水闸的概念及计算

第八章 水 闸

§8-5 闸室的布置和构造 教学内容

底板、闸墩、工作桥、交通桥 一、底板

按形状分：有水平底板、低实用堰底板（上游水位高，流量又受限制）。 河宽、孔多。需用横缝将闸室分成若干闸段（每个闸段可分为一孔、两孔、三孔）

按底板与闸墩的连接方式分：整体式、分离

式

● 整体式

闸底板与闸墩浇筑成整体，墩中分缝。（也有闸室底板中间分缝的）

底板形式

⎭

⎬⎫

⎩⎨⎧--kpa 4030较差，箱式底板：地基承载力实心底板适用于松散地基，地震烈度较高的地区 ● 分离式

单孔底板上设双缝，将底板与闸墩分开

适用：坚基，紧密的地基上，不会产生不均匀沉降。

底板顺水流方向的长度：满足上部结构布置，结构强度和抗滑稳定要求。

二、闸墩

材料：常用混凝土、浆砌石、少筋混凝土。

作用：分隔闸孔，支承闸以及上部结构。

材料：砼或浆砌石。

外形轮廊：过闸水流平顺，侧向收缩小，以加大过水能力。

分方形、三角形、半圆形、流线形。

高程：上游高出最高水位并有一定超高。 长度：与闸底板顺水流长度相同。

上、下游侧：铅直或10:1～５:1竖坡。

闸墩厚度：满足强度，稳定要求，决定于工作门槽深度和门 槽颈部厚度。

门槽颈部厚度最小值为0.5m 门槽深0.3m 槽宽0.5～1.0

缝墩：1.2～1.5

检修门槽与工作门槽之间须保持1.5 ～2.0m 净距。 胸墙与检修门槽之间也应留足1.0m 以上的间距。 三、闸门

检修门---平门----位置：上游侧

工作门--

弧门平门

--位置：

① 上游侧

②下游侧（利用水重帮助闸室稳定） 闸门顶部高程：应高于可能最高蓄水位。 四、胸墙

固定式、活动式

作用：减少闸的高度，减轻立门重和降低对启闭机重量的要求。

布置位置：置于门后--闸门紧靠胸墙，且止水效果好而简单；门前---止水结构复杂，易于磨

损，有利于启闭，钢丝绳不易磨损•

顶高程：顶与闸墩齐平。 底梁梁底高程：

满足堰流的要求，堰顶高程

＋堰顶下游水深＋ (0.2m)。 厚度：不小于0.15～0.2m 结构形式：板式、梁板式。 支撑方式：固接、简支 五、交通桥及工作桥

交通桥⎭⎬⎫⎩

⎨⎧稳定（葛洲坝），利用水重，帮助闸室有时设在水闸上游一侧一般设在水闸下游一侧 工作桥：安装启闭设备

再加

1.0～1.5m 可低些，但亦应大于1.7高为平面直升门高的70低得多。

六、分缝方式及止水设备

1.分缝

水闸沿垂直水流方向每隔一定距离，必须设置沉降缝予以分开，以免闸室因地基不均匀沉降及伸缩变形而产生裂缝。缝的间距岩基上不宜超过20m ，土基上不宜超过35m ，缝宽2～3cm 。

除了闸室分缝外，凡相邻结构荷重相差悬殊或结构较长、面积较大的地方，都需设缝分开。如在铺盖与水闸底板连接处、翼墙与边墩及铺盖连接处、消力池底板与闸底板、翼墙连

I —I

接处都要设沉降缝，当混凝土铺盖及消力池底板面积较大时，也要设沉降缝。

2.止水。

凡具有防渗要求的缝，都应设止水。按照止水设备的方向，有铅直止水和水平止水两种。前者设在缝墩中、边墩与翼墙之间以及各段翼墙之间等。后者设在铺盖、消力池底板与闸底板、翼墙之间，闸底板与铺盖、消力池底板间的分缝处等

1）止水形式

垂直止水----闸墩（缝墩）中的边墩与岸墙之间的、岸墙与翼墙之间的接缝、以及翼墙的分段缝。

水平止水-----铺盖与底板之间；铺盖与两侧翼墙底板之间；底板分缝隙段；砼或混凝土铺盖的分坝缝；闸后护坦与闸底板之间的分缝；护坦与翼墙之间的接缝；护坦分坝缝。

2）止水设备

垂直止水设备一般都设在靠近上游挡水面处（临水面0.2 ~ 0.5m）止水设备上游部分的缝应该是不透水的，下游宜保持通畅，此外，止水设备应防止两个相邻构件之间因发生相对垂直位移而被撕裂。

水平止水多布置在距上面0.2 ~ 0.3m处，在缝下面铺设2 ~ 3层油毛毡或沥青片。

材料：紫铜片、塑料止水带、橡皮止水带

缝与止水平面位置示意图

§8-6 闸室稳定分析、沉降校核及地基处理

教学内容

闸室稳定分析、沉降计算、地基处理 教学重点

闸室稳定分析

一、闸室稳定分析

闸室应在任何情况下（施工、竣工、运用、检修）都是稳定的。 1、竣工期（地基受到的压力最大） （1）沉陷问题：

a 、过大的（均匀）沉陷—堰顶高程降低，达不到设计要求；

b 、不均匀沉陷：闸顶倾斜，甚至断裂

（2）压力过大：地基受到压力过大，结构受到破坏，失去稳定性。 2、运用期（或检修期）同时受到重力和水平力的作用

a 、表面滑动：当底板与地基之间垂直压应力б较小时，在水平推力作用下，闸室底板有可能沿地基表面发生滑动，称为表面滑动

b 、深层滑动：当作用与地基上的铅直荷载较大时，可能连同一部分地基土体一起滑动，称为深层滑动

计算取一个闸室单元为验算对象（以缝为界，单元可能是一孔、两孔、三孔）。

（一）荷载及其组合

闸室所受的主要荷载：自重、水重、水平水压力、扬压力、波浪压力、地震力、泥沙压力。

地震力按拟静力法计算

浪压力：波浪要素（波高、波长、周期）确定后，按重力坝部分所讲公式进行计算浪压力。

水平水压力：

砼铺盖：b 、d 点的水平水压力强，分别等于该点的扬压力强度（浮托力+渗透压力）b

点之间按直线变化

黏土铺盖：

点的扬压力水头为b h h p H p b b

b a γγ==1

二、闸室的稳定性及其安全指标 闸室稳定性所包含的内容： 1、不致于沿地基面或深层滑动 2、不发生明显的倾斜