(水闸设计)33(DOC)

水闸设计

1 总论

1.1 概述 (3)

1.2 基本资料 (3)

1.3 工程综合说明书 (5)

2 水力计算

2.1 闸室的结构型式及孔口尺寸的确定 (6)

2.2 消能防冲设计 (7)

3 水闸防渗及排水设计

3.1闸底轮廓布置 (10)

3.2 防渗和排水设计及渗透压力计算 (10)

3.3 防身排水设施和细部构造 (12)

4 闸室布置

4.1 闸底板、闸墩 (12)

4.2 工作桥、公路桥、检修便桥 (12)

4.3 闸门和启闭机 (12)

4.4 闸室的分缝和止水设备 (13)

5 闸室的稳定计算

5.1 荷载及其组合 (13)

5.2 地基应力计算 (16)

5.3 闸室稳定验算 (17)

6 上下游连接建筑物

6.1 上游连接建筑物 (17)

6.2 下游连接建筑物 (17)

附录公式 (19)

1 总论

1.1 概述

所谓水闸就是主要利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物。水闸，按其所承担的主要任务，可分为：节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄单宽流量而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。

1.2 基本资料

一、工程概况及拦河闸的任务

某拦河闸闸址以上流域面积2234平方公里，流域内耕地面积288万亩，河流平均纵坡1:6200。本工程属三级建筑物。

本工程投入使用后，在正常高水位时，可蓄水2230万立米。上游5个县25个乡已建成提灌站42处，有效灌溉面积25万亩。闸上游开南、北两渠，配支干23条，修建各种建筑物1230座，可自流灌溉下游三县21万农田，效益巨大，是解决某河流域农田的灌溉动脉，同时，也是解决地区浅层地下贫水区的重要水源。

二、地质资料

（一）根据地质钻探资料，闸址附近地层中粉质粘土，厚度约

25m，其下为不透水层，其物理力学性质如下：

1、湿重度r湿=20.0KN/m3

土壤干重度r干=16.0KN/m3

饱和重度r饱=22.0KN/m3

浮重度r浮=10.0KN/m3

2、自然含水量时，内摩擦角φ=23°

饱和含水时，内摩擦角φ=20°

土壤凝聚力C=0.1KN/m2

3、地基允许承载力[d]=150KN/m2

4、混凝土，砌石与土基摩擦系数f=0.36

5、地基应力的不均匀系数[η]=1.5-2.0

6、渗透系数K=9.29×103cm/s

（二）本地区地震烈度为6°以下

三、建筑材料

1、石料：本工程位于平原地区、山丘少，石料需从外地供给，距京广线很近，交通条件较好。

2、粘土：经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。

3、闸址处有足够多的沙料

四、水文气象

（一）气温：本地区年最高气温42°，最低气温为-18°。

（二）风速：最大风速V=20m/s，吹程D=0.6公里

（三）降雨量：非汛期（1-6月及10-12月）九个月最大流量为130m3/s

年平均最大流量Q=36.1m3/s，最大年径流总量为9.25亿米3

年平均最小流量Q=15.6m3/s，最小年径流总量为0.42亿米3

（四）冰冻：颍河流域冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。

（五）上下游河道断面

五、批准的规划成果为

（一）灌溉用水季节，拦河闸的正常挡水位为58.72m，下游无水。

（二）洪水标准

1、设计洪水位50年一遇，相应洪峰流量1145.45m3/s，闸上游的洪水位为59.35m，相应下游水位59.35m。

2、校核洪水位为200年一遇，相应洪峰流量1642.35m3,闸上游水位61.00m，闸下游水位60.82m.

1.3 工程综合说明书

水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和排水系统，确保闸基和两岸的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，需采取有效的消能防冲措施。对两岸连接建筑物的布置需使水流进出闸孔有良好的收缩与扩散条件。建于平原地区的水闸地基多为较松软的土基，承载力小，压缩性大，在水闸自重与外荷载作用下将会产，生沉陷或不均匀沉陷，导致闸室或翼墙等下沉、倾斜，甚至引起结构断裂而不能正常工作。为此，对闸室和翼墙等的结构形式、布置和基础尺寸的设计，需与地基条件相适应，尽量使地基受力均匀，并控制地基承载力在允许范围以内，必要时应对地基进行妥善处理。对结构的强度和刚度需考虑地基不均匀沉陷的影响，并尽量减少相邻建筑物的不均匀沉陷。此外，对水闸的设计还要求做到结构简单、经济合理、造形美观、便于施工、管理，以及有利于环境绿化等。

2 水力计算

2.1 闸室的结构型式及孔口尺寸的确定

(1)闸底板高程的确定：根据地质条件可知，选择平底板，底板高程与河床相连接，取高程为51.92m。