水闸设计过水流量和水闸设计规范毕业论文

水闸设计过水流量和水闸设计规毕业论文
1 工程概况
1.1 基本资料
新东港闸是一座拦河闸，防洪保护农田45万亩。

设计灌溉面积5.3万亩。

设计排涝面积40万亩。

起着引水灌溉和防洪排涝的重要作用。

1.1.1 建筑物级别
根据水闸设计过水流量和水闸设计规（SL-265-2001）的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其建筑物级别为3级。

1.1.2 孔口设计水位
孔口设计水位组合见表1-1。

表1-1 孔口设计水位组合表
1.1.3 消能防冲设计
消能防冲设计水位组合见表1-2。

表1-2 消能防冲设计水位组合表
1.1.4 闸室稳定计算
闸室稳定计算水位组合见表1-3。

表1-3 闸室稳定计算水位组合表
1.1.5 地质资料
本拦河闸持力层为局部含砂砾，含铁锰质结核及砂礓的棕黄夹灰色粘土、粉质粘土，可塑—硬塑状态，中压缩性，直接快剪c=55kPa ，φ=17°。

地基允许承载力220kPa 。

1.1.6 回填土资料
回填土采用粉砂土，其摩擦角17,0c ϕ==，湿容重3
/18m kN ，饱和容重为
3/20m kN ，浮容重3
/10'm kN =γ。

1.1.7 地震设计烈度
地震设计烈度：7。

1.1.8 其他
上下游河道断面相同均为梯形，河底宽分别为40.0m ，河底高程4.2m ，边坡1:2.6。

河道堤顶高程与最高水位相适应。

两岸路面高程相同8.2m 。

交通桥标准：公路Ⅱ；双车道。

1.2 工程概况
东新港闸主要作用是引水灌溉和防洪排涝。

该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共5孔，每孔净宽 6.0m 。

闸墩为钢筋砼结构，边墩和中墩厚为 1.0m ，缝墩厚 1.2m ，闸室总宽36.40m 。

闸底板为砼结构整体式平底板，顺水流方向长16.0m ，底板厚1.5m ，顶高程与河底同高为▽4.20m 。

钢筋砼铺盖长18.0m ，厚0.5m ，顶高程▽4.20m ；下游消力池为钢筋砼结构，厚0.8m ，池长19.0m ，顶高程▽3.5m 。

海漫前1/3浆砌块石结构；后2/3干砌石结构，并设有混凝土格埂，长21.0m 。

公路桥为C25钢筋砼斜空心板结构，公路桥标准：公路Ⅱ，双车道，桥面高程▽9.64m ，桥面宽8.0m ，两边人行道为0.8m 。

工作桥为钢筋砼π梁式结构，且在上面建房子。

工作桥桥总宽3.9m ，启闭机房墙厚0.24m,机房净宽3.42m 。

纵梁高0.6m ，宽0.4m ；横梁高0.4m ，宽0.25m 。

闸门为露顶式平面钢闸门,门顶高程▽8.7m 门底高程▽4.2m 。

在闸门上游侧设有胸墙，胸墙顶高程▽11.0m ，胸墙底高程▽8.5 m 。

采用2×16 t 双吊点卷扬式启闭机5台套，上、下游翼墙均为反翼墙；上游翼墙分为5段；下游翼墙分为4段。

上游翼墙后回填土高程9.5m ；下游翼墙回填土
高程7.5m。

闸室左右岸通过扶壁式岸墙、引桥连接，岸墙墙厚0.6m，扶壁厚0.4m，底板厚0.6m。

闸室段共分两道墩缝，左边孔、右边孔各为一联；中孔各为三联。

上游段岸墙上建楼梯间，其下部做成沉箱式基础。

胸墙采用板粱式结构，胸墙面板厚度为25cm，上梁高度60cm，下梁高度75cm。

排架采用实体式支墩结构，上游段支墩顶高程▽14.5m，底高程▽11.0m；下游段支墩顶高程▽14.5m，底高程▽9.5m。

水平截面尺寸390cm×40cm。

下游消力池的形式采用挖深式。

下游防冲槽深度为1.5m，顺水流向底宽1.5m。

上游边坡1:2，下游边坡1:3。

2 孔口宽度设计
2.1 闸孔形式的确定
由于该水闸的最高挡水位为10.3m，地面高程为8.2m,决定采用开敞式闸室结构。

2.2 孔口设计水位组合
孔口设计水位见表2-1。

表2-1 孔口设计水位组合表
2.3 堰型及堰顶高程的确定
2.3.1 堰型的确定
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。

由于此水闸的主要作用是泄洪、挡潮、冲淤、兼辅助通航。

因此要求自由出流围大且有较大的泄流能力，综合比较以上三种堰型最后确定采用宽顶堰。

2.3.2 堰顶高程的确定
堰顶高程定的与河底同高，高程为4.2m。

2.4 判断堰流与孔流
由于采用的是胸墙式孔口，故先判断是堰流还是孔流。

设计情况和校核情况的闸孔开度h e =10.3-2.5-4.2=3.6m,设计情况上游水深H 1=7.5-4.2=3.3m ，校核情况上游水深H 2=9.0-4.2=4.8m 。

具体判断见表2-2。

表2-2 孔口设计水位组合表
e 2.5 闸孔宽度的确定
2.5.1 验证过水能力
由资料，已经拟建孔数3孔，拟建孔宽b 0=8.0m 。

先初步定中墩d z =1.2m ，边墩厚为1.0m 。

1、设计情况
闸底板高程为4.2m,闸上水位为7.5m ，闸下水位7.2m ，过水流量260 m 3/s 。

A 设=（b+mh ）h=(40+2.6×3.3)×3.3=160.314m 2
——过水断面面积
v 0=Q 设/A 设=260/160.314=1.622m/s ——行进流速 h 0=
g
v 22
α=1.0×1.6222/(2×9.81)=0.134m ——行进水头
0H =3.3+0.134=3.434m ——堰上总水头
堰顶算起的下游水深s h =7.2-4.2=3.0m ，则0
H h s
=3.0／3.434=0.874<0.9故采用堰流公式2
/30
02H g m B Q σε=计算。

810.171(1)0.98281z ε=-⨯-
=+
810.171(1)0.91580.514.08b ε=-⨯-
=++
则ε=
(31)0.9820.915
0.9603
-⨯+=
由水闸设计规SL265-2001 表A.0.1-2查得=σ0.885；m 取0.385，则：
2
/30
02H g m B Q σε=
=3/2240.8850.960 3.434221.28⨯⨯⨯⨯=m³/s ＜260m³/s
不满足要求。

故重新设计孔宽。

假设ε=0.96，则
0B =
28.20=m 选5孔闸，每孔宽度6m ，中墩厚1.0m ，缝墩厚1.2m ，边墩厚1.0m 。

则
610.171(1)0.97461z ε=-⨯-
=+
610.171(1)0.91560.510.38b ε=-⨯-
=++
则ε=
(51)0.9740.915
0.9625
-⨯+=与假设一致。

闸孔总净宽5614 1.2236.4B =⨯+⨯+⨯=m 。

实际过水能力：
2
/30
02H g m B Q σε=
=3/2
3300.8850.9620.385 3.434
277.17/m s ⨯⨯⨯=>260 m³/s ，满足要求。

2、验证校核情况
A 校=（b+mh ）h =（40+2.6×4.8）×4.8=251.904m 2 V 0=Q 校/A 校=500/251.904=1.985m/s h 0=
g
v 22
α=1.0×1.9852/(2×9.81)=0.201m
0H =4.8+0.201=5.001m
堰顶算起的下游水深s h =8.5-4.2=4.3m
H h s
=4.3／5.001=0.860≤0.9
用堰流计算公式2
/30
02H g m B Q σε=计算过流能力。

610.171(1)0.9766 1.0z ε=-⨯-
=+
610.171(1)0.91160.514.28b ε=-⨯-
=++
则ε=
40.9760.911
0.9635
⨯+=
由水闸设计规SL265-2001 表A.0.1-2查得=σ0.9；m 取0.385，则：
2
/30
02H g m B Q σε=
=3/2300.900.963 5.001495.89⨯⨯⨯=m³/s
Q Q Q -⨯校校
100﹪=
495.89500
100500-⨯﹪=0.82﹪<5﹪满足要求。

汇总见表2-3。

表2-3 孔口设计汇总表
注：hs/h0<0.9，利用公式2/3002H g m B Q σε=。

2.5.2 闸孔布置图
闸孔布置如图2-1所示。

图2-1 闸室布置图 （单位：cm ）
3 消能防冲设计
3.1 消能防冲水位组合
消能防冲水位组合见表3-1。

表3-1 消能防冲水位组合表
3.2 闸门初始开度及出闸水流初始流量的确定
3.2.1 计算闸门初始开度e 、出闸水流初始流量Q
采用公式gH be Q 2μ=计算：
e
H
≤0.65，为闸孔出流,计算流量采用孔流公式. H
e
>0.65,为堰流,计算流量采用堰流公式. 2ε为垂直收缩系数，取值查《水力学》上册表8.8（P329）；
μ为流量系数u =0.600.176
e
H
-
c
h 为收缩水深
e
h c ⋅=2ε
''c h 为跃后水深 )181(2''2
-+=c c c c gh v
h h
c v 为收缩断面流速 gH u
v c 22
ε=
b 为闸孔宽度
H 为闸前水深
具体计算结果如表3-2所示。

表3-2 闸门初始开度e 、出闸水流初始流量Q 计算表
由计算表3-2 分析
'
'c h 知：闸门的初始开启高度对跃后水深的影响最大。

因此闸门
初始开度和初始流量取：
设计情况 ：e =0.4m ， 设Q =55.87 m 3/s ； 校核情况 ：e =0.6m ， 较Q =100.96 m 3/s 。

3.2.2 闸门开启制度与初始开度
设计情况：分5级打开；初始开度e ≤0.4m 校核情况：分5级打开；e ≤0.6m
3.3 消力池设计
3.3.1 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。

由计算表3-2综合比较可知：闸下尾水深度小于跃后水深，故采用下挖式消力池。

3.3.2 消力池池深的计算
1、水位组合
消力池池深计算水位组合见表3-3。

表3-3 消力池池深计算水位组合表
2、消力池池深计算
消力池池深计算步骤如下：
首先假设
d=0.5m
1)、流速ν=
A
Q
(m/s)
2)、闸前总水头 H0 =H+
g22
αν
(m)
3)、由消力池底板顶面算起的池深 T0= H0+d(m)
4)、单宽流量q=Q/B(m3/s.m)
5)、由公式02/222
03
=+-ϕαg q h T h c c 迭代计算收缩断面水深c h
1ci h +=
)
(20ci h T g q
-ϕ (m) （流速系数ϕ取0.98—— 高教版《水学力》下
册表9.1查得）
6)、跃后水深
''
0.25121)()2c c h b h b =(m)（1
2
b b 近似为1） 7)、出池落差22
2'2
''2
22s c q q Z g h gh ααϕ∆=-(m) 8)、池深'''
0c s d h h Z σ=--∆ (m) (若0.5d ≤m 取0.5d =m,若0.5d >m 带入此时
的d 值重新计算)
计算结果列表如表3-4。

表3-4 消力池池深的计算表
注：'
s h 为出池河床水深，m ；0σ为水跃淹没系数，可采用1.05-1.10；1b 为消力池首段宽度，m ；2b 为消力池末段宽度，m ；α为水流动能矫正系数，可采用1.0-1.05。

综合设计情况和校核情况下的计算池深，由上表2可知池深d 取0.7m 。

3.3.3 消力池长度的计算
1、水跃计算
计算结果见表3-5。

表3-5 水跃计算
2、按设计情况计算
1）水跃长度j L 的计算：
6.9('')13.93j c c L h h =-=m
2）消力池长度sj L 的计算：
斜坡段采用1：4的坡度，消力池斜坡水平投影长度s L =4d=2.8m ，其中水跃长度校正系数β=0.8。

则13.944sj s j L L L β=+=m 。

3、按校核情况计算
1）水跃长度j L 的计算：
6.9('')18.50j c c L h h =-=m
2）消力池长度sj L 的计算：
斜坡段采用1：4的坡度，消力池斜坡水平投影长度s L =4d=2.8m ，其中水跃长度校正系数β=0.8。

则17.60sj s j L L L β=+=m 。

综合设计与校核情况下计算池长，最后确定消力池池长sj L 为18.0m 。

4、消力池总长L
设平台为1.0m ，则总宽L =sj L +1.0=19.0m
3.3.4 消力池底板厚度的计算
按抗冲要求计算，H q k t '
∆=1，分设计与校核情况计算,计算结果如表3-5。

表3-5 消力池底板厚度计算表
注：t 为消力池底板始端厚度，m ；H '∆为闸孔泄水时上下游水位差，m ；q 为过闸单宽流量m 3
/s.m ；
1k 为消力池底板计算系数，可采用
0.15～0.20，此处取0.2；2k 为消力池底板安全系数，可采用
1.1～1.3；
综合设计与校核情况下计算出的消力池底板厚度，初定板厚t 为0.5m 。

3.3.5 消力池构造的确定
由于该拦河闸承受单向来水，故在消力池底板设冒水孔，孔径10cm ，间距2m ，呈梅花形布置。

排水孔里填充碎石并设置滤层，由上至下分别为中石子10cm 、小石子10cm 、粗砂10cm 。

消力池末端设有尾坎，高0.5m 。

消力池的构造如图3-1、图3-2所示。

消力池池首宽度b 1=34.4m ，消力池末端的宽度b 2=40.0m 。

则下游翼墙的扩散角θ=8.4°，在7°～12°之，满足要求。

图3-1 消力池的构造纵剖图 （单位：cm ）
图3-2 消力池的构造半平面图 （单位：cm ）
3.4 海漫的设计
3.4.1海漫长度的确定
当'H q s ∆=1～9，且消能扩散良好时，海漫长度可按公式计算。

'H q K L s s p ∆=
式中：p L 海漫长度，m ；s q 为消力池末端单宽流量，m3/s.m ；'H ∆为闸孔泄水时上下游水位差，m ；s K 为海漫长度计算系数，按下表3-6查得。

表3-6 K s 参数表
分设计与校核两种情况计算取大值，计算结果如表3-7所示。

表3-7 海漫长度计算表
综合设计与校核情况，最后确定海漫长度为21m 。

3.4.2海漫构造
1、海漫的结构
海漫的结构应该是粗糙的，以利于消除水流余能；应该是透水的，使渗透水流顺利排出，以增加海漫的稳定性；应该有一定的柔性，以适应地基变形，综合考虑本工程海漫前1/3段采用浆砌块石，后2/3采用干砌块石。

厚度为40cm ，块石直径大于30cm 砌石下层铺10cm 卵石、10cm 毛砂垫层。

每隔6—10m 设置一道浆砌石埂，石埂断面尺寸40×80cm 2。

2、海漫末端的流速验算
设计情况：()/55.87/(40 2.6 1.2) 1.2v Q A ==+⨯⨯=1.07m/s ＜[]v =2.5m/s ； 校核情况：()/100.96/(40 2.6 1.7) 1.7v Q A ==+⨯⨯=1.34 m/s ＜[]v =2.5 m/s 。

其中[]v ——干砌块石不冲流速，[]v =2.5～4.0 m/s ，故可以海漫可以设置为水平。

3.5冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定
3.5.1 冲刷坑深度的计算
海漫末端的河床冲刷深度可按下面公式计算
[]
m m
m h v q d -=01
.1 式中：m d 为海漫末端河床冲刷深度，m ；m q 为海漫末端单宽流量，m 2/s ；[]0v 为河床土质允许不冲流速，m/s 。

由高教版《水力学》上册表5.3(P200)查得 ；m h 为海漫末端河床水深，m 。

分设计与校核两种情况计算如表3-8。

表3-8 冲刷坑深度的计算表
3.5.2 防冲槽尺寸的确定
由计算结果可知，冲刷深度d m =2.002m ，一般d m =1.5～2.0m ，即当d m ≥1.5～2.0m ，取d m =1.5～2.0m 。

若太大，开挖困难。

故取d m =1.5m 。

底宽L=(1.0～2.0) d m ，上游边坡1:2～1:4，下游边坡根据施工开挖情况而定。

防冲槽的断面面积，根据下游河床冲至最
深时，石块坍塌在冲刷坑上游坡面所需要的面积A 确定，应满足A=2
1n d m +δ（δ为
堆石自然形成的护面厚度，取用δ>0.5m ，取δ=0.6m 。

n 为上有边坡系数）
初定防冲槽深度为m d =1.5m ，底宽L=2.0m 。

上游边坡1:n=1:3，下游边坡1:m= 1:3。

A=m d δ=0.6×2.002=3.799m 2
防冲槽的面积A=(L+m m d )m d =(2+3×1.5) ×1.5=9.75 m 2＞3.799 m 2 故防冲槽设计满足要求。

防冲槽构造图如图3-3所示。

图3-3 防冲槽构造图 （单位：cm ）
4 闸基渗流计算
4.1 渗流计算水位组合
渗流计算水位组合见表4-1。

表4-1 渗流计算水位组合表
4.2 地下轮廓线布置
4.2.1 地下轮廓线布置
1、防渗长度的拟定
防渗长度初拟值按下式计算
L=C H
∆
式中：L为闸基防渗长度，包括水平段、铅直段及倾斜段；H
∆为上、下游最大水位差，m；C为允许渗径系数，按表6（《水闸设计规》SL 265-2001表4.3.2）选用。

表4-2 允许渗径系数
设计与校核情况下的最大水位差发生在反向挡水时，且这两种情况下的最大水位差相等。

H
∆=▽10.3-▽4.8=5.5m
本水闸持力层为含少量砾的粉质粘土。

由表6查得允许渗径系数C=3。

则
拟L =C H ∆=3×5.5=16.5m
2、铺盖、垂直防渗体与闸室底板的拟定
1） 铺盖、垂直防渗体的拟定
本水闸持力层为棕黄夹灰色粘土、粉质粘土，局部含砂砾，含铁锰质结核及砂礓，根据《水闸设计规》SL 265-2001 4.3.6规定闸室上游可采用铺盖。

根据《水闸设计规》SL 265-2001 -4.3.10规定：铺盖长度可根据闸基防渗需要确定，一般用上、下游最大水位差的3～5倍。

钢筋混凝土铺盖的厚度不易小于0.4m 。

初步拟定：采用钢筋混凝土铺盖，并设齿墙，厚度取0.5m 等厚，齿墙底宽取0.5m 、齿墙深度取0.5m,铺盖长度1L =3max H ∆=3×5.5=16.5m 取18m 。

顺水流方向设沉陷缝。

2） 闸室底板的拟定
根据《水闸设计规》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1/6～1/8,其值约为1.0～2.0m ，最小厚度不宜小于0.7m 。

闸室底板顺水流方向的长度参照《水闸设计规》SL265-2001P27表5所列数值初步拟定，可知粉质粘土上闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.0～4.5。

4.3.9条规定齿墙深度采用0.5～1.5m 。

底板长度初步拟定：
满足闸室上部结构布置要求：L 2=B 交通桥+B 工作桥+B 工作便桥。

交通桥宽度取9m ；工作桥宽度取3.5m ，工作便桥宽度1.0m 。

故L=13.5m 。

闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.0～4.5。

则L 2=(11～24.75)m 。

故闸室长度L 2取16m 。

底板厚度初步：
厚度取1.5m ，齿墙深度取0.5m ，齿墙底宽取0.5m 。

3、拦河闸闸基地下轮廓布置图
闸基地下轮廓布置图如图4-1所示。

图4-1 闸基地下轮廓布置示意图 （单位：高程m ；长度cm ）
4.2.2 验算防渗长度
实际长度防渗长度：
1.00.516.00.5 1.00.514.00.5 1.238.03=16.5L m L m
=++++++++=>实初拟
4.3 闸基渗流计算
4.3.1 简化地下轮廓线
根据地下轮廓的特点，采用改进阻尼系数法计算，由图可得到地下轮廓简化和分段，具体布置见图4-2所示。

图4-2 地下轮廓简化、分段布置图（单位：高程m ；长度cm ）
4.3.2 计算地基有效深度
L 0=18.0+16.0=34.0m
S0=2.0m
L0/ S0=34.0/2.0=17.0＞5
T e=0.5 L0=0.5×34.0=17.0m
闸基相对不透水层为无限深，故闸基渗流的影响围以有效深度Te控制。

即计算深度Tc=Te=17.0m。

4.3.3 计算各典型段的阻尼系数
各典型段的几何特征及阻尼系数计算见表4-3。

表4-3 各典型段阻尼系数计算表
4.3.4 各典型段渗压水头损失计算
各典型段渗压水头损失按公式i
i i
h H ξξ=
∆∑计算，由于设计与校核情况的水位组合相同，所以只需按照其中一种情况计算即可，各典型段渗压水头损失具体计算结果见表4-4所示。

表4-4 各典型段渗压水头损失计算表（m ）
注：利用公式i
i i
h H ζζ
=
∆∑。

4.3.5 进、出口段修正及各区段渗压水头损失调整
1、阻力修正系数，进、出口水头损失与修正后水头损失值的计算
按下式： 00''h h β=
'''
21
1.21[12()2][0.059]
T S T T
β=-
++
其中：0h 为进、出口水头损失，m ；'0h 为修正后的进出后损失值，m ；'β为阻力修正系数，当'β≥1时，取'β=1.0；'S 为底板埋深与板桩入土深度之和，或为齿墙外侧埋深，m ；'
T 为板桩另一侧地基透水层深度,或为齿墙底部至计算深度线的垂直距离，m ；T 为地基透水层深度，m 。

分正向与反向挡水计算,具体计算结果如表4-5。

表4-5 阻力修正系数，进、出口水头损失与修正后水头损失值计算表
2、进出口修正及相应典型段渗压水头损失调整计算
进出口修正及相应典型段渗压水头损失调整计算见表。

各典型段末的渗压水头计算见表4-6。

表4-6 进出口修正及相应典型段渗压水头损失调整计算表
3、各渗流角点处的渗压水头的计算
各渗流角点处的渗压水头的计算见表4-7。

表4-7 各渗流角点处的渗压水头的计算表
4、闸底渗压水头分布图
根据各角点处的渗压水头，作闸底渗压水头力分布图如下图4-3、4-4所示。

图4-3 设计情况闸底透压水头分布图 （单位：长度cm ；水头m ）
图4-4 校核情况闸底渗压水头力分布图 （单位：长度cm ；水头m ）
5、渗流坡降的计算
出口坡降按公式： '
'
0S h J =计算
水平坡降按公式： L
H
J x ∆=
计算 式中：J 为出口段渗流坡降值；x J 为水平段渗流坡降值；'
h 为出口段修正后的水头损
失值，m ；'S 为底板埋深于板桩入土深度之和，m ；H ∆为水平段水头损失值，m ；L 为水平段长度，m 。

具体结果如表4-8所示。

表 4-8 出口坡降与水平段坡降的计算表
[J由《水闸设计规》SL265-2001，表6.0.4 软粘土的水平段允许渗流坡降值注：允许渗流坡降值]
［J x］=0.3～0.4；出口段允许渗透坡降值［J］=0.6～0.7。

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。

6、底板所承受的渗透压力的计算
由各段末的渗压水头可计算底板所承受的渗透压力，以底板上游端最低点为矩心，具体计算见表4-9。

表4-9渗透压力计算表
5 闸室结构布置
5.1 闸室底板
根据《水闸设计规》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1/6～1/8,其值约为1.0～2.0m，最小厚度不宜小于0.7m。

闸室底板顺水流方向的长度参照表4-5所列数值初步拟定，可知砂土地基土质闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.0～3.5。

4.3.9条规定齿墙深度采用0.5～1.5m
初步拟定：
L=16m，齿墙深度取如前拟定，闸室底板厚度取1.5m，取顺水流方向的长度取2
0.5m，齿墙底宽取0.5m，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：
①闸墩长度应满足上部结构布置要求；②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。

初步拟定本拦河闸闸墩的顺水流方向的长度与闸底长度相同，为16m。

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（规条文说明4.2.4）
平均波高和平均波周期按试验站公式计算
}]
)(7.0[13.0)(
0018.0{])(7.0[13.07.020
45
.02
7.02
20v gH th v gD th v gH th v gh m m m = 5
.020
9.13⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=v gh v gT m m
式中：m h 为平均波高；0v 为计算风速，m/s ；D 为风区长度，m ；m H 为风区平均水深，m ；m T 为平均波周期，s 。

然后由《水闸设计规》SL265-2001表E.0.1—2查得波高与平均波高的比值p h /m h 进而求的p h ，根据水闸的级别为3级，可由表E.0.1—1查的波列累计频率为5%，则p h =%5h 。

具体计算如表5-1所示。

表5-1 平均波高和平均波周期计算表
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
m m m L H
th
gT
L ππ222
= m
m
z L H
cth
L h h ππ22
%5=
式中：m L 为平均波长，m ；H 为闸前水深，m ；z h 为波浪中心线超出计算水位的高度，m 。

其余意义同上。

m L 采用试算的方法得出，计算结果列表5-2所示。

表5-2 平均波长和波浪中心线超出计算水位的高度计算表
安全超高由《水闸设计规》SL265-2001表4.2.4水闸安全超高下限值查的为设计
情况为0.4m，校核情况为0.3m。

综上闸墩高程计算列如表5-3所示。

表5-3 闸墩高程计算表
由闸墩高程计算表可初步拟定上游闸墩闸墩高程为11.0m。

下闸墩高程9.0m。

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》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0.9～1.4m。

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1.0，边墩厚度为1.0m，缝墩厚度1.2m。

上游墩头采用半圆形，为便于施工，下游墩头也做成半圆形。

2）根据《水闸设计规》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1.6～1.8。

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。

初步拟定上游检修门槽深度0.2m,宽度0.3m位于闸墩上游段1.8m处；工作闸门的门槽深度取0.3m，宽度取0.5m（经后面计算改为0.51m），位于闸墩上游段4.3m处；为方便闸底板的检修，在闸墩下游段也布置检修闸门，尺寸与上游检修闸门相同，位于闸墩下游段0.5m处。

具体尺寸如图5-1所示中孔闸墩尺寸布置图。

图5-1 中墩尺寸布置图（单位：cm）
5.3 闸门与胸墙
5.3.1闸门的布置
根据《水闸设计规》SL265-2001条文说明 4.2.16条规定：当永久缝设置在闸室底板上，由于底板的整体性能比较差，在地基不均匀沉降的情况下，较易造成闸底板高低不清、闸墩侧向倾斜的情况，从而改变闸孔形状，使得对闸孔变形很敏感的弧形闸门很难适应，宜采用平面闸门。

根据以上规定初步拟定：闸门采用平面钢闸门，双节点滚轮支撑；泄水时，当e/H>0.65为堰流，经计算H=9-4.2=4.8m，e>3.12m。

故闸门高度取 4.5m，则闸门门顶高程为 4.2+4.5=8.7m，宽度为6+0.2=6.2m。

5.3.2胸墙的布置
由于挡水高度较大，可设置胸墙代替一部分闸门高度。

其底部高程以不影响闸孔过水为准，胸墙底缘与闸门顶部需设置止水，故胸墙底缘应比闸门顶缘低0.2～0.3m。

则胸墙底缘高程=8.7-0.2=8.5m。

胸墙顶部高程与闸墩顶部高程相同，为11.0m。

则胸墙高度为11-8.5=2.5m。

胸墙厚度为0.2m。

胸墙用钢筋混凝土做成，底部做成圆弧形，以改善水的流态。

因为闸孔净宽6m,故胸墙采用板梁式结构。

上梁高度（顺水流反向）一般取闸孔宽度的1/12～1/15，下梁高度还要考虑胸墙与闸门共同作用的影响。

因为下梁背水面与闸门顶部紧靠，要求下梁有较大的刚度以免影响闸门顶部止水失效，所以下梁高度一般不小于闸孔宽的1/6～1/9.。

取上梁高（顺水流方向）为0.5m ，下梁高（水平向）为0.75m 。

因为在闸室底板上设置了沉陷缝，故采用胸墙与闸墩简支的形式，连接处涂以沥青，并设油毛毡。

具体尺寸见图5-2所示。

图5-2 闸门与胸墙的尺寸 （单位：cm ）
5.3.3闸门重量与启闭机的估算
1、闸门自重估算：
平面闸门自重约3～4kN/m 2，此处取3.5 kN/m 2 闸门自重 G=A×3.5=(6.2×4.5) ×3.5=97.65 kN 2、闸门启闭所需的启门力和闭门力的估算：
闸门启闭所需的启门力和闭门力由近似公式：
G P F Q 2.1)12.0~10.0(+= G P F w 9.0)12.0~10.0(-=
式中：Q F 为启门力，kN ；w F 为闭门力，kN ；P 为闸门上的总水压力，kN ；
b h h P )2
121(2
2下上γγ-=；G 为闸门自重，kN 。

计算结果如表5-4所示。

表5-4 闸门启闭所需的启门力和闭门力计算表
注：闸上水位呈梯形分布，1() 4.32P h h b γγ=
+⨯⨯下上；闸下水位呈三角形分布，222
P h b γ= 由计算结果可以看出稳定水位时闭门力w F ＞0，所以闸门在关闭时需要增加配重块。

拟定配重块为23kN ，闭门力w F <0。

5.4 启闭机与工作桥
5.4.1 启闭设备的初步选定
由表5-2计算所得启门力，初步选用平面闸门双吊点卷扬式启闭机，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-2×16、启门力2×160kN
地脚螺栓的间距Q 1Q 2=1208mm 、Q 1Q 3=1569mm 。

具体尺寸见图5-3所示。

图5-3 启闭机基础布置图（单位：mm ）
5.4.2 工作桥的形式和尺寸的拟定
1、初步拟定:
按业主要求，需在工作桥上建房屋，故拟定建π型梁。

中间两纵梁间距取决于启闭机地脚螺栓距，一般取1.2～2.0m，QPQ-2×16启闭机的Q1Q3=1569mm，故此处纵梁净距取1.4mm；外沿两纵梁承受上部房屋墙壁传来的力。

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。

启闭机最大宽度为1769mm，两边需同时留出0.6～1.2m 的富裕宽度以供工作人员操作，初步拟定桥面总宽度为3.9m。

其中，
工作桥跨度L=7000-20=6980mm,净距L n=6000mm，
纵梁高度h=(1/8～1/12)Ln=(0.5～0.75)m，初步拟定为0.6m；
纵梁宽度b=(1/2～1/3)h=(0.2～0.3)m，初步拟定为0.3m。

横梁截面为矩形，高度为纵梁高度的2/3～3/4，宽度为高度的1/3～1/2，初步拟定横梁的高度为0.4m，宽度为0.2m。

机墩高0.35m,与横梁同宽。

房屋四周墙壁厚0.24m。

房屋净宽4.3-0.24×2=3.82m。

屋顶横梁高0.25m，宽0.2m,垂直于水流方向每隔3m布置一个。

具体尺寸如图5-4所示。

图5-4 工作桥尺寸及布置图（单位：cm）
2、工作桥上的活动铺板布置
为了减小纵梁吊装重量，可将两根纵梁之间的桥面板做成可拆卸的活动铺板，简支在纵梁上，活动铺板顶面与纵梁顶面齐平。

板宽变化幅度在40-50cm，长度为两根纵梁净距加上两边8cm的支撑宽度。

铺板厚度取8-10cm。

该工作桥选用两种规格的活动铺板，分别为①146cm×54cm；②146cm×75cm，厚度均为8cm。

具体尺寸如图5-5所示。