水闸设计
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取中间一个独立的闸室单元进行分析，闸室结构布置如下图取中间一个独立的闸室单元 进行分析，闸室结构布置如下图
四、闸室设计──稳定计算
1.荷载
（1）完建期荷载。完建期的荷载主要闸底板重力G1、闸墩重力G2、闸门重力G3、工作桥及启闭机重力 G4、工作桥重力G5和检修便桥重力G6。取混凝土的容重为25kN/m3。 ①底板重力为：G1=13×1.5×33×25+0.5×（1+2）×1×33×25×2=18562.5kN ②闸墩重力：每个中闸墩 G2′=3.14×0.52×5.7×25+（12×1-0.2×0.2×2-0.3×0.6×2）×5.7×25+2.2×0.4×6.7×25=1906.6kN 每个闸室单元有三个中墩，则G2=3G2′=3×1906.6=5720kN ④工作桥重力为
三、防渗排水设计
1.防渗计算
①地基有效深度的计算。 L0=13+21=34m；S0=6.5m；;L0/S0=34/7.5=5.5＞5，故用Te=0.5L0 计算得Te=0.5×34=17m＜T实，故取最小值Te=17m作为计算深度Te.
分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成8个典型段
四、闸室设计──稳定计算
（2）设计洪水下的荷载。在设计洪水下，闸室荷载除了闸室结构的重力外，还包括闸室内水的重力、浪 压力、水压力、扬压力等。
四、闸室设计──稳定计算
1.荷载
四、闸室设计──稳定计算
2.稳定计算
五、两岸翼墙设计
主要内容包括：翼墙的布置、型式选择、尺寸拟定、稳定验算、结构配筋计算
三、防渗排水设计
2.排水设计 ①水平排水：反滤层由碎石，中砂，细砂组成，其中上部为25cm厚的碎 石，中部为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。
②铅直排水：本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m，孔径为10cm ，呈梅花形布置，孔下设反滤层。 ③侧向排水设计：在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔，呈梅花形布置，孔 后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。
三、防渗排水设计
修正
各角偶点渗压值
三、防渗排水设计
四、闸室设计
1.底板： 底板的结构、布置、构造在第四节已作了介绍，这里不在重复 2.闸墩：闸墩顺水流方向的长度与底板相同，为13m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为1m，缝墩厚1.4m，边墩厚0.7m。 闸墩顶部高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超 高；即 ▽1=26.23+0.64+0.5=27.37m（正常洪水位时） ▽2=26.53+0.75+0.4=27.68m（校核洪水位时）
4.闸孔尺寸： (1)判断流态，选择合适的计算公式
流量Q（m3/s） 设计流量2010 校核流量2265 下游水深 hs(m) 2.76 3.21 上游水深 H(m) 3.93 4.23 过水断面积（m3） 1061.1 1142.1 行进流速（m/s） 1.89 1.98 V02/2g(m/s) 0.18 0.20 H0(m) 4.11 4.43
一、闸孔设计
4.闸孔尺寸： (2)计算步骤： ②校核过水能力
计算情况 设计情况 校核情况 H0（m） 4.11 4.43 hs/H0 0.67 0.72 б 1 1 ε 0.98 0.98 Q(m3/s) 2090.5 2337.2 I△QI/Q（%） 4.0% 3.2%
从表中数据可知，该拟定结果较为合理。
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 2.海幔 用公式 L k q H ' ，计算海漫长度，计算结果列入下表。其中 k s 为海漫长度计 算系数，根据闸基地质为砾质粗砂选12，取计算结果的最大值则 Lp 48m
p s s
流量Q 1010 1170 1330 1490 1650 1806 2010 2130 2265 2290 2450
流量Q（m3/s) 设计流量2010 校核流量2265
下游水深hs(m) 2.76 3.21
H0(m) 4.11 4.43
hs≥0.8H0 否 否
流态 非淹没出流 非淹没出流
Hale Waihona Puke Baidu
公式：
B0
Q
m 2 g H 0
3 2
一、闸孔设计
4.闸孔尺寸： (2)计算步骤： ①初拟侧收缩技术ε=0.98,流量系数m=0.385，代入公式 B0 计算结果列入下表
1.翼墙的布置、型式、尺寸
*布置：沿两岸布置 *型式：悬臂式 *尺寸：按构造拟定 2.稳定计算 经计算，若Kc＞[Kc]=1.5，翼墙满足抗滑稳定要求。 3.细部结构设计
主要包括：分缝和止水
汇报完毕! 谢谢
13水工一班
吴某某
130310133
G4′=2×0.92×0.35×33×25+0.5×（0.08+0.12)×0.19×33×2×25+0.15×0.12×33×2×25+0.06×1.3×33×25=656.7kN
考虑到栏杆及横梁重力等，取G4′=700kN QPQ-2 × 20 启闭机机重 52kN ，考虑到机架混凝土及电机重，每台启闭机的重量为 65kN ，启闭机重力 G4″=3×65=195kN G4=G4′+G4″=700+195=895kN ⑤公路桥重力：公路桥每米重60kN，考虑到栏杆重量，则公路桥重为G5=80×33+100=2740kN ⑥ 检 修 便 桥 重 为 G 6 = 2 × 0 . 3 × 0 . 8 × 3 3 × 2 5 + 0 . 5 × （ 0 . 1 + 0 . 3 ） ×0.2×33×2×25+0.06×1.3×33×25=790kN 考虑栏杆自重，取G6=850kN
流量Q（m3/s) 下游水深hs(m) H0(m) hs/H0 淹没系数 总净宽B0(m)
Q
m 2 g H 0
3 2
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
0.67
0.72
1
1
144.2
145.3
根据《闸门设计规范》中的闸门尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽 b=10m 和孔数n=15,计算闸孔总宽度，L=nb+(n-1)d=15×10+（15-1）×1=164m，式中 ：d为闸墩厚度，中闸墩厚度取1m，边墩厚度取0.7m。并绘制闸孔布置图。
2 1 3 2
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
①消力池深度：根据所选择的控制条件，估算池深为1.50m ②消力池长度：根据池深为0.40m，斜坡面坡度定为1:4则池长Lsj=40m ③消力池构造：<1>采用挖深式消力池，为了便于施工，消力池的底板做成等厚，为了降低底板下部的 渗透压力，在水平底板的后半部设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔孔径为10cm，间距为2m，呈梅 花形分布。 <2>护坦与闸室，岸墙与翼墙之间，以及其本身沿水流方向均用缝分开，以适应不均匀 沉降和温度变形。缝距15m ④消力池厚度：根据防冲要求计算厚度， t k1 q H ' 0.2 2.848 5.18 0.49m ， 取0.5m。式中为计算系 数取0.2，q为相应的单宽流量，为相应的上下游水位差。
闸墩坝顶高程取▽1、▽2中较大者，取28.00m。
闸墩上设两道门槽（检修门槽、工作门门槽）。检修门槽在上游，槽深0.3m，宽0.2m。工作门门槽深0.3m，宽0.6m。 下游不设检修门。闸墩上、下游头部均为半圆形，R=0.5m。
四、闸室设计──闸室布置
四、闸室设计──闸室布置
4.检修便桥：检修桥的作用为放置检修闸门，
观测上游水流情况，设置在闸墩的上游端。 采用预制T型梁和活盖板型式。尺寸如图所示。 5.交通桥：在工作桥下游侧布置公路桥，闸上交通桥为单车 道交通桥，按汽-10设计，履带-50校核。桥面净宽为4.5m总宽5.5m，采用钢筋混凝土板梁结构。每米桥长大 约80kN。
四、闸室设计──闸室布置
四、闸室设计──稳定计算
大坳水闸设计
水闸设计流程
闸孔设计
消能防冲设计
防渗排水设 计
闸室设计
两岸翼墙设计
一、闸孔设计
*主要内容：闸孔型式、堰型的选择、堰顶高程的确定、闸孔尺寸
1.闸孔型式：不带胸墙的开敞式闸孔型式
2.堰型的选择：平底板宽顶堰
3.堰顶高程：与原河床高程相同
4.闸孔尺寸：孔数15，单孔净宽10m
一、闸孔设计
三、防渗排水设计
主要内容： 1.防渗设计 地下轮廓线的拟定（铺盖、板桩、底板） 渗透压力计算
渗透坡降的验算
2.排水设计 在消力池护坦下设置水平排水层、垂直排水孔 在上下游翼墙设置水平排水管（排除绕渗水和降低墙后地下水位）
三、防渗排水设计
1.防渗设计 （1 ）底板：由于闸基土质以砂性为主，故防渗设备采用铺盖与板桩相结合的形式，闸 板上下游侧设齿墙，板桩取长度4m，厚度为0.5m。 闸板顺水流方向长度，L=2.5×5.18=12.95m，取13m，厚度为1.5m。 （2）铺盖设计：铺盖采用钢筋混凝土结构，长度一般为2-4倍闸上水头或3-5倍上下游 水位差，拟取21m。铺盖厚一般为0.4～0.6m，拟取0.5m，铺盖上游端设1m深齿墙，其头部 不再设防冲槽，为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚度为0.3m，其下垫0.2m 的砂石垫层。 （3）板桩：板桩采用混凝土板桩，长度为4m，厚度为0.5m。
二、消能防冲设计
图2 消力池构造图
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 2.海幔 *尺寸：<1>长：水平段10m，顶面高程与护坦齐平 倾斜段水平投影38m，斜率1:15
<2>厚：0.5m
*材料：<1>水平段为浆砌石 <2>倾斜段为干砌石，下面铺15cm的砂垫层
二、消能防冲设计
△H′ 1.92 1.75 1.63 1.50 1.40 1.29 1.17 1.10 1.02 1.01 0.93
Lp 36.65 38.55 40.37 41.86 43.29 44.38 45.69 46.32 46.86 48.00 47.63
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 3.防冲槽 设在海漫末端，采用宽浅式梯形断面防冲，槽深为2，底宽为5m， 上游坡率为3，下游坡率为3。
上游水深 2.55 2.79 3.03 3.25 3.47 3.67 3.93 4.07 4.23 4.26 4.45
下游水深 0.63 1.04 1.40 1.75 2.07 2.38 2.76 2.97 3.21 3.25 3.52
q 6.73 7.80 8.87 9.93 11.00 12.04 13.40 14.20 15.10 15.27 16.33
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
*型式：深挖式
*材料：钢筋混凝土
*尺寸：长×深（8.7m×0.4m），倾斜段坡度为1:4
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽
1.消力池 ①对于平顶堰，e/H≤0.65，为闸孔出流，反之为堰流，本题 e 采用闸孔出流的方式进行计算，Q Be 2gH0 0.60 0.18 （适用于平板闸门） H ②由于该设计没有当地下游水位与流量关系曲线的水文资料，故近似地按明渠均 R i 进行计算，由于河流的宽度远大于河流的 匀流求正常水深，即采用 Q AC Ri A n 深度，可将河流的水力半径近似等于河流的水力半径，即，其中n为河床糟率，i 为河床坡降，（查表得，n=0.0400，i=1/10000）
四、闸室设计──稳定计算
1.荷载
（1）完建期荷载。完建期的荷载主要闸底板重力G1、闸墩重力G2、闸门重力G3、工作桥及启闭机重力 G4、工作桥重力G5和检修便桥重力G6。取混凝土的容重为25kN/m3。 ①底板重力为：G1=13×1.5×33×25+0.5×（1+2）×1×33×25×2=18562.5kN ②闸墩重力：每个中闸墩 G2′=3.14×0.52×5.7×25+（12×1-0.2×0.2×2-0.3×0.6×2）×5.7×25+2.2×0.4×6.7×25=1906.6kN 每个闸室单元有三个中墩，则G2=3G2′=3×1906.6=5720kN ④工作桥重力为
三、防渗排水设计
1.防渗计算
①地基有效深度的计算。 L0=13+21=34m；S0=6.5m；;L0/S0=34/7.5=5.5＞5，故用Te=0.5L0 计算得Te=0.5×34=17m＜T实，故取最小值Te=17m作为计算深度Te.
分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成8个典型段
四、闸室设计──稳定计算
（2）设计洪水下的荷载。在设计洪水下，闸室荷载除了闸室结构的重力外，还包括闸室内水的重力、浪 压力、水压力、扬压力等。
四、闸室设计──稳定计算
1.荷载
四、闸室设计──稳定计算
2.稳定计算
五、两岸翼墙设计
主要内容包括：翼墙的布置、型式选择、尺寸拟定、稳定验算、结构配筋计算
三、防渗排水设计
2.排水设计 ①水平排水：反滤层由碎石，中砂，细砂组成，其中上部为25cm厚的碎 石，中部为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。
②铅直排水：本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m，孔径为10cm ，呈梅花形布置，孔下设反滤层。 ③侧向排水设计：在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔，呈梅花形布置，孔 后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。
三、防渗排水设计
修正
各角偶点渗压值
三、防渗排水设计
四、闸室设计
1.底板： 底板的结构、布置、构造在第四节已作了介绍，这里不在重复 2.闸墩：闸墩顺水流方向的长度与底板相同，为13m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为1m，缝墩厚1.4m，边墩厚0.7m。 闸墩顶部高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超 高；即 ▽1=26.23+0.64+0.5=27.37m（正常洪水位时） ▽2=26.53+0.75+0.4=27.68m（校核洪水位时）
4.闸孔尺寸： (1)判断流态，选择合适的计算公式
流量Q（m3/s） 设计流量2010 校核流量2265 下游水深 hs(m) 2.76 3.21 上游水深 H(m) 3.93 4.23 过水断面积（m3） 1061.1 1142.1 行进流速（m/s） 1.89 1.98 V02/2g(m/s) 0.18 0.20 H0(m) 4.11 4.43
一、闸孔设计
4.闸孔尺寸： (2)计算步骤： ②校核过水能力
计算情况 设计情况 校核情况 H0（m） 4.11 4.43 hs/H0 0.67 0.72 б 1 1 ε 0.98 0.98 Q(m3/s) 2090.5 2337.2 I△QI/Q（%） 4.0% 3.2%
从表中数据可知，该拟定结果较为合理。
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 2.海幔 用公式 L k q H ' ，计算海漫长度，计算结果列入下表。其中 k s 为海漫长度计 算系数，根据闸基地质为砾质粗砂选12，取计算结果的最大值则 Lp 48m
p s s
流量Q 1010 1170 1330 1490 1650 1806 2010 2130 2265 2290 2450
流量Q（m3/s) 设计流量2010 校核流量2265
下游水深hs(m) 2.76 3.21
H0(m) 4.11 4.43
hs≥0.8H0 否 否
流态 非淹没出流 非淹没出流
Hale Waihona Puke Baidu
公式：
B0
Q
m 2 g H 0
3 2
一、闸孔设计
4.闸孔尺寸： (2)计算步骤： ①初拟侧收缩技术ε=0.98,流量系数m=0.385，代入公式 B0 计算结果列入下表
1.翼墙的布置、型式、尺寸
*布置：沿两岸布置 *型式：悬臂式 *尺寸：按构造拟定 2.稳定计算 经计算，若Kc＞[Kc]=1.5，翼墙满足抗滑稳定要求。 3.细部结构设计
主要包括：分缝和止水
汇报完毕! 谢谢
13水工一班
吴某某
130310133
G4′=2×0.92×0.35×33×25+0.5×（0.08+0.12)×0.19×33×2×25+0.15×0.12×33×2×25+0.06×1.3×33×25=656.7kN
考虑到栏杆及横梁重力等，取G4′=700kN QPQ-2 × 20 启闭机机重 52kN ，考虑到机架混凝土及电机重，每台启闭机的重量为 65kN ，启闭机重力 G4″=3×65=195kN G4=G4′+G4″=700+195=895kN ⑤公路桥重力：公路桥每米重60kN，考虑到栏杆重量，则公路桥重为G5=80×33+100=2740kN ⑥ 检 修 便 桥 重 为 G 6 = 2 × 0 . 3 × 0 . 8 × 3 3 × 2 5 + 0 . 5 × （ 0 . 1 + 0 . 3 ） ×0.2×33×2×25+0.06×1.3×33×25=790kN 考虑栏杆自重，取G6=850kN
流量Q（m3/s) 下游水深hs(m) H0(m) hs/H0 淹没系数 总净宽B0(m)
Q
m 2 g H 0
3 2
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
0.67
0.72
1
1
144.2
145.3
根据《闸门设计规范》中的闸门尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽 b=10m 和孔数n=15,计算闸孔总宽度，L=nb+(n-1)d=15×10+（15-1）×1=164m，式中 ：d为闸墩厚度，中闸墩厚度取1m，边墩厚度取0.7m。并绘制闸孔布置图。
2 1 3 2
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
①消力池深度：根据所选择的控制条件，估算池深为1.50m ②消力池长度：根据池深为0.40m，斜坡面坡度定为1:4则池长Lsj=40m ③消力池构造：<1>采用挖深式消力池，为了便于施工，消力池的底板做成等厚，为了降低底板下部的 渗透压力，在水平底板的后半部设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔孔径为10cm，间距为2m，呈梅 花形分布。 <2>护坦与闸室，岸墙与翼墙之间，以及其本身沿水流方向均用缝分开，以适应不均匀 沉降和温度变形。缝距15m ④消力池厚度：根据防冲要求计算厚度， t k1 q H ' 0.2 2.848 5.18 0.49m ， 取0.5m。式中为计算系 数取0.2，q为相应的单宽流量，为相应的上下游水位差。
闸墩坝顶高程取▽1、▽2中较大者，取28.00m。
闸墩上设两道门槽（检修门槽、工作门门槽）。检修门槽在上游，槽深0.3m，宽0.2m。工作门门槽深0.3m，宽0.6m。 下游不设检修门。闸墩上、下游头部均为半圆形，R=0.5m。
四、闸室设计──闸室布置
四、闸室设计──闸室布置
4.检修便桥：检修桥的作用为放置检修闸门，
观测上游水流情况，设置在闸墩的上游端。 采用预制T型梁和活盖板型式。尺寸如图所示。 5.交通桥：在工作桥下游侧布置公路桥，闸上交通桥为单车 道交通桥，按汽-10设计，履带-50校核。桥面净宽为4.5m总宽5.5m，采用钢筋混凝土板梁结构。每米桥长大 约80kN。
四、闸室设计──闸室布置
四、闸室设计──稳定计算
大坳水闸设计
水闸设计流程
闸孔设计
消能防冲设计
防渗排水设 计
闸室设计
两岸翼墙设计
一、闸孔设计
*主要内容：闸孔型式、堰型的选择、堰顶高程的确定、闸孔尺寸
1.闸孔型式：不带胸墙的开敞式闸孔型式
2.堰型的选择：平底板宽顶堰
3.堰顶高程：与原河床高程相同
4.闸孔尺寸：孔数15，单孔净宽10m
一、闸孔设计
三、防渗排水设计
主要内容： 1.防渗设计 地下轮廓线的拟定（铺盖、板桩、底板） 渗透压力计算
渗透坡降的验算
2.排水设计 在消力池护坦下设置水平排水层、垂直排水孔 在上下游翼墙设置水平排水管（排除绕渗水和降低墙后地下水位）
三、防渗排水设计
1.防渗设计 （1 ）底板：由于闸基土质以砂性为主，故防渗设备采用铺盖与板桩相结合的形式，闸 板上下游侧设齿墙，板桩取长度4m，厚度为0.5m。 闸板顺水流方向长度，L=2.5×5.18=12.95m，取13m，厚度为1.5m。 （2）铺盖设计：铺盖采用钢筋混凝土结构，长度一般为2-4倍闸上水头或3-5倍上下游 水位差，拟取21m。铺盖厚一般为0.4～0.6m，拟取0.5m，铺盖上游端设1m深齿墙，其头部 不再设防冲槽，为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚度为0.3m，其下垫0.2m 的砂石垫层。 （3）板桩：板桩采用混凝土板桩，长度为4m，厚度为0.5m。
二、消能防冲设计
图2 消力池构造图
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 2.海幔 *尺寸：<1>长：水平段10m，顶面高程与护坦齐平 倾斜段水平投影38m，斜率1:15
<2>厚：0.5m
*材料：<1>水平段为浆砌石 <2>倾斜段为干砌石，下面铺15cm的砂垫层
二、消能防冲设计
△H′ 1.92 1.75 1.63 1.50 1.40 1.29 1.17 1.10 1.02 1.01 0.93
Lp 36.65 38.55 40.37 41.86 43.29 44.38 45.69 46.32 46.86 48.00 47.63
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 3.防冲槽 设在海漫末端，采用宽浅式梯形断面防冲，槽深为2，底宽为5m， 上游坡率为3，下游坡率为3。
上游水深 2.55 2.79 3.03 3.25 3.47 3.67 3.93 4.07 4.23 4.26 4.45
下游水深 0.63 1.04 1.40 1.75 2.07 2.38 2.76 2.97 3.21 3.25 3.52
q 6.73 7.80 8.87 9.93 11.00 12.04 13.40 14.20 15.10 15.27 16.33
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
*型式：深挖式
*材料：钢筋混凝土
*尺寸：长×深（8.7m×0.4m），倾斜段坡度为1:4
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽
1.消力池 ①对于平顶堰，e/H≤0.65，为闸孔出流，反之为堰流，本题 e 采用闸孔出流的方式进行计算，Q Be 2gH0 0.60 0.18 （适用于平板闸门） H ②由于该设计没有当地下游水位与流量关系曲线的水文资料，故近似地按明渠均 R i 进行计算，由于河流的宽度远大于河流的 匀流求正常水深，即采用 Q AC Ri A n 深度，可将河流的水力半径近似等于河流的水力半径，即，其中n为河床糟率，i 为河床坡降，（查表得，n=0.0400，i=1/10000）