引用流量 225m3/s，总装机3×2200KW站上公路桥设在厂房的上游端1.3.2 水闸设计1、水闸水力设计1)、堰型、堰顶高程闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰） 拟定闸底板顶高程为 13.0m2)、水闸总宽度闸室总宽度：10×35+36×1.6=407.6m2、水闸消能防冲设计1)、消力池消力池采用钢筋砼结构，深 1.45m，消力池长 L=20.8m，厚度 0.8m2)、海漫海漫长度 L=40m，海漫水平段长 15m，采用 60cm 厚钢筋混凝土浇筑，斜坡段长25m，1:10 放坡，采用 60cm 厚浆砌块石砌筑。

河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 6 页 共 50 页3)、防冲槽 防冲槽采用梯形断面，槽深 2.5m，槽底宽 10m，上游设 C20 钢筋砼齿槽，厚50cm，下游坡比为 1：2.0，单宽体积为 37.5m2，冲刷坑采用抛石合金钢网石兜抛石处理3、闸室布置1)、闸室结构闸室采用开敞式布置，钢筋砼 U 型结构，闸门选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上布置净 7m 交通桥，两侧人行道 2×1.0m，总宽 9.0m、宽 4m 工作桥和启闭房，启闭房宽 11.0m，底板长度取 20m底板采用整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为 20m，顶高程为13.0m，闸底板厚 1.5m 闸墩长度采用与底板同长 20m， 检修门槽深 25cm，宽 30m；工作门槽深 40cm，宽 60cm闸墩上下游端部均采用半圆形墩头 闸墩顶高程为 25.0m闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为 50cm，中墩厚度取1.6m，缝墩厚度为 2×0.8m，边墩厚度为 1.6m公路桥布置在闸门上游侧，公路桥载重按汽-20 设计，挂 100 校核，双车道桥面净宽 7.0m，两侧人行道 1×1.0m，总宽 9.0m。

公路桥采用 T 型结构，梁底高程为25.0m，梁高 1.0m，梁腹宽 0.2m，梁翼宽 1.6m，用 5 根组梁组成，两侧人行道为悬壁式2)、上下游翼墙上游连接采用扶壁式翼墙，圆弧连接，半径为 20m，下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接，扩散角为 8°，圆弧半径为 20m上游翼墙顶标高为 25.0m，下游翼墙顶标高为 25.0m4、闸基防渗排水设计由于本工程闸址地基主要由砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施铺盖采用 C25 钢筋砼结构，长 20m铺盖与闸底板之间设水平止水在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水；消力池末端依次铺设碎石垫层和无纺土工布反滤，排水孔孔径 15cm，间距 1.5m，呈梅花形布置，顺水流方向长度为 7.5m河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 7 页 共 50 页5、闸门及启闭机设计1)、闸门根据门顶高程及闸底标高，确定平面钢闸门高为 7m，闸门净宽 10m，毛宽10.6m2)、启闭机启闭机型号：QPQ2×3006、闸室稳定计算1)、闸室整体稳定水闸整体稳定分别对完建期、正常运用期及非常运用期三种工况进行闸室的偏心距、基底应力、基底应力的不均匀系数及沿闸室底面的抗滑稳定系数计算，均满足规范要求。

2)、闸室沉降计算经分析，本次不必计算闸室的沉降量7、闸底板配筋经计算，面、底层钢筋均按 Φ25@200 配置8、两岸连接建筑物设计采用扶壁式挡土墙，上游翼墙顶高程 25.00m，底高程 12.00m下游翼墙顶高程25.00m，底高程 10.55～12.00m上游挡墙高 13.0m，挡墙壁厚 1.0m，墙身垂直，墙身高 12m，墙底板厚 1.0m下游挡墙高 13～14.45m，挡墙壁厚 1.0m，墙身高度12～13.45m，底板厚度 1.0 m翼墙两侧设置 1.0×1.0m 腋角，两侧悬挑 4m，底板总宽 11m上游翼墙长 30m，下游翼墙长 36.8m翼墙采用 C25 钢筋砼浇筑上游护坡，顶高程为 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比为 1:3，40cm 厚浆砌块石护坡下游护坡，顶高程为 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比为 1:3，40cm 厚浆砌块石护坡9、水闸特性表综上所述，水闸特性表（表 1-1）如下：河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 8 页 共 50 页表 1-1 水闸特性表工程级别Ⅲ等工程主要建筑物 3 级次要建筑物 4 级建筑物级别临时建筑物 5 级设计洪水P=2%设计依据校核洪水P=0.33%正常水位19.00灌溉水位19.50设计流量10000m3/s设计洪水位23.40m校核流量12350m3/s基础资料水文条件校核水位23.80m净宽10×35m总宽407.6m闸底板长 20m,厚 1.5m闸室底高程13.0闸室顶高程25.0中墩厚 1.6m缝墩厚 2×0.8m边墩厚 1.6m闸墩顶高程为 25.0工作桥4.5m交通桥7m+1×2m水闸闸室闸门板钢,净宽 10m,高 7m上游护底厚 60cm,L=10m铺盖厚 60cm,L=20m消力池d=1.45m,L=15m海漫厚 60cm,L=40m防冲槽深 2.5m,底宽 10m上游翼墙圆弧连接,顶高 25.0m主要建筑物上下游连接段下游翼墙八字型,顶高 25.0m河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 9 页 共 50 页上游护坡底高 13.0m,顶高 25.0m下游护坡底高 13.0m,顶高 25.0m河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 10 页 共 50 页2 2 水文水文2.12.1 流域概况流域概况函江位于我国华东地区。

流向自东向西北，全长 375km，流域面积 176 万 km2，是鄱阳湖水系的重要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含砂量小2.22.2 气象气象本流域属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，雨水充沛洪水期多年平均最大风速为 20.7m/s2.32.3 洪水洪水经计算，各设计频率洪水流量及相应坝下水位见表 1-2表 1-2 洪峰流量及相应坝下水位表设计频率（%）0.33220洪峰流量 Q（m3/s）1235095405730坝下水位 H下（m）23.8023.4022.25水位流量关系曲线见表 1-3表 1-3 水位流量关系曲线水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）145020320015300214140166502253401712002377001818002413800192480河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 11 页 共 50 页3 3 工程地形、地质工程地形、地质3.13.1 闸址地形闸址地形闸址左岸与一座山头相接，山体顺水流方向长 700 米，垂直水流方向长 2000 米，山顶主峰标高 110 米，靠岸边山顶标高 65 米；山体周围是河漫滩冲击平原，滩面标高18.5～20.0 米；沿河两岸筑有防洪大堤，堤顶宽 4 米，堤顶标高 24.5 米；闸址处河宽 700 米，主河槽宽 500 米，深泓区偏右，河床底标高 13.0～13.0 米，右岸滩地标高18.5 米。

3.23.2 闸址地质闸址地质闸址河床土质，主要由砂砾卵石层组成，表层为中细砂层，层厚 2～5 米，左厚右薄并逐渐消失；河床中层主要是砂砾卵石层，卵石含量 30%～50%，粒径 2～13 厘米，层厚 10～20 米，属于强透水层，渗透系数 K=1.84×10-1～5×10-2（cm/s） ，允许坡降J=0.15～0.25；河床底层为基岩，埋深标高从左标高 10 米向右标高 15 米以下，其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩河床土质资料如下：中砂：Dr＝0.6，E0=310kg/cm2，N63.5=20；砂砾石：Dr＝0.66，E0=360kg/cm2；3.33.3 当地建筑材料当地建筑材料块石料：在闸址左岸的山头上有符合质量要求的块石料场，其储量 50 万立方米，平均运距 1.0 公里砂砾料：闸址上、下游均有宽阔的冲积台地，有大量的砂、砾料，可满足混凝土的粗、细骨料之用，运距 3～5 公里，且水运极为便利土料：闸址上游约 2 公里有刘家、八圩土料场，储量丰富，符合均质土坝质量要求，还有可作为土坝防渗体的粘性土，其质地良好3.43.4 地震烈度地震烈度根据中国地震烈度区划图，本地区地震基本烈度为Ⅵ度，不考虑地震设防。

河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 12 页 共 50 页4 4 工程布置及建筑物工程布置及建筑物4.14.1 设计依据设计依据4.1.1 工程等级及建筑物级别函江枢纽的主要建筑物有船闸、泄水闸和水电站三部分组成船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计水电站总装机为 6600Kw，设计水头为 3.5m，水闸的泄洪能力为 13000m3/s根据《毕业设计任务书》，本工程为三等工程，主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计　根据《毕业设计任务书》 ，泄水闸的设计洪水标准为 50 年一遇，校核洪水标准为300 年一遇，最大通航洪水标准为 5 年一遇4.1.2 设计基本资料一、水位正常蓄水位：19.0m灌溉水位：19.5m设计洪水 Q2%=9540m3/s，相应闸下水位 H下=23.4m校核洪水 Q0.33%=9540m3/s，相应闸下水位 H下=23.8m二、计算水位组合1、闸孔净宽计算水位设计洪水 Q2%=9540m3/s，相应闸下水位 H下=23.4m；设计水位差△H＝0.25m（H上＝23.65m） ；校核洪水 Q0.33%=9540m3/s，相应闸下水位 H下=23.8m；计算闸上雍高水位 H上（供墩顶高程用） ；2、消能计算水位闸上水位 H上＝19.5m；闸下水位 H下＝14.5m；下泄流量：以闸门开启度 e＝0.5m、e＝1.0m 以及全开时的泄量。

3、闸室稳定计算水位（关门）河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 13 页 共 50 页闸上设计水位 H上＝19.5m，H下＝14.5m；闸上校核水位 H上＝20.0m，H下＝14.5m；三、地震设防烈度本地区地震基本烈度为Ⅵ度，不考虑地震设防四、安全系数1、安全超高　水闸为3级混凝土建筑物，根据《水闸设计规范》（SL 265─2001）安全超高下限值：泄洪时 0.7m(设计洪水位)，0.5m(校核洪水位)；关门时 0.4m(设计洪水位)，0.3m(校核洪水位) 2、抗滑稳定安全系数 土基上的3级混凝土建筑物，基本组合（设计）为1.25；特殊组合（核校）为1.1五、其它资料1、单孔净宽：8～12m； 2、门型结构：平面钢闸门；3、闸门类型：直升门；4、底板与中砂的摩擦系数 f＝0.4；5、闸孔的允许单宽流量 q＝30m3/s/m；六、公路桥公路桥载重按汽-20 设计，挂-100 校核，双车道桥面净宽 7.0m，两侧人行道2×1.0m，总宽 9.0m，采用 T 型结构梁高 1.0m，梁腹宽 0.2m，梁翼宽 1.60m，用 5根组梁组成，两侧人行道为悬臂式，每米延长重量按 8T/m 计。

4.24.2 工程总体布置工程总体布置函江枢纽的主要建筑物有船闸、泄水闸和水电站三部分组成船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计水电站总装机为 6600Kw，设计水头为 3.5m，水闸的泄洪能力为 13000m3/s根据设计任务书提供的地形地质资料，以及功能要求，枢纽总体布置如下：河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 14 页 共 50 页4.2.1 船闸的布置船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计船闸布置在函江的左岸，船闸本身由三部分组成：上游引航道、闸室和下游引航道上游引航道：长度不小于 5 倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为 91m，故上游引航道的长度为 455m，设计时取为 500m；上游引航道的底宽度为 35m，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用 1：2.5；上游引航道的底高程为 15.0m下游引航道：长度不小于 5 倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为 91m，故下游引航道的长度为 455m，设计时取为 600m；下游引航道的底宽度为 35m，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用 1：2.5；下游引航道的底高程为 11.0m。

闸室：闸室的长度为 135m，宽度为 12.0m；闸室的顶高程为 24.0m，底高程为10.50m上下闸首控制船只的进出4.2.2 水电站的布置考虑河床的主槽比较靠近右岸，上下游不容易发生淤积，为最大的可能提高水电站的出力，发挥水电站的效益，将水电站布置在函江的右岸水电站的厂房的平面尺寸：主厂房的长度为 48.0 米，上下游方向的宽度为 36.20米，主厂房总高度为 32.0 米水轮机的型号为：GE(F02)-WP-380发电机的型号为：SFG200-70/3960总装机：3×2200KW设计水头：3.5m最高水头：7.0m最小水头：2.0m最大引用流量 225m3/s4.2.3 泄水闸的布置泄水闸布置在水电站和船闸之间泄水闸主要有三部分组成：上游连接段、闸室段和下游连接段河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 15 页 共 50 页4.34.3 主要建筑物（泄水闸）主要建筑物（泄水闸）4.3.1 闸孔设计水闸闸孔设计主要是确定闸孔型式、尺寸河设置高程，以保证水闸在设计水位组合情况下有足够的过流能力一、堰型和堰顶高程确定根据设计任务书提供的资料显示，函江流域水面平缓，含砂量少，本水闸的主要功能为挡水灌溉和泄水，故本次设计采用堰流式闸室，堰型采用无槛宽顶堰。

这种型式闸室对于泄洪较为有利，它能使闸前漂浮物随着水流下泄，而不会阻塞闸孔而影响泄洪根据资料提供的地形图，考虑水闸的运行、河道冲刷淤积以及闸孔允许单宽流量和工程造价等因素，本次设计取堰顶高程与河床底高程齐平为 13.0m二、闸孔净宽计算、泄流能力校核1、水位Q2%＝9540m3/s，H上＝23.65m，H下＝23.40m；Q0.33%＝12350m3/s，H上＝24.10，H下＝23.80m；2、闸孔净宽计算闸孔总净宽的确定，主要涉及两个问题：一个是过闸单宽流量的大小；另一个是闸室总宽度与河道总宽度的关系如果采用的闸孔总净宽过小，使过闸单宽流量过大，将增加闸下游消能布置的困难，甚至影响水闸工程的安全；反之，如果采用的闸孔总净宽过大，使过闸单宽流量过小，工程量加大，造成浪费根据设计任务要求，闸孔允许单宽流量不大于 30m3/s，初步拟定闸孔总净宽为0.7 倍主河槽宽为 350m，闸孔分成 35 孔，每孔宽 10m，中墩厚 1.6m，缝墩厚 0.8m水闸底板为无槛宽顶堰，闸孔泄流能力计算公式（计算示意图图 1-1）如下：河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 16 页 共 50 页图 1-1 (《水闸设计规范》以下简称《规范》附 A）23002 HgmBQ式中：Q——过闸流量（m3/s） ；σ——淹没系数，根据上下游的堰上水深查得；ε——侧收缩系数；单孔闸时 ε=1-0.171*（1- b0/bs）*（b0/bs）1/4 (A.0.1-2)多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 ε=εz*（N-1）*εb (A.0.1-3)εz=1-0.171*〔1-b0/(b0+dz)〕*〔b0/(b0+dz)〕1/4 (A.0.1-4)εz=1-0.171*〔1-b0/(b0+dz/2+bb)〕*〔b0/( b0+dz/2+bb)〕1/4 (A.0.15-A)m——流量系数；B0——闸孔总净宽（m） ； H0——堰顶以上上游总水头（m） 。

b0——闸孔净宽（m）bs——上游河道一半水深处的宽度（m）N——闸孔数εz——中间孔侧收缩系数dz——中间墩厚度（m）εb——边闸孔侧收缩系数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）①堰上总水头 H0H1（上游水头）=23.65－13.00=10.65mHs（下游水头）=23.40－13.00=10.40m行近流速 V0=Q/A=9540/[700×(23.65－13.00)]＝1.28m/sH0=H1+V2/2g=10.65+1.282/(2×9.81)=10.73m河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 17 页 共 50 页②淹没系数 σhs/H0=10.4/10.73=0.969查《规范》附表 A.0.1-2，得 σ＝0.556；③流量系数 m按 P/H0=0 查表得 m＝0.385；④侧收缩系数 ε水闸中墩厚度取为 1.6m，缝墩取 0.8m，根据《规范》附录 A.0.1-3 公式计算得 ε=0.860根据以上公式可以试算出闸孔总净宽=9540/(0.556×0.860×0.385×4.429×10.733/2)=332.9m23002 HgmQB一般来说，采用的闸孔总净宽要略大于计算值，本次设计闸孔总净宽取 350m，相应单宽流量为 27.26m3/s/m，小于闸孔允许单宽流量 30 m3/s/m，满足要求。

但校核工况下，水闸单宽流量为 35.28m3/s/m，大于闸孔允许单宽流量[q]=30m3/s/m，若本次设计水闸总净宽以校核工况下通过闸室的单宽流量为控制，水闸规模将偏大，工程量加大，与消能工造价比较而言，会造成浪费校核工况稍大于允许单宽流量，可能会出现局部破坏，但只要工程消能防冲设施得当，个人认为是能满足工程安全运行要求因此，经综合考虑本次设计水闸总净宽取 350m，闸孔总数为 35 孔，单孔净宽为10m根据规范的要求，中墩厚取 1.6m，缝墩厚取 0.8m因此水闸总宽度为：B=350+36×1.6=407.6m3、校核工况上游水位根据水闸泄流能力计算公式，可以试算出校核情况下的上游水位设△H＝0.3m，则 H上＝23.80+0.3＝24.1m；hs=23.80－13.00=10.80m；行近流速 V0=Q/A=12350/[700×(24.10－13.00)]＝1.59m/s；H0=H+V2/2g=(24.1－13.0)+1.592/(2×9.81)=11.23m；hs/H0=10.80/11.23=0.9617，查《规范》附表 A.0.1-2 得 σ＝0.600；河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 18 页 共 50 页按 P/H0=0 查表 2.1 得 m＝0.385；ε＝0.860；Q试＝Bσεm(2g)0.5·H3/2=350×0.600×0.860×0.385×(2×9.81)0.5×11.233/2=11589m3/s< Q0.33%＝12350m3/s； 假设不符，重新假设试算。

经试算，当△H＝0.40m 时，Q试≈Q0.33%＝12350m3/s相应上游洪水位 H上=24.20m4.3.2 消能防冲设计消能防冲设计主要包括消能防冲设备形式的选择、以及各种消能设施尺寸设计和上下游两岸护坡的设计本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定长度的海漫，海漫末端设置柔性防冲槽一、消力池尺寸拟定1、消能水力计算消能计算水位：H上＝19.5m，H下＝14.5m；1）单宽流量计算a．e=0.5m e/H=0.5/6.5=0.077<0.65，为孔口出流根据上、下游水位可假定为自由出流根据孔流公式：q=μ0e(2gH0)1/2其中 μ＝0.60－0.176e/H （《水计算手册》3-3-6 水利出版社）＝0.60－0.176×0.5/6.5=0.586；因孔流状态 e 很小，行近流速 V0较小，在计算时可不计入，即 H0≈H，因此，q=μ0e(2gH)1/2＝0.586×0.5×(2×9.81×6.5)1/2＝3.31m3/s/m；b．e＝1.0me/H=1.0/6.5=0.154<0.65，为孔口出流根据上、下游水位可假定为自由出流μ0＝0.60－0.176e/H 河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 19 页 共 50 页＝0.60－0.176×1.0/6.5=0.573；q=μ0e(2gH)1/2＝0.573×1.0×(2×9.81×6.5)1/2＝6.47m3/s/m；c．闸门全开出流情况属堰流。

q＝σ·ε·m·(2g)0.5·H3/2 ＝1.0×0.86×0.385×(2×9.81)1/2×6.53/2 ＝24.30m3/s/m；2）判别下游水流衔接形式经计算当水闸闸孔全开时，闸后将发生淹没式水跃，无需建消力池；从运行角度来讲，泄水时只开启 1 孔闸门也是不符实际的经分析比较，结合水闸运行特点，本次设计考虑水闸 1/7 闸孔开启作为本次设计工况由上述计算结果，判别水闸开启 1/7 闸孔（开 5 扇闸门）时下游水流衔接形式当 e=0.5m 时=(3.312/9.81)(1/3)=1.04m32gqhk用试算法计算收缩水深 hc，试算公式如下：=6.5 《水力学教材》11-3 22202cchgqhT经试算 hc=0.30m 将该值代入水跃方程可得=2.58m) 181(232"cccghqhh查 H下～Q 曲线，H下＝16.9m，ht=3.9m；同理,可算出当 q=6.47、24.30m3/s/m 时,相应的 hc” 、hk，计算结果列入下表：表 1-4 计算工况qhkhchc”hthc”-ht(m3/s.m)(m)(m)(m)(m)(m)e=0.5m3.311.040.302.581.51.08河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 20 页 共 50 页e=1.0m6.471.620.603.482.071.41闸门全开24.33.922.895.1841.18从表中可以看出，当上游水位为 19.50m、水闸开启 1/7 孔时，闸门开度 e=0.5m1.0m 以及全开时，hc”>ht，说明都发生远离式水跃衔接，故需修建消力池。

当q=6.47 m3/s/m 时，(h”-ht)值最大因此，应按该流量设计消力池2、消力池深度计算e＝1.0m，q＝6.47m3/s/m，hc=0.60m，hc”=3.48m，ht=2.07m；按近似公式估算池深 d，即d=σhc”-ht=1.05×3.48-2.07=1.58m设 d＝1.58m，则上游总水头为T0‘=6.5+1.58=8.08m；由公式=8.08 试算22202'cchgqhT求得 hc=0.53m； hc”=((1+8αq2/(qhC3))1/2－1) hC/2 水跃方程 =((1+8×6.472/(9.81×0.533))1/2－1)×1.62/2=3.75m； 消力池的流速系数 ψ’=0.95，则池中水流得水面降落 ΔZ 为ΔZ=q2[1/(ψ’ht)2—1/(σht”)2]/2g 《水力学教材》11-11 =6.472/[1/(0.95×2.07)2—1/(1.05×3.48)2]/2/9.81 =0.414m 将该值代入公式d=σhc”-（ht+ΔZ） 《水力学教材》11-9=1.05×3.69-(2.07+0.414)=1.455m与假设数据不符，故需重新试算。

经试算，假设 d=1.44m 时,d试=1.434m，两者数据接近，故取消力池深度 d=1.45m3、消力池长度计算水跃长度按公式：Lj=6.9（hc”－ hc）计算 《规范》B.1.2-2Lj=6.9×（3.48－0.6）=19.87m；消力池长度按公式：Lsj＝Ls＋βLj计算 《规范》B.1.2-1河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 21 页 共 50 页Lsj——消力池长度（m）Ls——消力池斜坡段水平投影长度（m）β——水跃长度校正系数，可采用 0.7～0.8Lj——水跃长度（m）水平长度 βLj＝0.75×19.87=14.9m，取 Lj=15m斜坡段 Ls按 1：4 放坡，取 5.8m4、消力池底板厚度计算t=k1(qΔHˊ0.5)0.5 ＝0.2×(6.47×(19.5-15.07)0.5)0.5＝0.74m；取消力池底板厚度为 0.8m二、海漫长度计算当(qsΔHˊ0.5)0.5=1～9,且消能扩散良好时，海漫长度可按下式（B.2.1）计算Lp= kS (qsΔHˊ0.5)0.5 《规范》B.2.1=11.5×(5.74×(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m；取 Lp=40m；式中 kS=11～12；qs＝6.47×50/56.4=5.74m3/s/m；H下=15.07m式中 Lp——海漫长度（m） qs——消力池末端单宽流量（m2/s） ks——海漫长度计算系数，可由下表（表 1-5）查得河床土质粉砂、细砂中砂、粗砂、粉质壤土粉质粘土坚硬粘土ks14～1312～1110～98～7海漫水平段长 15m，采用 60cm 厚钢筋混凝土浇筑，斜坡段长 25m，1:10 放坡，采用 60cm 厚浆砌块石砌筑。

底部垫层分别铺设 350g/m2土工布一层和 20cm 厚碎石层海漫每 1.5m 设 Φ50 排水孔（如下图 1-2） 河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 22 页 共 50 页图 1-2 消能防冲布置图三、防冲槽设计1、冲刷坑深度计算hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6)) 《水工设计手册》25-3-17 =0.164(1.3×5.74/(0.00050.5(2.07/0.0005)1/6)) =13.66m则冲刷坑底高程＝15.45—13.66=1.79mW=Ahd 《水闸设计》公式 6-32=4×（13.0－2.0－1.79）＝36.8m2故取防冲槽顶高程 10.5m，深 2.5m，底宽 10m，上下游边坡取 1:2，单宽体积为37.5m2>W＝36.8m2冲刷坑采用抛合金钢网石兜抛石处理四、跌坎的设计跌坎的计算示意图如下图（1-3） ，选定的跌坎高度应该符合公式（B.4.1-1）～(B.4.1-3)河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 23 页 共 50 页P≥0.186*(hk2.75/hdc1.75) (B.4.1-1)P<(2.24*hk-hds)/(1.48hk/pk-0.84) (B.4.1-1)P>(2.24*hk-hds)/(1.81hk/ pk pd-1.16) (B.4.1-3)式中 P——跌坎高度（m）hk——跌坎上的临界水深（m）hdc——跌坎上的收缩水深（m）pk——跌坎后的河床水深（m）pk——闸坎顶面与下游河底的高差（m）B.4.2 选定的跌坎坎顶仰角 θ 宜在 0 度～10 度范围内。

B.4.3 选定的跌坎反弧半径 R 不宜小于跌坎上收缩水深的 2.5 倍B.4.4 选定的跌坎 L 不宜小于跌坎上收缩水深的 1.5 倍4.3.3 防渗排水设计防渗排水设施的布置，又称地下轮廓线的布置，是围绕如何减少闸室底板扬压力，提高闸室抗滑稳定性，防止闸基土壤发生渗透变形开展的根据本例设计要求和地基土壤特性，选用的防渗排水布置为（自闸室上游开始）：混凝土铺盖、板桩、闸室底板、排水孔 （见下图 1-4）河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 24 页 共 50 页图 防渗排水布置图1-砼铺盖 2-板桩 3-底板 4-排水孔一、地下轮廓线设计由设计任务书提供资料表明，本工程闸址地基主要由砂砾石层组成，为强透水土质，故必须采取水平与垂直相结合的防渗措施水平向采用铺盖防渗，垂直向采用防渗板桩防渗铺盖采用钢筋混凝土结构，长 20m，铺盖与闸底板之间设水平止水采用钢筋砼板桩，布置在闸底板上游一侧由于闸址位置不透水层距底板约有16m，为便于施工和降低造价，采用“悬挂式板桩” 板桩入土深度为 6m，厚20cm （根据江苏省大型水闸实践经验，钢筋砼板桩长度多数采用 5~7m。

《水闸设计规范》SL265-2001 第 162 页） 在消力池水平段排水孔，排水孔孔径Φ150，间距1.5m，呈梅花形布置，底部铺设土工布反滤闸基防渗长度：所需的最小地下轮廓线[L]=CΔH=7×5.5=38.5m（根据地质资料取C=7）实际布置渗径长度：L=(20+6×2+20+6.8) =58.8m（上游铺盖长20m，闸底板长20m，垂直防渗墙深6m，下游消力池不设排水孔段长6.8m），L>[L]，满足规范要求　二、渗流计算河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 25 页 共 50 页1、计算水位组合：设计工况：上游挡水位19.5m，下游相应水位14.5m，ΔH=5.0m校核工况：上游挡水位20.0m，下游相应水位14.5m，ΔH=5.5m在上闸地下轮廓线所在的岩土为高渗水的砂砾石，查相关规范规定，允许坡降值为：水平段允许坡降值为 [0.15～0.25]出口段允许坡降值为 [0.40～0.50]（1）有效深度计算L0=46.8m，S0=7.5m；L0/S0=46.8/7.5=6.24＞5.0 ；计算有效深度=0.5×46.5=23.25m＞16m 05 . 0 LTe——地基实际透水深度；aT =16m ——《水工建筑物》第 225 页aecTTT,min（2）简化地下轮廓将地下轮廓划分成7个段，计算简图（见下图1-5） 。

19. 50上 上 上 上 上 上 上 上 上 上14. 5上 上 上 上 上 上 上 上 上-16上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上图1-5（3）阻力系数计算① 进、出口段：ξ0＝1.5(S/T)3/2+0.441＝1.182，(见图1-6)T=16m，S=10m；式中 ξ0——进、出口段的阻力系数S——板桩或齿墙的入土深度(m)河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 26 页 共 50 页T——地基透水深度（m）② 内部垂直段：ξy＝2/π[㏑(ctg((π/4)(1-S/T)))]＝0.191， （见图1-7）T=16m，S=7.5m； 式中 ξy ——内部垂直段的阻力系数ss图 1-6图 1-7③ 水平段1：ξx＝[Lx－0.7(S1+S2)]/T=0.506,（见图1-8）T=16m，L=20m，S1=7.5m ，S2=1.9m；式中 ξx——水平段的阻力系数Lx——水平段长度（m）S1、S2——进、出口板桩或齿墙的入土深度（m）河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 27 页 共 50 页图 1-8④ 内部垂直段2：ξy＝2/π[㏑(ctg((π/4)(1-S/T)))]＝0.027，T=16m，S=1.9m； ⑤ 水平段2：ξx＝[L－0.7(S1+S2)]/T＝0.754,T=16m，L=20m，S1=1.9m ，S2=1.9m；⑥ 内部垂直段3：ξy＝2/π[㏑(ctg((π/4)(1-S/T)))]＝0.037,T=16m，S=1.3m；⑦ 水平段3：ξx＝[L－0.7(S1+S2)]/T=0.220,T=15.8m，L=6.8m，S1=1.3m ，S2=0m；⑧ 出口段：ξ0＝1.5(S/T)3/2+0.441＝0.451,T=15.8m，S=0.8m； 式中:S-齿墙或板桩的入土深度；T-地基有效深度或实际深度；（4）各分段水头损失计算∑ξi＝3.37, △H＝20.5－14.5=5.5m；各分段水头损失：hi=(ξi/∑ξi)△H河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 28 页 共 50 页h1=1.182×5.5/3.37=1.929m;h2=0.191×5.5/3.37=0.312m;h3=0.506×5.5/3.37=0.826m;h4=0.027×5.5/3.37=0.044m;h5=0.754×5.5/3.37=1.231m;h6=0.037×5.5/3.37=0.060m;h7=0.220×5.5/3.37=0.359m;h8=0.451×5.5/3.37=0.736m;计算列表如下：表1-6改进阻力系数法渗流计算表分段名 称S(m)S1(m)S2(m)T(m)L(m)ξihi(m)1进口段1016.01.1821.9292内部垂直段7.516.00.1910.3123水平段7.51.916.0200.5060.8264内部垂直段1.916.00.0270.0445水平段1.91.916.0200.7541.2316内部垂直段1.316.00.0370.0607水平段1.3015.86.80.2200.3598出口段0.815.80.4510.736∑ξ=3.368△H=5.5m（5）进出口段水头损失修正a. 进口段修正系数β1’＝1.21－1/[(12(T‘/T)2+2)(S’/T+0.059)]＝1.21－1/[(12(15/16)2+2)(10/16+0.059)]＝1.09>0，取β1‘＝1.0,无需修正。

式中:S’ ——底板（包括齿墙）的埋深与板桩入土深度之和；T’——板桩另一侧的地基深度；b. ——出口段修正系数β2’＝1.21－1/[(12(T’/T)2+2)(S‘/T+0.059)]＝1.21－1/[(12(15.8/16)2+2)(0.8/16+0.059)]＝0.540<1，β2’应予修正河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 29 页 共 50 页出口段水头损失应修正为：h8’＝ （1-β2’）× h8＝0.46×0.736=0.338m;修正后水头的减小值，可按下列公式计算：▽H=(1-β’)h0式中▽H——修正后水头损失的减小值（m）出口段渗透压力分布图形可按下列方法进行修正（如图1-9）图中的QP’为原有水力坡降线，然后计算处▽H和UZ值，分别定出P点和O点，连接QPO，即为修正后的水力坡降线修正后水力坡降原水力坡降图 1-9三、地基土的抗渗稳定性验算水平渗透坡降Jx＝h5/L5=1.929/20=0.010<水平段允许坡降值 [0.15～0.25]；出口渗透坡降J出＝h8‘/S8=0.338/0.8河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 30 页 共 50 页 =0.42属出口段允许坡降值 [0.40～0.50]区间；因此，地基土抗渗稳定满足规范要求。

4.3.4 闸室的布置水闸闸室的布置应该水闸挡水、泄水条件和运行要求，结合考虑地形、地质等因素，做到结构安全可靠、布置紧凑合理、施工方便、运用灵活、经济美观闸室结构可根据泄流特点和运行情况，选用开唱式、胸墙式、涵洞式或双层式等结构型式整个闸室结构的重心应尽可能与闸室底板中心相接近，且偏高水位一侧水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定挡水时，闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与安全超高值之和；泄水时，闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全超高值之和水闸安全超高下限值见（表 1-7）水闸安全超高下限值（m）表 1-7运用情况水闸级别1234、5正常蓄水位0.70.50.40.3挡水时最高挡水位0.50.40.30.2设计洪水位1.51.00.70.5泄水时校核洪水位1.00.70.50.4位于防洪堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪堤堤顶高程闸顶高程的确定，还需考虑下列因素：①、软弱地基上闸基沉降的影响；②、多泥沙河流上、下游河道变化引起水位升高或降低的影响；③、防洪堤上水闸两侧堤顶可能加高的影响一、闸室由底板、闸墩、工作桥、交通桥和闸门等部分组成。

1、底板闸室底板型式应根据地基、泄流等条件选用平底板、低堰底板或折线底板1、 一般情况下，闸室底板宜采用平底板；在松软地基上且荷载较大时，也可采河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 31 页 共 50 页用箱式平底板2、 当需要限制单宽流量而闸底建基高程不能抬高，或因地基表层松软需要降低闸底建基高程，或在多泥沙河流上有拦沙要求时，可采用低堰式底板3、 在坚实或中等坚实地基上，当闸室高度不大，但上、下游河渠底差较大时，可采用折线底板，其后部可作为消力池的一部分按底板与闸墩连接方式的不同，底板有整体式和分离式两种（如下图 1-10） ；按底板机构型划分，底板又有平板式、低堰式、折线式和反拱式之分本水闸悬着应用较广的平底式a) 整体式(b) 分离式 图 1-10 闸室底板与闸墩的连接方式上游段直接与河道连接，用导墙将电站和船闸分隔开宽度根据平面布置确定，顶高程为 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比为 1:3，40cm 厚浆砌块石护坡二、闸室长度及型式闸底板长度确定：顺水流方向取（1.5～2.0）H，考虑公路桥、工作桥以及检修便桥等布置需要，初步拟定为 20.0m。

因水闸基础为砂砾石，地基承载力较高，故闸基础选用整体式平底板，根据《水闸设计规范》 ，必须进行分缝，分缝的间距根据规范要求，不宜大于 30.0m，故取为二孔一跨，闸底板采用钢筋混凝土平底板，厚度（1/5～1/8 的单孔净跨）初步拟定为150cm三、闸墩河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 32 页 共 50 页闸墩的作用主要是分隔闸门，同时作为上部结构的支撑，传递上部荷载至底板地基闸墩的长度取决于上部结构的布置和闸门形式本次设计闸墩采用 C20 钢筋混凝土，上游端采用圆形，中墩厚 1.60m，缝墩厚 0.80m，长度与闸底板长度相同为20.0m同时采用阶梯形式有底板向上部结构过渡，以减少工程量检修闸门槽和工作闸门之间保持 2m 净宽，便于检修人员进出和工作检修门槽深 20cm,宽 30cm；工作门槽深 30cm，宽 60cm闸墩上下游端部均采用半圆形墩头，以便设置沉陷缝和施工缝闸墩的高度在迎水面为最高水位+超高，即泄水时，应高于设计或校核水位加安全超高；关门时，应高于设计或校核水位加波浪计算高度和超高对应泄洪和关门的超高值（见下表 1-8） 。

闸墩下游部分的高度在满足交通桥和工作桥高度的情况下，可比上游适当降低，表 1 -8 闸墩安全超高下限值（m）运用条件泄洪时关门时水闸级别123123设计洪水位1.51.00.70.70.50.4校核洪水位1.00.70.50.50.40.3闸墩厚度必须满足稳定和强度要求，本次设计的闸墩厚度受控于闸门槽最小厚度为 50cm，边墩厚 1.0m,不分缝中墩厚 1.2m，分缝中墩厚 1.6m,中间缝宽 2cm.闸墩顶高程＝校核洪水位 24.20m＋安全超高 0.50m=24.70m，取 25.0m四、胸墙当挡水水位较高时，为了减少闸门高度，节省投入，可增设用以挡水的胸墙，胸墙高度与岸墩顶部高度相同（见下图 1-11） ，底部高程应不影响水闸过流能力胸墙常坐做成钢筋混凝土结构，厚度一般大于 10cm河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 33 页 共 50 页工作桥胸墙闸门闸墩图 1-11 胸墙位置示意图五、闸上交通桥交通桥位置应根据闸室稳定及两岸公路连接情况确定，通常布置在闸室下游侧交通桥的尺寸和载重等级应结合交通发展的现状和未来情况综合考虑，桥面净宽单车道一般取 4.5m，双车道一般取 7.0m。

根据本次设计任务书，公路桥位于闸室最上游侧，公路桥采用 C30 钢筋混凝土，总宽度为 9.00m，采用 T 型结构，梁高 1.0m，梁底高程同闸敦顶高程为 25.00m 公路桥面高程为 25+1+0.25（桥面铺装层厚）=26.25m工作桥面高程＝校核洪水位＋闸门高度＋吊点＋安全超高+梁高 ＝24.20m＋7.0m＋0.3m＋0.5m＋1.0m ＝33.0m检修便桥位于闸室下游侧，高程 25.0m，宽 1.5m六、工作桥工作桥为安置闸门启闭机设备及工作人员操作而设置，由建于闸墩上的支墩或排架支撑（见下图 1-12） ，工作桥高度一般取闸门高度的 2 倍，再加上 1.0～1.5m 的安全超高工作桥宽度据安装的启闭机设备而定，通常在 3～5m本次设计工作桥的高河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 34 页 共 50 页程取 33.0m混凝土机墩工作桥螺杆便桥工作桥活动门槽支墩闸门闸墩 闸室纵剖面工作桥平面图河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 35 页 共 50 页摇柄螺杆纵梁横梁支梁活动门槽工作桥纵剖面七、上下游连接段布置上下游连接段布置应能保持岸坡稳定，改善水闸进、出水流条件，提高消能防冲效果，满足侧向防渗需要，减轻闸室底板边载影响，且有利于环境绿化。

1、上下游翼墙本例上游翼墙采用施工简单，水流条件和防渗效果较好的圆弧型翼墙圆弧半径取 20m，中心角 90 度，自闸门向上游布置，顺水流向投影长度等于铺盖长度下游翼墙采用变曲线的曲线法（即直线与圆弧组合或折线组合） ，自闸室下游延伸到护坦末端上下游翼墙顶部高程高于上下游最不利运用水位，上游翼墙设防渗设施，在下游翼墙上设排水孔2、岸墙作为连接闸室和两岸建筑物的岸墙，布置采用与闸墩平行，上下游方向长度与闸墩相同形式各类建材的闸墩厚度可取浆砌石 0.8～1.5m，混凝土 1.0～1.6m,少筋混凝土0.7～1.2m闸墩门槽处的厚度及分缝处半个闸墩的厚度不小于 0.5～0.8m.河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 36 页 共 50 页根据地基土质情况及闸室荷载情况，沿闸室轴线向，应按一定距离（基岩上不大于 20m，土基上不大于 30m）,设置永久缝，缝宽一般取 2～2.5cm.整体式底板的缝大都设在闸墩中间，形成一孔一连或多孔一连分离式底板的缝设于闸墩与底板之间或底板之间对于有防渗要求要求的缝，必须设置水平或垂直止水，止水结构力求简单，防渗效果好，适应地基沉陷变形。

翼墙平面布置型式，有反翼式、扭曲面翼墙、斜降式翼墙、圆弧翼墙以及斜坡式等，翼墙布置和结构型式根据防渗要求、水流条件、地基情况和工程量大小等因素，进行选用结构设计可按中立式、悬臂式、扶臂式、空箱式、连拱空箱式或挡土墙进行稳定计算，下图为圆弧翼墙型式（图 1-13） 图 1-13 圆弧翼墙河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 37 页 共 50 页A-AB-BC-C河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 38 页 共 50 页岸墙布置型式有：岸墙与边墩结合式、岸墙与边墩分开式、岸墙部分挡土式（如下图1-14）铺盖上游翼墙下游翼墙扶臂式刺墙a 边墩直接挡土河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 39 页 共 50 页边墩悬臂式岸墩边墩扶臂式岸墩 b 边墩不挡土1-12-2 c 边墩部分挡土图 1-14 岸墙布置形式八、闸门闸门采用平面钢闸门，平面钢闸门的顶高程应该高于灌溉水位，取为 20.0m，因此平面钢闸门的尺寸为 10.0×8.0m(宽×高)，闸门设侧止水和底止水。

工作闸门采用卷扬式启闭机启闭，启闭力后续计算 检修闸门设二道，位置分设工作闸门的上、下游侧，检修闸门采用钢闸门，用手拉葫芦启闭检修闸门高度拟定为 4.0m，有上下两块迭合而成，平时安放在启闭机室内为充分利用闸室水压力，增强闸室抗滑、抗倾覆稳定性，将闸门布置在靠闸室下河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 40 页 共 50 页游端，位于底板下游端向上游 5m 处六、启闭机1）闸门启闭力计算（参见《水利水电工程钢闸门设计规范》 ）a.水压力计算P1=0.5γh12b=0.5×1.0×7.02×10.0=245T；P2=0.5γh22b=0.5×1.0×1.52×10.0=11.25T；ΔP= P1 －P2＝233.75T；b.有关阻力（采用滑动轴承支承）a）支承摩阻力 Tzd＝（f1r+f）P/R ＝（0.15×25+1.0）×2000/100 ＝95.00kN；P-作用在闸门上的总水压力，KN；f1-滑动摩擦系数，取 0.15；f-滚动摩擦力臂，取 1.0mm；r-滚轮轴半径，取 25mm；R-滚轮半径，取 100mm；4 只定轮，每只宽 20cm，根据线压强 q=2000KN/（4×200mm）=2.5KN/ mm，查《钢闸门规范》附录 M：fmax=0.11~0.13，fmin=0.05,取 f＝0.10 。

b）止水摩擦力令止水带宽（水压力作用区）12cm，左右两侧共 24cmN=0.5×1.0×7.02×0.24=5.88T；Tsd=N·f=5.88×0.5=2.94T (f=0.5)c)上托力计算《钢闸门规范》附录 D上托力 Pt＝γβtHsD1Bzs=10×1.0×7.0×0.2×10=140KN； γ-水的容重；βt-上托系数，验算闭门力时取 1.0；Hs-关门时上游水位；D1-闸门厚度；-两侧止水距离；河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 41 页 共 50 页d)下吸力计算PS=pSD2 Bzs=20×0.3×10=60KN；pS-闸门底缘的平均下吸强度，取 20KN/m2;D2-闸门底缘止水至主梁下翼缘的距离，m;c．启闭力计算《钢闸门规范》公式 8.1.1-1,8.1.1-2；闭门力 FW=nt(Tzd＋Tsd)－nGG＋Pt =1.2×(95.00+2.94)－1.1×128+140 =116.7KN>0，需设加重块 Gj＝100KN；启门力 FQ= nt(Tzd＋Tsd)+ PS+ G+Gj+Ws =1.2×(95.00+2.94)+60+1.1×128+140+291 =749.3KN；nt-摩阻力安全系数，取 1.2；nG-计算闭门力时的闸门自重修正系数，取 1.1；nG’-计算启门力时的闸门自重修正系数，取 1.1；G-闸门自重，为 128KN；Ws-作用在闸门上的水柱压力，KN；Gj-加重块重量，KN；Pt-上托力，KN；PX-下吸力，KN；Tzd-支承摩阻力，KN；Tsd-止水摩阻力，KN；B．启闭机选型根据启门力 FQ =679.5KN，闸门高度为 7m，选用启闭机型号为 QPQ-2×40，主要参数如下：启闭力 2×40T，启门高度 9m，启门速度 1.34m/min，吊距 3.1～9m。

C．选择工作桥主横梁平面尺寸位置 工作桥主梁采用两根 T 形梁，梁高 1.0m，翼板宽 1.2m，工作桥总宽 4.5m，T 形梁上布置横向格梁，以布置启闭机平台七、下游护坡河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 42 页 共 50 页下游护坡同上游护坡4.3.5 闸室稳定计算4.3.5.1 水闸内无水，计算恒载情况下基底应力与基底应力不均匀系数一、自重计算 表 1-9荷载名称长度宽度高度自重（KN）荷载到底板中心距弯矩（+）向下游(KN-M)(-)向下游启闭机房160010160000交通桥板23.2911819-5.50-10004检修桥23.260.5909-200闸墩＞203.211979204.5356400闸墩＜203.220812800000闸底板23.2201.517400000启闭机80闸门9500.54750合计434787.552115-10004总计42111二、基底压力计算∑G=43478kn(↓)；∑H=0kn(→)；∑M=42111kn·m压应力 P=∑G/(BL)+6∑M/(BL2)Pmin=66.3(kn/m2)，Pmax＝95.5(kn/m2)；P<[R] =230 kn/m2，满足规范要求。

应力不均匀系数 ηη＝Pmax/Pmin=95.5/66.3=1.44<[2.0]，满足规范要求4.3.5.2 设计工况 一、自重计算与完建工况相同二、水压力计算水压力包括水重、上游水平水压力、下游水平水压力、下游风浪压力、扬压力和河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 43 页 共 50 页侧向水压力计算公式按下式进行：上游水压力＝10H2B/2=10×(19.5-13.0)2×23.2/2=4901 kN下游水压力＝10H2B/2=10×(14.5-13.0)2×23.2/2=261 KN上游水重＝10×(19.5-13.0)×23.2×10=15080 KN下游水重＝10×(14.5-13.0)×23.2×8.5=2958 KN计算成果如下表： 设计工况水压力计算成果表 表 1-10荷载名称水位水平水压力（KN）竖向水压力（KN）荷载到底板中心距弯矩（+）向下游（KN-M）(-) 向下游上游水压力19.549012.17106190下游水压力14.5-2610.500-131上游水重19.515080-3.50-52780下游水重14.52958-5.75170090扬压力 114.5-18560000扬压力 219.5-58002.0812064-1227浪压力19.512500450000合计5890-632244691-54138总计-9446注:(-表示方向相反)三、抗滑稳定验算根据设计任务书提供的基底摩擦系数 f＝0.4。

抗滑稳定安全系数 KC=f∑G/∑H=0.4×49368/6322=3.12>[KC]=1.25，满足规范要求四、基底压力计算∑G=49368kn(↓)；∑H=6322kn(→)；∑M=9446kn·m压应力 P=∑G/(BL)+6∑M/(BL2)Pmin=76.4(kn/m2)，Pmax＝110.6(kn/m2)；P<[R] =230 kn/m2，满足规范要求河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 44 页 共 50 页应力不均匀系数 ηη＝Pmax/Pmin=110.6/76.4=1.45<[2.0]，满足规范要求4.3.5.3 校核工况一、自重计算 与完建工况相同二、水压力计算计算成果如下表：校核工况水压力计算表表 1-11荷载名称水位水平水压力（KN）竖向水压力（KN）荷载到底板中心距弯矩（+）向下游（KN-M）(-)向下游上游水压力2056842.83161050下游水压力14.5-2611.000-261上游水重2016240-3.50-56840下游水重14.52958-5.75170090扬压力 114.5-18560000扬压力 220-63802.0813270-1227浪压力2014800459200合计6903-57425230458328总计-6025三、抗滑稳定验算根据设计任务书提供的基底摩擦系数 f＝0.4。

抗滑稳定安全系数 KC=f∑G/∑H=0.4×50381/5742=3.51>[KC]=1.25 满足规范要求四、基底压力计算∑G=50381kn(↓)；∑H=5742kn(→)；∑M=6025kn·m压应力 P=∑G/(BL)+6∑M/(BL2)Pmin=81.4(kn/m2)，Pmax＝118.9(kn/m2)；P<[R] =230 kn/m2，满足规范要求河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 45 页 共 50 页应力不均匀系数 η＝Pmax/Pmin=118.9/81.4=1.46<[2.0]，满足规范要求4.3.6 闸室底板结构计算底板结构计算以闸门为分界点，分上游段和下游段，本设计只作了上游段的计算一、计算荷载A.底板W1=15×23.2×1.5×2.5=1305t；B.闸墩G1=15×12×（1.6+0.8+0.8）×25=1440t；C.上部结构G2-1（公路桥）＝8×23.5=188.0T；G2-2（工作桥）＝2.22×23.5×2.4=125.21T；G2=354.21T；D.水重W2=15×20×6.5×1.0=1950T；E.浮托力U1=15×23.5×2.0×1.0=705T；F.渗透压力U2=0.5×（1.36+2.04）×15×23.5×1.0=599.3T；G.地基反力R=9.06×15×23.5=3193T；二、总不平衡剪力Q=R+U1+U2－W1－W2－G1－G2 ＝3193+705+599－1305－1950－1440－354.2 ＝－552.2T；三、不平衡剪力分配 e1=0.5×[2.8×13.52+(23.5－3.5)×1.52]/[3.5×13.5+(23.5－3.5)×1.5]=4.42m； Iy＝(1/3)×[23.5×4.423－(23.5－3.5)(3.711－1.5)3+3.5×9.083]河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 46 页 共 50 页 =1383.82m； (Sy)abcd=3.5×9.08×9.08/2=144.28m； (Iy)abcd=∫Ay2dA=b∫9.08-2.92ydy＝3.5×(1/3)y 3 9.08-2.92 =902.43m4; Q墩＝(Q/ Iy)[ (Sy)abcd·ae－0.5·(Iy)abcd] =(－552.2/1383.82)(144.28×12－0.5×902.43) =－519.5 Q板＝Q－Q墩＝－552.2－(－519.5) =－32.7四、单宽截条上的计算荷载（1）由闸墩传递的集中荷载A.缝墩Q=(0.8/3.5)×Q墩＝－137.4T；B.中墩Q=(1.6/3.5)×Q墩＝－294.4T；C.闸墩自重及上部结构缝墩 G=374.4+46.4+30.9+13.7=465.4T；中墩 G=561.6+89.6+59.67+13.67=724.54T；P缝墩=(G缝墩－Q缝墩)/B=(465.4－171.71)/15=19.6T/m；P中墩＝(G中墩－Q中墩)/B=(724.54－220.77)/15 ＝33.6T/m；（2）作用于底板的均布荷载q=(W－U－Q板)/2LB=[1950+1305/2－(705+599.3)－32.7]/(23.2×15)=3.64T/m；五、弹性地基参数 E0及 μ0的确定由于第一层中砂厚度较薄，第二层砂砾石厚度较大，两层土的弹性模量接近，故取砂砾石弹性模量 E0，E0＝360kg/cm2。

河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 47 页 共 50 页砂的泊松比 μ0一般取 0.3六、整体式底板的基础梁计算由于本工程的地基基础从高程 10 m 至－15m 以下为基岩，H/L=29/11.6=2.5<4;H-基础以下基岩的埋深；L-基础梁半长；因此，根据《水工设计手册》第 6 册 P6-59 的说明，基础梁计算可按《有限深弹性基础梁计算用表》 （张裕怡编，水利出版社，1980 年版）的列数表，直接算出基底反力的分布现根据《水工钢筋混凝土结构设计手册》按半无限大弹性基础梁，采用郭氏表计算混凝土弹性模量（C20）E=2.55×107KN/m2；地基土弹性模量 E0=36000KN/m2；1、柔度指标t=10(E0/E)(l/h)3 ＝10(36000/2.55×107)(11.6/1.5)3=6.53E0—地基土弹性模量，KN/m2；E—混凝土弹性模量，KN/m2；l—底板半长；h—底板厚度；0

VM集中力作用按《水工钢筋混凝土手册》公式 24-42 计算，p=0.01·P/l ；p河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 48 页 共 50 页V＝±0.01P；VM=0.01Pl ；Mp —反力；P—集中荷载，KN；l —基础梁半长，m;、、—查表所得；pVM均布荷载作用按公式 24-41 计算，p =0.01·q；pV＝±0.01q l；VM=0.01ql 2 ；Mq—作用在底板上的均布荷载；计算结果如下：Mmax-1=563.85KN·m，底面受拉；Mmax-2=－345.92KN·m，顶面受拉；Vmax=－256.3KN;（3）配筋计算a、正截面Mμ0=γd·M设＝1.2×563.85=676.62 KN·m；γd-结构系数，取 1.2；查《水工钢筋混凝土手册》表 4-11(C)，矩形截面(b=1000mm)受弯构件正截面受弯承载力 Mμ0(KN·m)及配筋 AS0(mm2)计算用表得，AS0＝1679 mm2,ρ＝0.12%；应按构造配筋，ρmin=0.15%，则 AS=2100 mm2；配 Φ25＠200（AS=2454 mm2） 。

底板顶面配筋与底面相同，均为 Φ25＠200B、斜截面C20 混凝土：fC =10.0N/mm2，h0=h－50=1450mm,VC=0.07 fCbh0×10－3=0.07×10.0×1000×1450×10－3河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 49 页 共 50 页=1015KN;γdV=1.2×248.1=297.6KN;γdV>VC 因此，无需配箍筋4.3.7 两岸连接建筑物设计水闸两岸连接应能保证岸坡稳定，改善水闸进、出水流条件，提高泄流能力和消能防冲效果，满足侧向防渗需要，减轻闸室底板边荷载影响，且有利于环境绿化等两岸连接布置应与闸室布置相适应水闸两岸连接宜采用直墙式结构；当水闸上、下游水位差不大时，也可采用斜坡式结构，但应考虑防渗、防冲和防冻等问题在坚实或中等坚实的地基上，岸墙和翼墙可采用重力式或扶壁式结构；在松软地基上，宜采用空箱式结构岸墙与边闸墩的结合或分离，应根据闸室结构和地基条件等因素确定当闸室两侧需设置岸墙时，若闸室在闸墩中间设缝分段，岸墙宜与边闸墩分开；若闸室在闸底板上设缝分段，岸墙可兼作边闸墩，并可做成空箱式。

对于闸孔孔数较少、不设永久缝的非开敞式闸室结构，也可以边墩代替岸墙上、下游翼墙宜与闸室及两岸岸坡平顺连接上游翼墙的平面布置宜采用圆弧式或椭圆弧式，下游翼墙的平面布置宜采用圆弧（或椭圆弧）与直线结合式或折线式在坚硬的粘性土和岩石地基上，上、下游翼墙可采用扭曲面与岸坡连接的型式上游翼墙的平均扩散角每侧宜采用 7 度～12 度，其顺水流向的投影长度应大于或等于消力池长度在有侧向防渗要求的条件下，上、下游翼墙的墙顶高程应分别高于上、下游最不利的运用水位翼墙分段长度应根据结构和地基条件确定建筑在坚实或中等坚实地基上的翼墙分段长度可采用 15～20m，建筑在松软地基或回填土上的翼墙分段长度可适当的减短因本工程左右两侧分别布置了船闸和水电站，因此，两岸连接建筑物因与该些建筑物联合布置在一起，成为一个整体根据本工程闸底板与闸顶高差以及两侧建筑物的运行特点，泄水闸左侧连接物与船闸上下游引航道导墙相结合，直接利用引航道导墙作为本工程左侧翼墙右侧上下河河海海大大学学 成成教教学学院院毕毕业业设设计计 第 50 页 共 50 页游翼墙采用悬臂式钢筋砼结构挡土墙上游翼墙顶高程 25.00m，底高程 12.00m。

下游翼墙顶高程 25.00m，底高程 10.55～12.00m初步拟订上游挡墙高 13.0m，挡墙壁厚1.0m，墙身垂直，墙身高 12m，墙底板厚 1.0m下游挡墙高 13～14.45m，挡墙壁厚1.0m，墙身高度 12～13.45m，底板厚度 1.0 m翼墙两侧设置 1.0×1.0m 腋角，两侧悬挑 4m，底板总宽 11m上游翼墙长 30m，下游翼墙长 36.8m翼墙采用 C25 钢筋砼浇筑翼墙稳定计算及配筋计算采用理正挡土墙计算软件完成参考文献参考文献1、 《水利水电工程毕业设计任务书》河海大学水电学院2、《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）3、《水闸设计规范》(SL265─2001)；4、《水闸》 （陈宝华 张世儒编著 中国水利水电出版社） 5、《水力计算手册》（武汉水利电力学院水力学教研室编）6、《水工设计手册》第6册过坝与泄水建筑物；7、《水工钢筋混凝土设计手册》1999年；8、《水利水电钢闸门设计规范》DL/T 5039-959、《水利水电工程专业毕业设计指南》2008年。