水閘課程設(shè)計

07級級：名：07級級：名：號：

水利水電工程專業(yè)水工建筑課程設(shè)計

（10-11年度第1學(xué)期）

設(shè)計題目：

班

姓

學(xué)

指導(dǎo)教師：

長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院水工教研室2010年12月05日

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1---------------------------------------------------------------------------------------------2-------------------------------------------------------------------------------------------------------5-------------------------------------------------------------------------------------------------------5---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1---------------------------------------------------------------------------------------------2-------------------------------------------------------------------------------------------------------5-------------------------------------------------------------------------------------------------------5---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13-------------------------------------------------------------------------1213

一、設(shè)計任務(wù)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

二、設(shè)計基本資料

2.1概述------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12.1.1防洪------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12.1.2灌溉------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------22.1.3引水沖淤-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------22.2規(guī)劃數(shù)據(jù)-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------22.2.1孔口設(shè)計水位、流量------------------------------------------------------------------------------------------------22.2.2閘室穩(wěn)定計算水位組合---------------------------------------------------------------------------------------------22.2.3消能防沖設(shè)計水位組合2.3地質(zhì)資料-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------32.3.2閘基土工試驗資料----------------------------------------------------------------------------------------------------32.4閘的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------32.5其它有關(guān)資料-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------32.5.1閘上交通-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------32.5.2三材------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------42.5.3地震資料------------------------------------------------------------------------------------------------------------------42.5.4風(fēng)速資料------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4

三、樞紐布置--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4

3.1防沙設(shè)施-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------43.2引水渠的布置-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------43.3進水閘布置--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------53.3.1閘室段布置--------------------------------------------------------------------------------------------------------------53.3.2上游連接段布置3.3.3下游連接段布置

四、水力計算--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6

4.1閘孔設(shè)計------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------64.1.1閘室結(jié)構(gòu)形式----------------------------------------------------------------------------------------------------------64.1.2堰型選擇及堰頂高程的確定--------------------------------------------------------------------------------------64.1.3孔口尺寸的確定-------------------------------------------------------------------------------------------------------64.2消能防沖設(shè)計-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------84.2.1消力池的設(shè)計----------------------------------------------------------------------------------------------------------9

4.2.2海漫的設(shè)計

4.2.3防沖槽的設(shè)計--------------------------------------------------------------------------------------------------------13

五、防滲排水設(shè)計

5.1地下輪廓設(shè)計---------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

131414-------------------------------------------------------------------------------------------------------19191920202122222228-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------304142-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4344451930131414-------------------------------------------------------------------------------------------------------19191920202122222228-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------304142-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------434445193043435.1.2鋪蓋----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5.1.3側(cè)向防滲----------------------------------------------------------------------------------------------------------------5.1.4排水、止水------------------------------------------------------------------------------------------------------------145.1.5防滲長度驗算--------------------------------------------------------------------------------------------------------145.2滲流計算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------155.2.1地下輪廓線的簡化--------------------------------------------------------------------------------------------------155.2.2確定地基的有效深度----------------------------------------------------------------------------------------------155.2.3滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算--------------------------------------------------------------------------165.2.4滲透壓力計算：-----------------------------------------------------------------------------------------------------165.2.5抗?jié)B穩(wěn)定驗算--------------------------------------------------------------------------------------------------------19

六、閘室布置與穩(wěn)定計算

6.1閘室結(jié)構(gòu)布置---------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.1.1底板----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.1.2閘墩----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.1.3胸墻----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.1.4工作橋-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.1.5檢修便橋---------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.1.6交通橋------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.2閘室穩(wěn)定計算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.2.1荷載計算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.2.2穩(wěn)定計算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

七、閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計

7.1閘墩設(shè)計---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7.2底板結(jié)構(gòu)計算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------317.2.1閘基的地基反力計算----------------------------------------------------------------------------------------------317.2.2不平衡剪力及剪力分配-------------------------------------------------------------------------------------------337.2.3板條上荷載的計算--------------------------------------------------------------------------------------------------347.2.4彎矩計算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------357.2.5配筋計算----------------------------------------------------------------------------------------------------------------7.2.6裂縫校核----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

八、兩岸連接建筑物

九、水閘細部構(gòu)造設(shè)計

十、基礎(chǔ)處理------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

十一、總結(jié)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

參考文獻------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2

閘址地理位置見圖2-2-1。該閘的主要作用化閘址地理位置見圖2-2-1。該閘的主要作用化化m）鎮(zhèn)

一、設(shè)計任務(wù)

興化閘為無壩引水進水閘，該樞紐主要由引水渠、防沙設(shè)施和進水閘組成，本次設(shè)

計主要任務(wù)是確定興化閘的型式、尺寸及樞紐布置方案；并進行水力計算、防滲排

水設(shè)計、閘室布置與穩(wěn)定計算、閘室底板結(jié)構(gòu)設(shè)計等，繪出樞紐平面布置圖及上下

游立視圖。二、設(shè)計基本資料

2.1概述

興化閘建在興化鎮(zhèn)以北的興化渠上，

有防洪、灌溉和引水沖淤。

7.0北

至大成港9.0渠化

11.0興

閘管所

興化閘興

河興

圖2-2-1閘址位置示意圖（單位：

2.1.1防洪

1

。。興化渠剖面示意圖（單位：引水流量為300/s，7.83m，閘下游水位為3300。。興化渠剖面示意圖（單位：引水流量為300/s，7.83m，閘下游水位為3300/s，相應(yīng)的上游水位10.7m，m）37.78m；在冬季枯水季節(jié)由興化閘自流引3

保護下游的農(nóng)田和村鎮(zhèn)

2.1.2灌溉

灌溉期引興化河水北調(diào)，以灌溉興化渠兩岸的農(nóng)田。

2.1.3引水沖淤

在枯水季節(jié)，引興化河水北上至下游的大成港，以沖淤保港

2.2規(guī)劃數(shù)據(jù)

興化渠為人工渠道，其剖面尺寸如圖2-2所示。渠底高程為0.5m，底寬50.0m，

兩岸邊坡均為1:2。該閘的主要設(shè)計組合有以下幾方面：

11.8

0.5

50.0

圖2-2

2.2.1孔口設(shè)計水位、流量

根據(jù)規(guī)劃要求，在灌溉期由興化閘自流引興化河水灌溉，

此時閘上游水位為

水送至下游大成港沖淤保港，引水流量為100/s，此時相應(yīng)的閘上游水位為7.44m，

下游為7.38m。

2.2.2閘室穩(wěn)定計算水位組合

（1）設(shè)計情況：上游水位10.3m，浪高0.8m，下游水位7.0m。

（2）校核情況：上游水位10.7m，浪高0.5m，下游水位7.0m。

2.2.3消能防沖設(shè)計水位組合

（1）消能防沖的不利水位組合：引水流量為

下游水位為7.78m。

（2）下游水位流量關(guān)系

2

3下閘基土質(zhì)分布情況2-3-1高程（m）11.75～2.402.40～0.70.7～-16.7φ=19，凝聚力3437h=2.3-10設(shè)計，履帶-504.5m，總寬5.5m，采用板梁式結(jié)構(gòu)，見圖0.07.0。土質(zhì)情況重粉質(zhì)壤土散粉質(zhì)壤土15～210φ=26，凝聚3下閘基土質(zhì)分布情況2-3-1高程（m）11.75～2.402.40～0.70.7～-16.7φ=19，凝聚力3437h=2.3-10設(shè)計，履帶-504.5m，總寬5.5m，采用板梁式結(jié)構(gòu)，見圖0.07.0。土質(zhì)情況重粉質(zhì)壤土散粉質(zhì)壤土15～210φ=26，凝聚力C=0，天然2-5-1，每米橋長約50.07.20標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（擊）9～1380100.07.38150.07.54200.07.66250.07.74300.07.78

表2-2-1下游水位流量關(guān)系

Q（m/s）

H（m）

2.3地質(zhì)資料

2.3.1

根據(jù)鉆探報告，閘基土質(zhì)分布情況見表

表2-3-1閘基土層分布

層序

Ⅰ

Ⅱ

堅硬粉質(zhì)粘土Ⅲ（局部含鐵錳結(jié)核）

2.3.2閘基土工試驗資料

根據(jù)土工試驗資料，閘基持力層為堅硬粉質(zhì)粘土，其內(nèi)摩擦角

C=60.0Kpa；天然孔隙比e=0.69，天然容重γ=20.3KN/m，比重G=2.74，變形模量

E0=4.0×10KPa；建閘所用回填土為砂壤土，其內(nèi)摩擦角

容重γ=18KN/；混凝土的彈性模量E×10KPa。

2.4閘的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001，興化閘按Ⅲ級建筑物設(shè)計。

2.5其它有關(guān)資料

2.5.1閘上交通

根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ú块T建議，閘上交通橋為單車道公路橋，按汽

校核。橋面凈寬為

重80KN。

3

交通橋剖面圖L=10hl計算。Ⅰ-Ⅰ65m），使興化閘靠近興化河河35°，并將引水口布置在興化河凹岸頂交通橋剖面圖L=10hl計算。Ⅰ-Ⅰ65m），使興化閘靠近興化河河35°，并將引水口布置在興化河凹岸頂（單位：cm）l剖面

110.02﹪2﹪10.015.055.070.045.0137.5045.0137.5045.070.0

550.0

圖2-5-1

2.5.2該地區(qū)“三材”供應(yīng)充足。閘門采用平面鋼閘門，尺寸自定，由于廠設(shè)計加工

制造。

2.5.3該地區(qū)地震烈度設(shè)計為6度，故可不考慮地震影響。

2.5.4該地區(qū)風(fēng)速資料不全，在進行浪壓力設(shè)計時，建議取三、樞紐布置

興化閘為無壩引水進水閘。整個樞紐主要由引水渠、防沙設(shè)施和進水閘等組成。

3.1防沙設(shè)施

閘所在河流為少泥沙河道，故防沙要求不高，僅在引水口設(shè)攔沙坎一道即可。

攔沙坎高0.8m，底部高程0.5m，頂高程1.3m，迎水面直立，背流坡為1:1的斜坡，

其斷面見圖3-1：

圖3-1樞紐布置圖

3.2引水渠的布置

興化河河岸比較堅穩(wěn)，引水渠可以盡量短（大約

岸。為了保證有較好的引水效果，引水角取

4

3孔，每孔凈寬7.0m。胸墻底部0.5m，厚1.1m，邊墩與岸墻11.8m。閘墩上設(shè)有1.7m，工作門槽距閘墩上游邊緣2.59。2.3m，厚3孔，每孔凈寬7.0m。胸墻底部0.5m，厚1.1m，邊墩與岸墻11.8m。閘墩上設(shè)有1.7m，工作門槽距閘墩上游邊緣2.59。2.3m，厚0.5m,5.5m。公路橋支承在排架上，排1:0.5的斜坡，收縮角1.2m，后趾12m設(shè)一道漿砌石格埂。塊石底部設(shè)21.5m,深為0.5m。消力池的底板為鋼筋15cm的

引水口上、下游邊角修成圓弧形。引水渠在平面上布置成不對稱的向下游收縮的喇

叭狀，見圖3-1。

3.3進水閘布置

進水閘（興化閘）為帶胸墻的開敞式水閘。共

高程為8.1m，閘頂高程為11.8m，閘門頂高程為8.3m。

3.3.1閘室段布置

閘底板為倒∏型鋼筋混凝平底板，縫設(shè)在底板中央。底板頂面高程為

1.2m，其順?biāo)鞣较蜷L16m。

閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L和底板相等，中墩厚

結(jié)合布置，為重力式邊墻，既擋水，又擋土，墻后填土高程為

工作門槽和檢修門槽。檢修門槽距閘墩上游邊緣

5.29，胸墻與檢修門槽之間凈距為

閘門采用平面滾輪鋼閘門，尺寸為7.6m×7.8m。啟閉設(shè)備選用QPQ-2×25卷揚

式啟閉機。工作橋支承為實體排架，由閘墩縮窄而成。其順?biāo)鏖L

底面高程11.8m，頂面高程16.5m，排架上設(shè)有活動門槽。

公路橋設(shè)在下游側(cè)，為板梁式結(jié)構(gòu)，其總寬為

架底部高程8.5m。

3.3.2上游連接段布置

鋪蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其順?biāo)鞣较蜷L20m,厚0.4m。鋪蓋上游為塊石護底，

一直護至引水口。

上游翼墻為漿砌石重力式反翼墻，迎水面直立，墻背為

為15°，圓弧半徑為6.6m。墻頂高程為11.0m，其上設(shè)0.85m高的混凝土擋浪板。

墻后填土高程為10.8m。翼墻底板為0.6m厚的鋼筋混凝土板，前趾長

長0.2m。翼墻上游與鋪蓋頭部齊平。

翼墻上游為干砌塊石護坡，每隔

砂墊層。護坡一直延伸到興化渠的入口處。

3.3.3下游連接段布置

閘室下游采用挖深式消力池。其長為

5

0.7m。消力池與閘室連接處有0.3m的砂、碎石墊層，既起反1.0m，邊坡為1:2。槽內(nèi)填以0.7m。消力池與閘室連接處有0.3m的砂、碎石墊層，既起反1.0m，邊坡為1:2。槽內(nèi)填以1:0.5，其擴散9.8m高程處。每隔8m設(shè)一道漿砌石格埂。2.87m，故擬設(shè)設(shè)置胸腔代替閘門擋水，,土質(zhì)良好,承載能力大,并參0.5m。1m寬的小平臺，后以1:4的

斜坡連接。消力池底板下按過濾的要求鋪蓋鋪設(shè)厚

濾、過渡作用，又起排水作用。

海漫長22m，水平設(shè)置。前8m為漿砌塊石，后16m為干砌塊石，并每隔9m設(shè)

一道漿砌石格埂。海漫末端設(shè)一構(gòu)造防沖槽。其深為

塊石。由于土質(zhì)條件較好，防沖槽下游不再設(shè)護底。

下游翼墻亦為漿砌石重力式反翼墻。迎水面直立，墻背坡度為

角為10°，圓弧半徑為4.8m。墻頂高程為8.5m，其上設(shè)高0.8m的擋浪板，墻后填

土高程為8.0m。下游翼墻底板亦厚0.6m鋼筋混凝土板，其前趾長1.2m，后趾長0.2m。

翼墻下游端與消力池末端齊平。

下游亦采用干砌塊石護坡，護坡至

護坡延伸至與防沖槽下游端部齊平。四、水力計算

水力設(shè)計主要包括兩方面的內(nèi)容,即閘孔設(shè)計和消能設(shè)計。

4.1閘孔設(shè)計

閘孔設(shè)計的主要任務(wù):確定閘室結(jié)構(gòu)形式、選擇堰型、確定堰頂高程及孔口尺

寸。

4.1.1閘室結(jié)構(gòu)形式

該閘建在人工渠道上,故宜采用開敞式閘室結(jié)構(gòu)。

在運行中，該閘的擋水位達10.3m～10.7m,而泄水時上游水位為7.44m～7.83m,

擋水位時上游最高水位比下游最高水位高出

以減小閘門高度，減小作用在閘門上的水壓力，減小啟門力，并降低工作橋的高度，

從而減少工程費用。

綜上所述：該閘采用帶胸墻的開敞式閘室結(jié)構(gòu)。

4.1.2堰型選擇及堰頂高程的確定

該閘建在少泥沙的人工渠道上,宜采用結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,自由出流范圍較大

的平底板寬頂堰?？紤]到閘基持力層是堅硬粉質(zhì)粘土

考該地區(qū)已建在工程的經(jīng)驗,擬取閘底板頂面與興化渠渠底齊平，高程為

4.1.3孔口尺寸的確定

6

s=7.78-0.5=7.28m30=Q/A2m20=H+α02S/h0=7.28/7.4=0.99>0.8,S=0.36Q0=2g(H201=0.877+S/h0-0.6530001=m0=Q/Am0S/H0=6.88/6.94=0.99>0.8,/s3取α=1.0)故屬淹沒出流。0.99333s=7.78-0.5=7.28m30=Q/A2m20=H+α02S/h0=7.28/7.4=0.99>0.8,S=0.36Q0=2g(H201=0.877+S/h0-0.6530001=m0=Q/Am0S/H0=6.88/6.94=0.99>0.8,/s3取α=1.0)故屬淹沒出流。0.993330≈故屬淹沒出流。shs)7.28ss29.81(7.357.28)

1）引水灌溉

上游水深H=7.83-0.5=7.33m

下游水深h

引水流量Q=300m

上游行近流速V

A=(b+mH)H=(50+2×7.33)×7.33=473.96m

V=300/473.96=0.633

HV/2g(

=7.33+0.633/2×9.8=7.35m

h

查SL265-2001表A·0·1-2，淹沒系數(shù)σ

由寬頂堰淹沒出流公式

Bu0bs

u（h）=0.877+（0.99-0.65）=0.993

B

=35.41m

2）引水沖淤保港

上游水深H=7.44-0.5=6.94m

下游水深h=7.38-0.5=6.88m

引水流量Q=100

上游行近流速V

A=(b+mH)H=(50+2×6.94)×6.94=443.3

V=Q/A=100/443.3=0.23m/s<0.5m/s,可以忽略不計，則HH=6.94m。

h

查SL265-2001表A·0·1-2，得淹沒系數(shù)σs=0.36

7

Q0=2g(H202=0.877+S/h0-0.6530002=02<B01，可見引水灌溉情況是確定閘孔尺寸的控制00=3×1.1m，墩頭、墩尾均采用半0u0hS2m實0.9932g(H9．813Qhs)6.88Q0=2g(H202=0.877+S/h0-0.6530002=02<B01，可見引水灌溉情況是確定閘孔尺寸的控制00=3×1.1m，墩頭、墩尾均采用半0u0hS2m實0.9932g(H9．813Qhs)6.880(s×100%=1.16%<5%2hS)7.359.817.(6.28)946.88)

Bu0bs

u（H）=0.877+（0.99-0.65）=0.993

B

=13.49m

比較1）、2）的計算結(jié)果，B

情況，故閘孔凈寬B宜采用較大值35.41m。

擬將閘孔分為3孔，取每孔凈寬為7.0m,則閘孔實際總凈寬為B7.0=21.0m。

由于閘基土質(zhì)條件較好，不僅承載能力較大，而且堅硬、緊密。為了減少閘孔

總寬度，節(jié)省工作量，閘底板宜采用整體式平底板。擬將分縫設(shè)在各孔底板的中間

位置，形成倒∏型底板。中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚

圓形，半徑為0.55m。

（2）復(fù)核過水能力

根據(jù)初擬的閘孔尺寸：

Q=B

=35×0.993×7.28×

=296.5

Q

Q

實際過流能力滿足引水灌溉的設(shè)計要求。

因此，該閘的孔口尺寸確定為：共分3孔，每孔凈寬7.0m，2個中墩各厚1.1m，

閘孔總凈寬為35.0m，閘室總寬度為39.4m。

4.2消能防沖設(shè)計

消能防沖設(shè)計包括消力池、海漫及防沖槽等三部分。

8

300m333VV

e0.6130.05=0.6123，則：h==gh<t=6.5m,故為淹沒出流。hch/0.520.60241eB0e1=0.601—孔流流量系數(shù)。2333sss000.6110chcc=0.53，所以有0.300m333VV

e0.6130.05=0.6123，則：h==gh<t=6.5m,故為淹沒出流。hch/0.520.60241eB0e1=0.601—孔流流量系數(shù)。2333sss000.6110chcc=0.53，所以有0.450.72gH9．81sss;待下游的水位穩(wěn)，待下游的水位穩(wěn)定后,增大開度至300m時:e=0.612×0.5=0.3062mc)=0.894,查SL265-2001表A·0·3-2（采用插值法），得孔0.6010十分的接近，才所假定的閘門開度e=0.34正確。此時:往是分級3［.2ms1=51.8。833qs21］=0.894m

1）上下游水位連接形態(tài)的判別,閘門從關(guān)閉狀態(tài)到泄流量為

開啟的。為了節(jié)省計算工作量,閘門的開度擬分三級,流量50m

定后,增大開度至150m

當(dāng)泄流量為50m

上游水深H=10.7-0.5=10.2m;

下游水深可采用前一級開度(即Q=0)時的下游水深t=7.0-0.5=6.5m;

上游行進流速=Q=50/718.08=0.0696m/s(<0.5m/s),

假設(shè)閘門的開度e=0.34m.為孔流。查《水

力學(xué)》(河海大學(xué)出版社)，由表10.7（采用插值法）：

0.6110.0333

得

hc2

hc

由(t﹣)/(H-

流淹沒系數(shù)

0.450.7

Q=μ

μ－0.176=0.5941H

式中μ

因此Q=0.518×0.5941×0.34×35×

該值與要求的流量50m

時，躍后水深0.894<t=6.5m,故發(fā)生淹沒水躍。

當(dāng)泄流量為150m

上游水深H=10.7-0.5=10.2m;

9

VV

e0.06960.613=0.614，則：h==<t=6.7m,故為淹沒出流。hch/0.590.5765μe2=0.602—孔流流量系數(shù)。233VV

e

c==gh000.050.1ch2c=0.5365，所以有0.520.61eB09VV

e0.06960.613=0.614，則：h==<t=6.7m,故為淹沒出流。hch/0.590.5765μe2=0.602—孔流流量系數(shù)。233VV

e

c==gh000.050.1ch2c=0.5365，所以有0.520.61eB09．81ss00hc0.05e=0.638×0.5=0.602mcgh)=0.5765,查SL265-2001表A·0·3-2（采用插值法），得0.52gH10十分的接近，才所假定的閘門開度時:c［c0.2me=0.98正確。［1=151.8183383qsq21］=1.936m21］=2.385m

上游行進流速=Q=50/718.08=0.0699m/s(<0.5m/s),

假設(shè)閘門的開度e=0.98m.=0.98/10.2=0.0961<0.65,為孔流。查《水H力學(xué)》(河海大學(xué)出版社)，由表10.7（采用插值法）：

0.6130.615

得

hc

hc

由(t﹣)/(H-

孔流淹沒系數(shù)

0.520.6

Q=

μ－0.176=0.5831H

式中μ

因此Q=0.5365×0.5831×0.98×35×

該值與要求的流量150m

此時，躍后水深0.894<t=6.7m,故發(fā)生淹沒水躍。

當(dāng)泄流量為300m

上游水深H=10.7-0.5=10.2m;

下游水深可采用前一級開度(即Q=150)時的下游水深t=7.54-0.5=7.04m;

上游行進流速=Q=50/722.6=0.069m/s(<0.5m/s),

假設(shè)閘門的開度e=2.15m.為孔流。查《水

力學(xué)》(河海大學(xué)出版社)，由表10.7（采用插值法）：得=0.620，則：he=0.620×2.15=1.333m

hc2

10

<t=7.04m,故為淹沒出流。hch/μe3=0.601—孔流流量系數(shù)。23水面連接計算/350.0150.0300.0d=0.5m。，以泄流量300mV00cc=0.52，所以有1eB09．81shc(m)0.341.982.5130，則：)=0.5957,查SL265-2001表A·0·3-2（采用插值法），得2gH10十分的接近，才所假定的閘門開度hm0.6120.6140.620s0.<t=7.04m,故為淹沒出流。hch/μe3=0.601—孔流流量系數(shù)。23水面連接計算/350.0150.0300.0d=0.5m。，以泄流量300mV00cc=0.52，所以有1eB09．81shc(m)0.341.982.5130，則：)=0.5957,查SL265-2001表A·0·3-2（采用插值法），得2gH10十分的接近，才所假定的閘門開度hm0.6120.6140.620s0.2me=2.15正確。t(m)0.3060.6021.333作為確定消力池長度=311.6(m)1.891.942.383水面連接情況6.506.707.04s淹沒水躍淹沒水躍淹沒水躍

由(t﹣)/(H-

孔流淹沒系數(shù)

Q=

μ－0.176=0.5629H式中μ

因此Q=0.52×0.5629×2.15×35×

該值與要求的流量300m

此時，躍后水深2.385<t=7.04m,故發(fā)生淹沒水躍。將結(jié)果列如下表：

表4-2QE序號（ms）

1

2

3

2）消力池的設(shè)計

a)、消力池池深：由表4-2可見，在消能計算中，躍后水深均小于相應(yīng)的下游

水深，出閘水流已發(fā)生了淹沒水躍，故從理論上講可以不必建消力池。但是為了穩(wěn)

定水躍，通常需建一構(gòu)造消力池。取池深

b)、消力池長度：根據(jù)前面的計算

的計算依據(jù)。略去行進流速

T=H+d=10.2+0.5=10.7m

h=

=q2/2gφ2，q=7.61，φ=0.95

=0.27

11

c=hghJ1：4的斜坡段相連接，L4=2.0m,則消力池長度SJ為SJSJ111m0.7m,前,孔徑10cm,間距2m，呈梅花行布置,孔1米的平臺,以便更好地促成出閘水10°。PSm為海漫長度計算系數(shù)，取Pksc=hghJ1：4的斜坡段相連接，L4=2.0m,則消力池長度SJ為SJSJ111m0.7m,前,孔徑10cm,間距2m，呈梅花行布置,孔1米的平臺,以便更好地促成出閘水10°。PSm為海漫長度計算系數(shù)，取Pks,為了節(jié)省開挖量,海漫布置成水平cchS=dp=0.5×=L+βL=2.0+0.75×25.944=21.458mq3q3ks.取8～71c/(/(為7.008q23-）=6.9×（4.32-0.56）=25.944msm)sm)51］=4.32mh.7652c=21.97m

hc［2

水躍長度L=6.9（

消力池與閘底板以

L

L

β—長度校正系數(shù)（0.7～0.8)

取消力池長度為21.5m。

c)、消力池底板厚度計算：

t=K

式中—K消力池底板厚度計算系數(shù),可采用（0.15～0.20）K取0.175

Q=300/（35+4.4）=7.61

H=10.7-7.78=2.92m

t=0.631m

由于消力池的池底板厚范圍（0.5～1.2）所以取消力池的池底板厚為

后等厚。在消力池底板的后半部設(shè)排水孔

內(nèi)填以砂，碎石。消力池與閘底板連接處留有

流在池中產(chǎn)生水躍。消力池在平面上呈擴散狀，擴散角度

4.2.2海漫的設(shè)計

1）海漫的長度為：

L=K

q=300/〔35.0+4.4+tg10°×(25.1+1)×2〕=5.765

H=10.7－7.78=2.92m

ks

L=7

河床為堅硬粘土?xí)r

取海漫的長度為22.0m。

2）海漫的布置和結(jié)構(gòu)。由于下游水深較大

12

1.1(0=1/2(50+50+2×2×7.04)=300/64.08=4.683m，=1.1=-2.36m<0,表示海漫出口不形成沖刷坑，理論上可以不建防沖槽。但為了保護海漫消力池、海漫、防沖槽布置q34.68（單位：cm）hs)(sm)可取為1.1m/s,hs=7.04m,則：

的.1.1(0=1/2(50+50+2×2×7.04)=300/64.08=4.683m，=1.1=-2.36m<0,表示海漫出口不形成沖刷坑，理論上可以不建防沖槽。但為了保護海漫消力池、海漫、防沖槽布置q34.68（單位：cm）hs)(sm)可取為1.1m/s,hs=7.04m,則：

石海漫上社排水孔,干砌塊石上社漿砌塊石格梗,格梗斷面尺寸為40cm×60cm。海漫

底部鋪設(shè)15cm厚的砂粒墊層。

4.2.3防沖槽的設(shè)計

1）海漫末端河床沖刷深度為

dV

海漫末端的平均寬度

B

=64.08m

Qm對比較緊密的黏土地基，且水深大于

d7.041.1

d

頭部，故在海漫末端一防沖槽。

2）防沖槽的構(gòu)造。防沖槽為到梯形斷面（見圖4-2-1）。其底寬1.0m，深1.0m，

邊坡1：2，槽中拋以塊石。

綜上所列其布置圖如下圖4-2-1：

圖4-2-1五、防滲排水設(shè)計

5.1地下輪廓設(shè)計

對于黏土地基，通常不采用垂直板樁防滲。故地下輪廓主要包括底板，防滲鋪

蓋和板樁。

5.1.1底板

底板既是閘室的基礎(chǔ),又兼有防滲、防沖刷的作用。它既要滿足上部結(jié)構(gòu)布置

13

L。為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求,L必須大于交通L約為12.0m。L可按經(jīng)驗公式估算L。為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求,L必須大于交通L約為12.0m。L可按經(jīng)驗公式估算（H+2h+a）(1+0.1ΔH)KL為16mV”型銅止水片。2—4倍閘上水頭或3—5倍上下游水15，延

1）底板順?biāo)鞣较虻拈L度

橋?qū)挕⒐ぷ鳂驅(qū)?、工作便橋?qū)捈捌渲g間隔的總和，即

從穩(wěn)定和地基承載力的要求考慮，

L=

因為H=10.25m,2h=0.5m,a=0.5m,ΔH=3.7m,K=1.0,則

L=15.34m

綜上所述，取底板順?biāo)鞣较蜷L度

2）底板厚度d。根據(jù)經(jīng)驗，底板厚度為（1/5—1/7）單孔凈跨，初擬d=1.2m。

3）底板構(gòu)造。底板采用鋼筋混凝土構(gòu)造，混凝土為150#。上下游兩端各設(shè)0.5m

深的齒墻嵌入地基。底版分縫中設(shè)以“

5.1.2鋪蓋

鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其長度一般為

位差，擬取20m，鋪蓋厚度為0.4m。鋪蓋上游端設(shè)0.5m深的小齒墻，其頭部不再

設(shè)防沖槽。為了防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護底，厚0.3m，其下設(shè)0.2m

厚的砂石墊層。

5.1.3側(cè)向防滲

側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩。上游翼為曲面式反翼墻，收縮角取

伸至鋪蓋頭部以半徑為6.6m的圓弧插入岸坡。

5.1.4排水、止水

為了減小作用于閘底板上的壓力，在整個消力池底板下部設(shè)砂礫石排水，其首

部緊抵閘底板下游齒墻。閘底板與鋪蓋、鋪蓋與上游翼墻、上游翼墻與邊墻之間的

永久性縫中，均設(shè)以銅片止水。閘底板與消力池、消力池與下游翼墻、下游翼墻與

邊墩之間的永久性分縫，雖然沒有防滲要求，但為了防止閘基土與墻后填土被水流

帶出，縫中鋪貼瀝青油毛氈。

5.1.5防滲長度驗算

1）閘基防滲長度。必須的防滲長度為

L=CHH=3.7m。當(dāng)反濾有效時，C=3；當(dāng)反濾失效時，C=4。因此

L=11.1—14.8m

14

=0.4+0.5+0.7+19+1.3+1.0+0.7+13+0.7+1.0+0.7=39.0m>L，滿足要求。H=3.7m,C=7（回填土為砂土，且無反濾），因此L=25.9m=cos+16=36.7m>L,滿足防滲要求地下輪廓布置=0.4+0.5+0.7+19+1.3+1.0+0.7+13+0.7+1.0+0.7=39.0m>L，滿足要求。H=3.7m,C=7（回填土為砂土，且無反濾），因此L=25.9m=cos+16=36.7m>L,滿足防滲要求地下輪廓布置5-2-1：地下輪廓簡化圖20（單位：（單位：）m）

L

L

2）繞流防滲長度。必須的防滲長度為

L=CH

實際防滲長度

L15

L

其地下輪廓布置見下圖5-1-1：

圖5-1-1

5.2滲流計算

采用改進阻力系數(shù)法進行滲流計算。

5.2.1地下輪廓線的簡化

為了便于計算，將復(fù)雜的地下輪廓進行簡化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩端

的齒墻均淺，簡化后的形式如下圖

圖5-2-1

5.2.2確定地基的有效深度

根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計算中必須取一有效深度，代

15

L0=16+20=36m;地下輪廓的0=1.3m。0/0=36/1.3=27.7>5,e=0.50=18m(圖1、8段為進出口段，阻力系數(shù)為ξξ=1.5（）T0．5ξ=ln[ctgT0.5SL6ξ=2.988＝Hi1=0.49m

2=0.03m3=1.15m段號S818.02517.21=0.50.7(S1SSi1ξ,則S1L0=16+20=36m;地下輪廓的0=1.3m。0/0=36/1.3=27.7>5,e=0.50=18m(圖1、8段為進出口段，阻力系數(shù)為ξξ=1.5（）T0．5ξ=ln[ctgT0.5SL6ξ=2.988＝Hi1=0.49m

2=0.03m3=1.15m段號S818.02517.21=0.50.7(S1SSi1ξ,則S130．70．028(1-)]1.30．029T=18.0S2)1=0.5

2=0.5iT0．4/217.4S17.2ST=17.2L=16.0ξ17.9+0.4412.98840．0291=0.50.8900．4461.3L=20.0181.0410．072

由地下輪廓線簡化圖知：地下輪廓的水平投影長度

垂直投影長度SLS故地基的有效深度TL

5-2-1)。

5.2.3滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算

過地下輪廓的角點、尖點，將滲流區(qū)域分成十個典型段。

3、6、二段為內(nèi)部水平段，2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段。

表5-2-1各流段阻力系數(shù)為ξ

流段

進口段和出口段

2

內(nèi)部垂直段4

7

3內(nèi)部水平段ξ=T

8則ξ=

i

5.2.4滲透壓力計算：

1）設(shè)計洪水位時：△H=10.3-7.0=3.3m。根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的

單寬滲流流量均應(yīng)相等。

a）任一流段的水頭損失h=

hhh

16

4=0.08m

5=0.03m

6=0.99m7=0.03m

8=0.50m1=1.21-)T1123=1.21-TT2876=0.99+(0.261=3.3m2=3.3-h1′=3.3-0.17=3.13m為12=0.34<1.0應(yīng)予修正h4=0.08m

5=0.03m

6=0.99m7=0.03m

8=0.50m1=1.21-)T1123=1.21-TT2876=0.99+(0.261=3.3m2=3.3-h1′=3.3-0.17=3.13m為12=0.34<1.0應(yīng)予修正h′=1)2=0.475<1.0,故亦需修正。22(12(h=0.24mSh=0.17mS80.059)0.059)hhhh

b）進出口段進行必要的修正：進出口修正系數(shù)

1T12(T

T′=18mT=17.9mS=0.4m

則

進口段水頭損失的修正量為

Δh=0.49－0.17=0.32

修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段

h′=0.03+0.03=0.06

h′=1.17+（0.33－0.03）=1.44m

同樣對出口段修正如下

212(T

T′=17.2mT=17.4mS=0.7m

則

出口段的水頭損失修正為

h′=

修正量Δh=0.50－0.24=0.26m

h′=0.03+0.03=0.06m

h－0.03)=1.22m

c）計算各角隅點的滲壓水頭：由上游出口段開始，逐次向下游從作用水頭值

Δh中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點的滲壓水頭值

H

H17

3=H2-h2′m=3.13-0.06=3.07m4=H3-h3′m=3.07-1.44=1.63m5=H4-h4′m=1.63-0.08=1.55m6=H5-h5′m=1.55-0.03=1.52m7=H6-h6′m=1.52-1.22=0.30m8=H7-h7′m=0.30-0.06=0.24m9=H8-h8′m=0.24-0.24=0.00m5-2-2:設(shè)計洪水位是滲透壓力分布圖1133=H2-h2′m=3.13-0.06=3.07m4=H3-h3′m=3.07-1.44=1.63m5=H4-h4′m=1.63-0.08=1.55m6=H5-h5′m=1.55-0.03=1.52m7=H6-h6′m=1.52-1.22=0.30m8=H7-h7′m=0.30-0.06=0.24m9=H8-h8′m=0.24-0.24=0.00m5-2-2:設(shè)計洪水位是滲透壓力分布圖11321=3.70m2=3.51m3=3.44m4=1.83m5=1.74m6=1.70m7=0.34m8=0.27m（單位：m）6+H7)242KNKN

H

H

H

H

H

H

d）作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段水頭損

失呈線形變化，則其滲透壓力分布圖，如圖

圖5-2-2

單位寬度底板所受滲透壓力：

P=(H×16×1=14.56t=142.69

單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：P=1(H+H)×20×1=47.0t=460.6

2）同樣的步驟可計算出校核情況下的滲透壓力分布，即

ΔH=4.7-1.0=3.7m

H

H

H

H

H

H

H

H18

9=0.00m,如圖5-2-3：11=

"2h69=0.00m,如圖5-2-3：11=

"2h636XXJ為70016m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚均為6+H7)22

3+H4)22160.27S0.7KN

KN'根據(jù)以上計算作出滲透壓力分布圖

圖5-2-3校核洪水位是滲透壓力分布圖（單位：m）單位寬度底板所受滲透壓力：P(H×16×1=1×(1.70+0.34)×16×1=16.32t=159.94

單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：

P=1(H×20×1=1×(3.44+1.83)×20×1=52.7t=516.46

5.2.5抗?jié)B穩(wěn)定驗算閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降閘底板水平段的平均滲透坡降為

J==1.]=0.4～0.5

X

滲流出口處的平均逸出坡降

'J=h=0=0.386＜[J]=0.70～0.80

閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。六、閘室布置與穩(wěn)定計算

6.1閘室結(jié)構(gòu)布置

閘室結(jié)構(gòu)布置主要包括底板、閘墩、閘門、工作橋和交通橋等部分結(jié)構(gòu)的布置

和尺寸的擬定。

6.1.1底板

底板的結(jié)構(gòu)、布置、構(gòu)造與上面的相同。

6.1.2閘墩

順?biāo)较虻拈L度取與底板相同，取

1.1m。邊緣與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。

閘墩上游部分的頂部高程在泄洪時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加安全超高；關(guān)門

19

1211.8m。0.3m，寬0.2m，工11.8m。胸墻底部高程應(yīng)以不影響引水為準(zhǔn)。=堰頂高程+堰頂下游水深+=0.5+7.0+0.3=7.8m，取胸墻底部高程1211.8m。0.3m，寬0.2m，工11.8m。胸墻底部高程應(yīng)以不影響引水為準(zhǔn)。=堰頂高程+堰頂下游水深+=0.5+7.0+0.3=7.8m，取胸墻底部高程為8.1m。則0.3m×0.5m,下0.2m，即其高程0.930.791K2K3AS2S=10.2m；對于工作閘門，1=1.02=1.0;HS=10.23=1.0Q=（0.1W（=10.3+0.8+0.7=11.8m=10.7+0.5+0.5=11.7m

設(shè)計洪水位的超高計算：

校核洪水位的超高計算：

取上述二者中的較大者，取為

閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可?？纱蟠?/p>

低于上游部分的高度，而其上設(shè)有排架擱置公路橋。初擬定閘墩下游部分頂部高程

為8.5m，其上設(shè)3根0.7m×0.67m，高1.8m的柱子，柱頂設(shè)0.7m×0.7m，長4.7m

的小橫梁，梁頂高程即為8.5+1.8+0.7=11.0。下游閘墩上擱置公路橋，橋面高程為

11.8m，與兩岸大堤齊平。