水闸稳定计算
水闸设计及闸室稳定计算
[附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算1.1设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m。
根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m，过闸水流流态为堰流。
汛期通过闸室的设计洪水流量Q设=1088m3/s,校核洪水流Q校=1368m3/s。
因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数，取为1.0；m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头；b—闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。
初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（0.2—0.3m）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。
因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数，取为1.0m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3.ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。
b—闸门净宽计算结果如附表1-1，1-2（a）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m3/s。
（b）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m3/s经过计算泄洪冲砂闸净宽96m，溢流堰长度95m，设计洪水位1855.8m校核洪水位1856.30m。
水闸闸室稳定计算方法与重力坝
水闸闸室稳定计算方法与重力坝水闸是一种常见的水利工程设施，主要用于调节水流量，控制水位，保护农田和城市。
而水闸的关键部分就是闸室，它不仅要能够稳定地承受水压力，还要具备一定的防洪能力。
本文将介绍水闸闸室稳定计算方法，并比较其与重力坝的异同。
1.水闸闸室稳定计算方法水闸闸室的稳定性分析是水利工程设计的重要环节之一。
根据力学原理，当水位上升时，水闸闸室所受到的水压力也会增大，如果不加以控制，就会导致闸室的破坏或倒塌。
因此，需要对闸室的稳定性进行计算和分析，以确定其承载能力和防洪能力。
水闸闸室的稳定性分析主要包括以下几个方面：（1）闸室的基础承载力闸室的基础承载力是指闸室基础抵抗地基承载力的能力。
在计算基础承载力时，需要考虑闸室的几何形状、材料强度和地基的承载能力等因素。
可以采用现场勘探和试验、数值模拟等方法进行计算。
（2）闸室的水压力闸室的水压力是指闸室所受到的水力作用力。
可以通过测量水位、流量和闸室尺寸等参数来计算。
水压力的大小与水位高度、流量大小和闸室的几何形状等因素有关。
（3）闸室的自重力闸室的自重力是指闸室本身的重力。
计算闸室的自重力需要考虑闸室的几何形状和材料密度等因素。
（4）其他荷载闸室还可能承受其他荷载，如风荷载、温度荷载等。
这些荷载的大小和作用方式需要根据具体情况进行分析和计算。
通过综合考虑以上因素，可以计算出闸室的稳定系数和安全系数。
当稳定系数小于1或安全系数小于1时，说明闸室的稳定性存在问题，需要进行加固或改进。
2.水闸闸室与重力坝的异同虽然水闸闸室和重力坝都是水利工程中常见的建筑物，但二者在结构形式和稳定性分析上存在着一些异同。
（1）结构形式水闸闸室和重力坝的结构形式存在显著差异。
闸室一般是一个矩形或梯形的建筑物，其上部设有闸门，下部通常为水泄孔或底洞。
而重力坝则是一种大型的混凝土结构，其主要作用是防洪和蓄水。
（2）稳定性分析闸室和重力坝的稳定性分析方法也有所不同。
闸室的稳定性分析需要考虑水压力、自重力、基础承载力和其他荷载等因素，而重力坝的稳定性分析则需要考虑水压力、地震力、温度变化等多种荷载。
水闸稳定计算知识分享
允许值
2 1.1 1.25
备注 偏外河侧
<[η] >[Kf] >[Kc]
外河为上游，内河为下游）
0.6
排架长1
0.6
0.3
排架宽1
0.3
2
排架高1
3.9
2
排架长2
1.3
0.3
排架宽2
0.3
0.39
排架高2
0.4
3.69
排架长3
0.3
2
排架宽3
4
0.3
排架高3
0.4
5.4
排架数
2
4
6
10.7
力臂(m) 6.85 6.85 6.10 12.95 6.10 12.95 0.85 3.95 12.95 6.40 7.75 7.75 6.80 10.36 11.20 9.20 7.95 9.20 7.75 7.95 3.95 3.95 0.53 ΣM=
满足要求 满足要求 满足要求源自上游交通桥高0.4
电机层楼板长1
边墩数
2
上游交通桥墩面积
0.1
电机层楼板长2
边墩高1
5
下游工作桥长
1.5
电机层楼板宽
边墩高2
4
下游工作桥宽
6
闸室房屋楼板厚
边敦厚
0.5
下游工作桥高
0.2
闸室房屋楼板长
边墩顺水流长度1
12.2
后墙高
5
闸室房屋楼板宽
边墩顺水流长度2
1.5
后墙厚
0.4
房屋长
中墩高1
5
后墙宽
体积(m3) 57.60 14.60 143.10 23.00
水闸过流能力及稳定计算
水闸过流能力计算水闸是一种常见的水利工程设施，用于控制和调节河流、水渠等水体的水位和流量。
水闸的过流能力计算是设计和运行水闸的重要环节，它能帮助工程师了解水闸的性能和能否满足流量要求。
本文将介绍水闸过流能力计算的基本原理和方法。
一、水闸过流能力的定义水闸的过流能力是指水闸在特定的流量条件下能够承受的水流量。
水闸的过流能力通常由设计流量来确定，该设计流量是根据该水闸所在水体的流量特征以及相关工程需求来确定的。
二、水闸过流能力计算的基本原理水闸的过流能力计算一般采用流量方程来进行，该方程描述了水流通过水闸的流动情况。
根据连续性方程和水力学基本原理，可以得到如下方程：Q=CHH^b其中，Q表示流量，C表示局部阻力系数，H表示水头，b表示方程中的指数。
该方程根据实际情况和经验关系，可以选择不同的局部阻力系数和方程指数，从而适应不同的水闸类型和工程要求。
三、水闸过流能力计算的方法1.经验公式法经验公式法是一种常用的水闸过流能力计算方法，根据水闸的类型和结构特点，选择相应的经验公式进行计算。
这些经验公式的形式多种多样，如：勒库泽公式、鲁多尔夫公式等。
这些公式一般是基于实际水利工程的试验数据得出的，因此在一些情况下可以提供相对准确的结果。
2.物理模型试验法物理模型试验法是通过建立具有相似关系的模型，对水闸的过流能力进行试验来计算。
该方法需要进行大量的试验和测量工作，因此在实际工程中一般用于对特殊或关键水闸的过流能力进行验证和确认。
3.数值模拟法数值模拟法是通过使用计算机模拟水流在水闸中的运动过程，来计算水闸的过流能力。
该方法基于数学模型和流体力学原理，通过对水流进行网格离散和边界条件设定，采用数值方法求解流动方程，从而得到相应的流量计算结果。
数值模拟法在计算精度和计算效率方面较高，因此在现代水利工程计算中得到了广泛应用。
四、水闸过流能力计算的影响因素水闸的过流能力计算受到多种因素的影响，如：水闸的几何形状、槽型、过水坡降、阻力系数、运行状况等。
水闸稳定计算PPT课件
(5-39)
式中 f’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系 数，查表5—17；
C’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力， kPa，查表5—17
闸室稳定性的判断，要求 ： 土基上： KC [K土 ] [K土]查表5-13 岩基上： KC [K岩 ] [K岩]查表5-14
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2．提高闸室抗滑稳定的工程措施
理论5-3 水闸的稳定分析与地基 处理 （教材5-7,p219）
一、闸室的稳定计算
（一）荷载及其组合
作用在水闸上的荷载 主要有自重、水重、水平 水压力、淤沙压力、扬压 力、浪压力、土压力等。
水闸正常挡水时的荷载计算简图1
1.水平水压力。作用在铺盖与底板连接处的水平水压 力因铺盖所用材料不同而略有差异。如图5—25 （a）和（b）所示。
3
荷载组合 荷载组合分为基本组合与特殊组合两类。
基本组合:由基本荷载组成； 特殊组合:由基本荷载和一种或几种特殊荷载 组成。
荷载见表5—19
4
5
（二）闸室抗滑稳定计算
1．计算公式
（1）土基上水闸闸室沿底板与地基间滑动
对于小型水闸
Kc
f G H
（5-37）
对于大、中型水闸
Kc tg0G C0 A （5-38）
H
式中： G——作用在闸室单元上总的垂直力；
H——作用在闸室单元上总的水平力；
f——闸室底面与土基间的摩擦系数， 根据现场 试验资料选取，初
设时参见表5-15。
0、C0——分别为闸基土体的内摩擦角和凝聚力，见表5-16；
A——闸室单元的底面积。
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（2）岩基上水闸闸室沿底板与地基间滑动
f 'G C ' A Kc
水闸稳定计算案例
水闸稳定计算案例一、工程概况。
咱们来看看这个水闸啊，它在一条挺重要的小河上。
这个水闸的任务可不小呢，要控制水位、调节流量，就像一个严格的交通警察在指挥着水流的来来去去。
水闸是混凝土结构的，闸室的长度有个20米，宽度呢，10米。
上下游的水位差有时候大，有时候小，最大的时候能到5米呢，就像水在上下游之间搭起了一个5米高的小瀑布（当然是被闸挡住流不过去的时候）。
二、荷载计算。
# （一）自重。
首先是水闸自身的重量，这就像它自己的体重一样，是个稳定的力量。
闸室的混凝土墙啊、底板啊，都是实打实的重量。
我们根据混凝土的体积和密度（混凝土密度大概是2500千克每立方米），算出闸室结构的自重是500吨。
这就好比一个超级大胖子稳稳地坐在那里，不容易被推倒。
# （二）水压力。
1. 上游水压力。
上游的水可是个有劲儿的家伙，它对闸室产生的压力可不能小看。
根据水力学的公式，水压力等于水的密度乘以重力加速度乘以水深。
这里上游水深4米，水的密度是1000千克每立方米，重力加速度按9.8米每二次方秒算。
那上游水压力在闸室垂直面上的分布就像一个三角形，底部压力最大，顶部压力为0。
算出来总的上游水压力就有800千牛呢，这感觉就像有一群大力水手在推着闸室的上游面。
2. 下游水压力。
下游也有水啊，不过水位低一点，水深2米。
同样按照上面的公式算下来，下游水压力在闸室垂直面上的分布也是个三角形，总的下游水压力是200千牛。
就好像下游也有几个小不点在推着，但是力量比上游的小多了。
# （三）扬压力。
扬压力这个东西有点狡猾，它是因为水在闸基下渗流产生的向上的压力。
咱们想象一下，水在闸基下面偷偷摸摸地往上顶，想要把闸室往上抬起来呢。
通过一些专业的计算方法（比如说渗透系数、地下水位等参数的分析），算出来扬压力的合力是300千牛。
这就像有个看不见的小恶魔在下面使坏，想把闸室给顶歪了。
三、稳定计算。
# （一）抗滑稳定计算。
1. 计算公式。
抗滑稳定就是看闸室能不能抵抗住水平方向的滑动。
水闸稳定计算书
第四章排水闸稳定及结构计算1.各排水闸概况1.1水文资料根据龙门县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：龙门中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。
河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。
根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。
根据《龙门县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。
表1.1-1 各排水闸洪水成果表1.2地质资料根据《龙门县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。
表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表1.3等级与安全系数根据《龙门县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。
土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。
表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值1.4地震烈度龙门县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。
2.主要计算公式及工况2.1闸孔净宽B 0计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：2302Hg m QB σε=（A.0.1-1）单孔闸 4001171.01s s b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε （A.0.1-2）多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 NN bZ εεε+-=)1( （A.0.1-3）4001171.01Z ZZ d b b d b b +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=ε （A.0.1-4）400000221171.01b d b b b d b b Z b Z b ++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++--=ε （A.0.1-5）4.000131.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=H h H h s s σ （A.0.1-6） 式中 0B ——闸孔总宽度（m ）； Q ——过闸流量（m 3/s ）；0H ——计入行近流速水头的堰上水深（m ），在此忽略不计； g ——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）； m ——堰流流量系数，可采用0.385；ε——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；b 0——闸孔净宽（m ）；b s ——上游河道一半水深处的宽度（m ）； N ——闸孔数；Z ε——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b 0+d z ； d z ——中闸墩厚度（m ）；b ε——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b Zb d b ++20； b b ——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m ）；σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查得；hs ——由堰顶算起的下游水深（m ）。
水闸设计及闸室稳定计算
［附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算1.1设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%;河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m。
根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m,过闸水流流态为堰流。
汛期通过闸室的设计洪水流量Q设=1088m3/s,校核洪水流Q校=1368 m3/s。
因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：Q -、；mb v 2 g H 2S -为淹没系数，取为1.0;m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385;£ --为侧收缩系数，先假定为1.0；H---位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头；b—闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。
初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+ (0.2—0.3m)=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。
因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：Q -、. ； mb、2 g H 2S -为淹没系数，取为1.0m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385;计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3.£ --为侧收缩系数，先假定为1.0;H---位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。
b—闸门净宽计算结果如附表1-1, 1-2 （a）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m/s。
闸室稳定计算
闸室稳定计算（1）闸室基底应力计算依据“水闸规范”当结构布置及受力情况对称时按第29页（7.3.4-1）计算。
e=B/2-∑M/∑GP max =∑G/A*(1+6*e/B)P min =∑G/A*(1-6*e/B)式中：P max --闸室基底应力的最大值；P min --闸室基底应力的最小值；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（t ）；∑M--作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（t ·m）；A--闸室基底面的面积（m 2）；B --底板沿水流方向的长度（m）。
e --偏心距设计水位273.58底板高程264.24基本资料：闸室的稳定计算钢筋砼容重为2.5t/m3，进口段底板座于强风化白垩系砂砾岩上，中等透水，承载征值300kPa，f'=1.1,C'=1.1MPa。
五级建筑物水闸稳定基本组合抗滑稳定系数不小于1.05，特殊组合不小于1.0;最大基底应力与最小基底应力之比基本组合不大于2.0，特殊组合不大于2.5。
22程264.24上游9.34备注体积计算12.5644.3*3.6*0.7+（0.4+0.8）*0.4*0.5*2*3.696.723*4*8.062.25927.06*0.4*0.80.5255*0.35*0.31.444*3*0.123.95520.4*0.4*12.36*21.97760.4*0.4*12.360.546*0.3*0.366.87.62121.8*0.27*7+0.3*0.3*0.3*8+1.98*0.12*12+0.18*0.8*83.66*5*0.1275.8160.5*18*3.6*3.6*0.65427.454441/2*9.8*9.34*9.343.1361/2*9.8*0.8*0.833.7129.8*0.8*4.3196.79380.5*9.8*9.34*4.3，承载力特滑稳定系数不小于组合不大于2.0，特47.86329.34*4.3*3.6-96.720.8*8。
水闸稳定计算
四、闸室稳定计算（1）闸室基底应力计算依据“规范”当结构布置及受力情况对称时按第29页（7.3.4-1）计算。
P max=∑G/A+∑M/WP min=∑G/A-∑M/W式中：P max--闸室基底应力的最大值；P min--闸室基底应力的最小值；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）；∑M--作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KN·m）；A--闸室基底面的面积（m2）；W--闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m3）。
在各种情况下，平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。
（2）沿基底面的抗滑稳定计算依据“规范”抗滑稳定安全系数计算按第30页（7.3.6-1）计算。
K c=（f∑G）/∑H式中：K c--沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；f--闸室基底面与地基之间的摩擦系数，可按第32页表7.3.10规定采用；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）；∑H--作用在闸室上的全部水平向荷载（KN）；PmPmax=η=1/2（Pmax Kcφ项目12345678910111213B12 Pmin= Pmax=η=1/2（Pmax注作项24567891011121314B12 Pmin= Pmax=η=1/2（Pmax Kcφ基本资料：B AGM 偏心距e=M/G1222824827-8609.6638-0.34678631Pmin=G/A （1+6e/B ）=90.00950921Pmax=G/A （1-6e/B ）=127.7711925<500η=Pmax/Pmin= 1.419529933<1.51/2（Pmax+Pmin)=108.8903509满足稳定要求设计钢筋砼容重为25KN/m3，地基允许承载力为0.5mpaB AGM偏心距e=M/Gφ1222822541.6-7767.7857-0.344597830Pmin=G/A （1+6e/B ）=81.8320489Pmax=G/A （1-6e/B ）=115.9012844<500η=Pmax/Pmin= 1.416331205<1.51/2（Pmax+Pmin)=98.86666667Kc=(Tan φ∑G+Co*A)/∑H=5.852273911>1.2满足稳定要求B AGM 偏心距e=M/G1222820877.8-12234.5848-0.58600929Pmin=G/A （1+6e/B ）=64.73906842Pmax=G/A （1-6e/B ）=118.3995281<500η=Pmax/Pmin= 1.828872904<2.01/2（Pmax+Pmin)=91.56929825满足稳定要求注：由于本闸的正常挡水位为1625.6m ，当水位上涨时将分级开闸泄水冲沙，所以当水位在校核洪水位时作用在闸室上的水平力很小，所以只需对此工况的地基承载力进行复核。
水闸过流能力及稳定计算
水闸过流能力及结构计算计算说明书***市水利电力勘测设计院2011 年08_月29_日1、水闸过流能力复核计算水闸的过流能力计算对 于平底闸，当为 堰流时，根据 《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式：式中：B 0—— 闸孔总净宽，（m ）;Q ――过闸流量，（m 3/s ）;H 0――计入行进流速水头的堰上水深，（m ）； h s ――由堰顶算起的下游水深，（m ）； g ――重力加速度，采用 9.81，（m/s 2）;m ――堰流流量系数，采用 0.385;£ --- 堰流侧收缩系数；b 0――闸孔净宽，（m ）；b s ――上游河道一半水深处的深度，（m ）； b 箱涵过水断面的宽度，m ； hc 进口断面处的水深，m ；淹没系数，按自由出流考虑，采用 1.0 ；设计下泄 流量 过水断 侧收缩 上游总 过流断面 淹没 流速 流量Q系数m 面宽度b系数£ 水头H 。
水深h c系数os 系数©5.20.385 2.0 0.912 4.76 1.412 1 0.95已知过闸流量（3度，经试算得：综上，过流断面尺寸为2.5m x 2.0m （宽X 高），设计下泄流量Q 为5.2m 3/s ， 过流能力满足要求QH o— 0.171 1上b s2、结构计算** 堤防洪闸均为钢筋砼箱涵结构，对防洪闸进行抗滑稳定、抗倾覆稳定和墙基应力计算。
(1)抗滑稳定计1)计算工况及荷载组合工况一：施工完建期，荷载组合为自重+土压力工况二：外河设计洪水位，荷载组合为自重+土压力+扬压力+相应的闸前闸后静水压力+风浪压力2)荷载计算计算中砼强度等级为C20,钢筋采用I、U级，保护层厚度梁25mm、板20mm,符号规定：力向下为正，向上为负，力矩逆时针为正，顺时针为负。
闸门重 2.352X 9.81=23.07 KN ;闸底板重25X 4.0X 0.7X 4.仁287 KN ;闸墩重25X 0.8X 4X 2*2=320 KN ;平台板，梁25X(0.25X0.45X 2+1.05X 0.15)X 2.5=23.91 KN；柱25X2.82X0.4X0.4X4=45.12 KN；启闭力-100 KN ；启闭机重0.56X9.81=5.49 KN；启闭梁25X(0.3X0.5+0.25X0.4+1.35X0.12)X 2X3.5=72.1 KN；工作桥25X(5.9X0.12+0.2X0.25X3)X2.0=42.9 KN；25X(6.28X0.13X2X0.13+1.2X0.15X5X0.15)X 2=34.73 KN；启闭房砖墙22X0.864X4.1X4=311.73 KN；刀自重=23.07+287+320+23.91+45.12-100+5.49+72.1+38.815+340=1016.98KN；水重10X2.0X2.0X2.5=100 KN；由表可知浪压力为2.35 KN ; 有表可知土压力为38.49 KN ; 闸前静水压力 (27.7+47.7)X 2/2X 2.5=188.5 KN ; 离截面形心距离e=22 2.771I Z =O .91(2.77 +4.77 卜 30.5X 2X 10X 2X 2.5=-50KN ；扬压力计算工况荷载汇总（对闸室基底面形心求矩）3）抗滑稳定计算公式f、G--HK c>k ]c式中：Kc ――为抗滑稳定安全系数;K c 1 ――规范要求的抗滑稳定安全系数最小值;a G——作用在防洪闸上的全部垂直力总和；a H——作用在防洪闸上的全部水平力总和；f——闸室基底面与地基之间的摩擦系数，取0.44）计算结果工况一：\ G =951.5 KN ；a H =33.33 KN ；0.4X951 .5 、卄口 *亠K c= =11.41 > 1.2 满足要求；33 .33工况二：' G =1001.5 KN ；' H =224.18 KN0.0（1001 .5 卄厂十「K c= =1.78> 1.2 满足要求。
水闸计算(防渗~稳定)
算式 25× (16.0× 1.5+(1+2)× 1/2 × 2)× 28.5 25× (14.5× 1.5+3.14× （1.5/2）2/20.3× 0.3× 4-0.3 × 0.5× 2)× 13.0 25× (15× 1.0+3.14×
重力（kN） 19237.5
力臂 （m） 0.000
164 2
左(-)
水平力(KN) 右(+)
力臂（m) 6.35 3.40 2.00
11323.19
下游水压 P3 力 浮托力 渗透压力 浪压力 合计
23443.64 36625.64 8248.88 485.35 42726.77 -11635.10
2.48 0.00 0.71 10.22
稳定分析 pmax pmin p平均 97.67254 89.72558022 93.6990618 基底不均匀系数 1.088569649 Kc 1.468891801
14364.2
-0.142
-2039.7
1674.0 2248.7
-3.990 3.920
-6679.3 8814.7
381.75
-2.950
-1126.2
672
-2.950
-1982.4
267.9 705.6 207.972 46900.83
-6.000 -2.950 -2.950
-1607.4 -2081.5 -613.5 -7988.0
设计反向 42333.691 9956.571 0.235 0.389 0.623 0.619 7.941 11.854 22.254 0.775 1.112 1.112 40.000 1.050 1.050 217.097
水闸过流能力及稳定计算
水闸过流能力及结构计算计算说明书审查校核计算***市水利电力勘测设计院2011 年 08 月 29日1、水闸过流能力复核计算水闸的过流能力计算对于平底闸，当为堰流时，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式：2302H g b m Q s εσ=22'02ϕg bh Q h H c c ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=4001171.01ss b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε 式中：B 0—— 闸孔总净宽，（m ）；Q ——过闸流量，（m 3/s ）；H 0——计入行进流速水头的堰上水深，（m ）； h s ——由堰顶算起的下游水深，（m ）； g ——重力加速度，采用9.81，（m/s 2）； m ——堰流流量系数，采用0.385； ε——堰流侧收缩系数； b 0——闸孔净宽，（m ）；b s ——上游河道一半水深处的深度，（m ）； b ——箱涵过水断面的宽度，m ； hc 进口断面处的水深，m ；sσ——淹没系数，按自由出流考虑，采用1.0；ϕ——流速系数，采用0.95；已知过闸流量Q=5.2（m 3/s ）先假设箱涵过流断面净宽确定箱涵过流断面高度，经试算得：综上，过流断面尺寸为2.5m ×2.0m （宽×高），设计下泄流量Q 为5.2m 3/s ，过流能力满足要求。
2、结构计算**堤防洪闸均为钢筋砼箱涵结构，对防洪闸进行抗滑稳定、抗倾覆稳定和墙基应力计算。
（1）抗滑稳定计1）计算工况及荷载组合工况一：施工完建期，荷载组合为自重+土压力工况二：外河设计洪水位，荷载组合为自重+土压力+扬压力+相应的闸前闸后静水压力+风浪压力2）荷载计算计算中砼强度等级为C20，钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级，保护层厚度梁25mm、板20mm，符号规定：力向下为正，向上为负，力矩逆时针为正，顺时针为负。
闸门重 2.352×9.81=23.07 KN；闸底板重25×4.0×0.7×4.1=287 KN；闸墩重25×0.8×4×2*2=320 KN；平台板，梁25×（0.25×0.45×2+1.05×0.15）×2.5=23.91 KN；柱25×2.82×0.4×0.4×4=45.12 KN；启闭力-100 KN；启闭机重0.56×9.81=5.49 KN；启闭梁25×（0.3×0.5+0.25×0.4+1.35×0.12）×2×3.5=72.1 KN；工作桥25×（5.9×0.12+0.2×0.25×3）×2.0=42.9 KN；25×（6.28×0.13×2×0.13+1.2×0.15×5×0.15）×2=34.73 KN；启闭房砖墙22×0.864×4.1×4=311.73 KN；∑自重=23.07+287+320+23.91+45.12-100+5.49+72.1+38.815+340=1016.98KN；水重10×2.0×2.0×2.5=100 KN；由表可知浪压力为2.35 KN ；有表可知土压力为38.49 KN ；闸前静水压力 （27.7+47.7）×2/2×2.5=188.5 KN ； 离截面形心距离 e=()()377.477.277.477.222⨯++⨯⨯=0.91 扬压力 0.5×2×10×2×2.5=-50KN ；计算工况荷载汇总(对闸室基底面形心求矩)3）抗滑稳定计算公式 []cc K HGf K ≥⋅=∑∑式中：Kc ——为抗滑稳定安全系数；[]c K ——规范要求的抗滑稳定安全系数最小值；∑G ——作用在防洪闸上的全部垂直力总和 ；∑H ——作用在防洪闸上的全部水平力总和；f ——闸室基底面与地基之间的摩擦系数，取0.4 4）计算结果工况一：∑G =951.5 KN ；∑H =33.33 KN ； K c =33.335.9514.0⨯=11.41＞1.2 满足要求；工况二：∑G =1001.5 KN ；∑H =224.18 KNK c =18.2245.10014.0⨯=1.78＞1.2 满足要求。
水闸设计及闸室稳定计算
水闸设计及闸室稳定计算引言：水闸是一种用来控制水流的工程构筑物，供水、排水、防洪等工程都需要用到水闸。
在设计水闸时，需要考虑到水闸的稳定性，以确保其能够长时间稳定地承受水流的冲击力。
本文将介绍水闸设计及闸室稳定计算的相关内容。
一、水闸设计：1.水闸类型选择：根据工程的具体需求，选择合适的水闸类型，如引力闸、卧式闸、立式闸等。
2.水闸尺寸计算：根据工程的流量要求和水头要求，计算水闸的尺寸，包括设闸宽度、设闸高度等。
3.水闸结构设计：根据水闸类型和尺寸，设计水闸的结构，包括闸板、边墙、水封、导流堤以及启闭机构等。
4.材料选择：选择适合的材料，以确保水闸的耐久性和稳定性，如混凝土、钢材等。
二、闸室稳定计算：闸室稳定计算是水闸设计中的重要环节，可以通过计算闸室结构的稳定性，预测其在水流冲击力下的表现。
1.水流力计算：根据水闸的流量要求，计算水流的流速和冲击力等参数。
2.受力分析：根据水流的冲击力和闸室的结构，进行受力分析，计算闸室所受的水力力、重力力和土壤力等。
3.结构稳定性计算：根据受力分析结果，计算闸室的结构稳定性，包括抗倾覆力，抗滑动力和抗浮力等。
4.附加稳定性计算：考虑到现实工程中的其他因素，如地震力、温度变化等，进行附加稳定性计算。
5.结果评估：根据稳定性计算结果，评估闸室结构的稳定性，确定其能否满足设计要求。
结论：水闸设计及闸室稳定计算是水闸工程设计中的重要环节，能够保证水闸在长期使用中的稳定性和安全性。
设计师需要综合考虑水流力、结构受力以及其他因素，制定合理的设计方案。
未来，随着科技的发展，水闸设计及闸室稳定计算也将不断更新，以满足更高水平的设计需求。
水闸稳定计算
当硬土层埋深较深时，桩只能插入到软土层的一定深 度，利用桩与周围土壤的摩擦力支承上部荷载，称为摩擦 桩。水闸多采用摩擦桩。
.
（四）其他方法 振冲砂桩法、强夯法、高压
旋喷法、真空预压法等等。
.
回答以下问题：
1、水闸稳定分析包括哪些内容？计算公式是 什么？
2、水闸地基处理有哪些方法？ 3、换土垫层进行地基处理时，砂垫层的作用
1．作用
在软土层厚度较大的地基上，桩基础是解决地基 承载力不足的有效方法。设置桩基础后，能够提高 地基的承载力和抗滑稳定性，减少沉陷量。
2．桩基础型式（按施工方式分）
桩基础按施工方式分为：打入混凝土预制桩和钻 孔灌注混凝土桩两种。
（1）打入式预制桩
打入式预制桩一般采用钢筋混凝土桩，直径 d=0.25~0.55m。现场预制桩的长度在25~30m；工厂 预制桩一般长不超过12m，便于运输。
当闸室抗滑稳定安全系数不能满足规范规定的允许安 全系数时，可采取下列措施提高闸室稳定性。
(1) 适当将闸门向闸室下游一端移动布置，或将底板向上 游端适当加长，充分利用闸室水重。（增加G）
(2) 改变闸室结构尺寸，增加自身重量。
•增加底板厚度时，由于其位于水下，受到水的浮力，有 效重量小，不经济。
•增加闸墩厚度时，虽然增加了自重，但同时也增加了闸 室前缘宽度和挡水面积，因而也同时增加了水平推力。
(5-39)
式中 f’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数， 查表5—17；
C’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力， kPa，查表5—17
闸室稳定性的判断，要求 ：
土基上： KC [K土] [K土]查表5-13 岩基上： KC [K岩] [K岩]查表5-14
水闸设计及闸室稳定计算
[附录一： 泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程。
根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程，过闸水流流态为堰流。
汛期通过闸室的设计洪水流量Q 设=1088m 3/s,校核洪水流Q 校=1368 m 3/s 。
因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： 232Hg mb Q δε=δ- 为淹没系数，取为；m ---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=； ε--为侧收缩系数，先假定为；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头； b —闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。
初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（—0.3m ）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。
因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： 232Hg mb Q δε=δ- 为淹没系数，取为m ---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=.ε--为侧收缩系数，先假定为；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。
b —闸门净宽计算结果如附表1-1，1-2（a ）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m 3/s 。
水位 (m)过闸总流量（m 3/s) 过堰总流量 （m 3/s ） 实际总流量（m 3/s ）1054（b ）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m 3/s水位 （m ）过闸总流量 （m 3/s ） 过堰总流量 （m 3/s ） 实际总流量 （m 3/s ）经过计算泄洪冲砂闸净宽96m ，溢流堰长度95m ，设计洪水位校核洪水位。
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荷载组合
荷载组合分为基本组合与特殊组合两类。
基本组合:由基本荷载组成；
特殊组合:由基本荷载和一种或几种特殊荷载 组成。
荷载见表5—19
（二）闸室抗滑稳定计算
1．计算公式
（1）土基上水闸闸室沿底板与地基间滑动
对于小型水闸 对于大、中型水闸
f G Kc H
（5-37） （5-38）
Kc
[K岩]查表5-14
2．提高闸室抗滑稳定的工程措施
当闸室抗滑稳定安全系数不能满足规范规定的允许安 全系数时，可采取下列措施提高闸室稳定性。 (1) 适当将闸门向闸室下游一端移动布置，或将底板向上 游端适当加长，充分利用闸室水重。（增加G） (2) 改变闸室结构尺寸，增加自身重量。
•增加底板厚度时，由于其位于水下，受到水的浮力，有 效重量小，不经济。
f G C A Kc H
' '
(基之间的抗剪断摩擦系数， 查表5—17； C’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力， kPa，查表5—17
闸室稳定性的判断，要求 ：
土基上： K C [ K土 ]
岩基上： KC [ K岩 ]
[K土]查表5-13
•增加闸墩厚度时，虽然增加了自重，但同时也增加了闸 室前缘宽度和挡水面积，因而也同时增加了水平推力。 •增加闸室顺水流长度，可以同时增加水重和结构总重 （增加G），也可增大了底板抗滑面积（增加A），是较 有效的措施之一。
(3)加深底板上、下游端的齿墙深度，既可以利用底 板以下的地基土的重量（增加 G ），也可增加水平 抗力（减小H）。
但是，应注意齿墙的强度和刚度。所以，齿墙不宜过 长过深。 (4) 改变闸下防渗排水措施，降低闸底板的扬压力 （减小向上的U，实际上增大G）。 (5)设置钢筋混凝土拉锚铺盖作为阻滑板。利用铺盖 的自重（增加 G）、铺盖上的水重（增加 G ）、铺 盖与地基之间的摩擦力（减小 H ）等增加闸室稳定 性。 增设钢筋混凝土抗滑桩（减小H）或预应力锚固 （增加G）结构。
2.闸室顺水流方向的基底应力 按偏心受压公式计算 （ 1 ）当闸室垂直水流方向的荷载对称时上 下游边缘应力最大，按下式计算。
max
min
G 6 M 2 BL B L
式中 M——作用在闸室的全部力对底板底面上的力矩；
（ 2 ）当结构或荷载不对称时应该按双 向偏心受压公式计算。
W M x M y max BL Ix Iy min
式中 Mx、My分别为作用在闸室基底面顺流向和 垂直流向形心轴的力矩；
Ix、Iy分别为闸室基底面顺流向和垂直流向形心轴
的截面模量。
二、地基沉降计算
对重要工程或需要控制沉降量的工程，需要进 行沉降量计算。
一般来说，最大允许沉降量不超过 15cm ，最 大沉降差（不均匀沉降）不超过5cm。
地基最终沉降量可用下式计算。
理论5-3 水闸的稳定分析与地基 处理 （教材5-7,p219）
一、闸室的稳定计算 （一）荷载及其组合
作用在水闸上的荷载 主要有自重、水重、水平 水压力、淤沙压力、扬压 力、浪压力、土压力等。
水闸正常挡水时的荷载计算简图
1.水平水压力。作用在铺盖与底板连接处的水平水 压力因铺盖所用材料不同而略有差异。如图5—25 （a）和（b）所示。
m——地基沉降量修正系数，可采用1.0~1.6（坚实地基取较小值，软土地
基取较大值）。
当地基承载力不够或计算最大沉降量超过允许值 时，可以采用一定工程措施：
① 改变结构型式 ( 采用轻型结构或静定结构 ) ， 加强结构刚度；
② 增大基础面积和埋置深度； ③ 采用沉降缝； ④ 进行必要的地基处理；
⑤ 选择合适的施工程序，尽量减少相邻建筑物 或填土的重量。
（ 1 ）粘土铺盖：如图 5-25 （ a ）所示， a 点处 水平水压力强度按静水压强计算， b 点处则取 该点的扬压力强度值，两点之间，以直线相连 进行计算。 （ 2 ）混凝土铺盖：当为混凝土或钢筋混凝土 铺盖时，如图5—25(b)所示，止水片以上的水 平水压力仍按静水压力分布计算，止水片以下 按梯形分布计算， c 点的水平水压力强度等于 该点的浮托力强度值加上 e 点的渗透压力强度 值， d 点则取该点的扬压力强度值， c 、 d 点之 间按直线连接计算。
e1i e2i S m hi i 1 1 e1i
n
式中 n——地基压缩层计算深度范围内的土层数；
e1i——基础底面以下第层土在平均自重应力作用
下，由压缩曲线查得的相应孔隙比；
e2i——基础底面以下第i层土在平均自重应力加平均附加应力作用下，由
压缩曲线查得的相应孔隙比；
hi——基础底面以下第i层土的厚度；
（三） 闸室基底应力计算
1．应力标准 闸底计算应力应该满足两方面的要求：地基承载力 要求和基底应力不均匀系数。 《水闸设计规范》SL265-2001规定： ①地基允许承载力：在各种计算情况下，闸底平均 应力不大于地基允许承载力[]，即 ≤[]。最大 基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。 ②应力不均匀系数：闸室基底应力不均匀系数，按 不大于表5-20中的取值。
三、地基处理
本节主要介绍土基的处理。土基的处理在土 石坝等章节中已有一些介绍。
对于岩基上的水闸的地基处理，参见重力坝一 章。
（一）换土垫层法 1．方法 换土垫层法将基础表层的软土层彻底挖除，换 上压实后强度大、密实度高、压缩性小的土料。
2．作用 换土垫层法能够改善地基应力分布，提高地基稳定性， 适用于表层软土层不厚的情况。 3．垫层厚度 垫层的厚度根据土质情况、结构形式、荷载大小等因 素确定，一般为 1.5~3.0m 。厚度过小，起不到垫层的 作用；厚度过大，基坑排水有一定困难。 4．垫层宽度 换土垫层的设计宽度：B=B+2htg
tg0 G C0 A H
式中： G——作用在闸室单元上总的垂直力；
H——作用在闸室单元上总的水平力；
f——闸室底面与土基间的摩擦系数， 根据现场 试验资料选取，
初设时参见表5-15。
0、C0——分别为闸基土体的内摩擦角和凝聚力，见表5-16；
A——闸室单元的底面积。
（2）岩基上水闸闸室沿底板与地基间滑动