挡潮闸毕业设计报告.docx

XX闸毕业设计
1 基本资料
1.1设计资料
XX闸是一座挡潮闸，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作用。
（1） 建筑物级别：二级
（2） 孔口设计水位
1）引水：长江3.6m，内河3.16m，引水流量200m3/s，
长江5.5m，内河4.00m，引水流量400m3/s，
2）排水：长江3.60m，内河5.0m，排水流量320m3/s。
（3） 消能防冲设计
（1）引水：长江3.60m，内河3.16m，初始流量由闸门开度决定；
（2）排水：长江3.10m，内河3.60m，初始流量由闸门开度决定。
（4） 闸室稳定计算
1）设计情况：正向挡水：长江8.44m，内河4.0m
反向挡水：长江2.50m，内河5.8m
2）正常挡水：长江6.5m，内河5.0m
3）校核情况：正向挡水：长江8.68m，内河4.0m
反向挡水：长江2.2m，内河5.8m
（5） 地质资料
XX闸持力层为粉质粘土夹砂，标准地基承载力90kPa，按《水闸设计规范》表7.3.10，取综合摩檫系数f=0.35。
（6） 回填土资料
回填土采用粉砂土，其内摩檫角=26°，c=0，湿容重18kN/m3，饱和容重为20 kN/m3，浮容重为10 kN/m3。
（7） 地震设计烈度：7°。
（8） 其他
上下游河道断面相同均为梯形，河底宽30.0m，河底高程-0.5m，边坡1：2.5。两岸路面高程为6.5m。

交通桥 标准：汽-10设计，履带-50复核，双车道。
1.2有关参数的确定
（1） 土基上闸室沿基础底面的容许抗滑稳定安全系数〔Kc〕
基本组合：〔Kc〕=1.30
特殊组合：〔Kc〕=1.15
特殊组合（地震情况）〔Kc〕=1.05
（2） 闸室基底压力最大值与最小值之比容许值〔η〕
基本组合：〔η〕=2.0
特殊组合：〔η〕=2.5
（3） 结构计算系数
根据《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077--1997）确定
①结构重要系数 γ0=1.0
②设计状况系数 持久状况ф=1.0；短暂状况ф=0.95；偶然状况ф=0.85
③永久作用系数 γG：对结构有利时取1.05
对结构不利时取0.95
④可变作用分项系数γQ 水重γQ=1.0
水平水压力γQ=1.0
浮托力γQ=1.0
渗透压力γQ=1.2
地震动水压力γQ=1.0
⑤地震惯性里分项系数 γE=1.0
⑥结构系数 γd=1.2
2 闸孔设计
2.1闸址的选择
闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工难易、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择过程中首先要根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等方面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。
挡潮闸闸址宜选在岸线和边坡稳定的潮汐河口附近，且闸址泓滩冲淤变化小、上游河道有足够的蓄
水容积的地点。
本次设计中闸轴线的位置已由规划给出。
2.2闸型确定
本工程的任务是防洪、排涝、灌溉。由于是建立在平原河道上的挡潮闸，且正常挡水位和泄水水位差较大，需要设置胸墙，采用开敞式水闸，无底砍平底板宽顶堰，堰顶高程与河床相同为-0.5m。
2.2.1拟定闸孔尺寸及闸墩厚度
由于知道上下游水位可以推算上下游水深，且已知河道断面和过闸流量可估算行近流速
1、 河道过水断面计算
校核情况：
A1=（2.5×6+30）×6=270㎡
设计情况：
A2=（2.5×4.1+30）×4.1=165.03㎡
排水情况：
A3=（2.5×5.5+30）×5.5=240.63㎡
2、 总水头的计算
总水头的计算见下表1-1
表1-1 总水头计算表
流量Q（m3/s）
下游水深hs（m）
上游水深H（m）H
过水断面A（㎡）
行近流速V（m）
上游总水头H0（m）
设计流量200m3/s
3.66
4.1
165.03
1.21
4.17
校核流量400 m3/s
4.50
6.0
270.00
1.48
6.11
排水流量320 m3/s
4.1
5.5
240.63
1.33
5.59
闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，判别是否为淹没出流，其判别计算表见下表1-2
表1-2 流态判别计算表
计算情况
下游水深hs（m）
上游总水头H0（m）
0.72 H0
流态
设计情况
3.66
4.17
3.00
淹没出流
校核情况
4.50
6.11
4.40
淹没出流
排水情况
4.10
5.59
4.02
淹没出流

2.2.3闸孔总净宽的计算
按照闸门总净宽计算公式，根据设计洪水、校核洪水和排水三种情况分别计算。
闸门总净宽计算公式

其中є为堰流侧收缩系数取为1.0，m为堰流流量系数，取为0.385。为淹没系数，由hs/H0的计算结果查规范表A.0.1-2可得。计算结果见下表2-3
表2-3 闸孔总净宽计算表
流量Q（m3/s）
下游水深hs（m）
上游总水头H0（m）

淹没系数

B
（m）
设计流量200m3/s
3.66
4.17
0.878
0.870
15.8
校核流量400 m3/s
4.50
6.11
0.736
0.998
15.6
排水流量320 m3/s
4.10
5.59
0.733
0.998
14.3
根据《水闸设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定闸孔净宽b=6m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用3孔。根据地基情况选用整体式底板，可不设缝，其中中墩厚1.2m，边墩厚1.0m，如下图2-1所示。闸孔总净宽度为
L =3×6+1.2×2+1.0×2=22.4（m）

2.2.4校核泄洪能力
根据孔口与闸墩的尺寸，分别计算设计流量、校核流量和排水流量三种情况下的过闸流量。首先可

计算侧收缩系数，通过计算b0/bs查《水闸设计规范》表A.0.1-1，计算结果如下：
1） 设计情况
对于中孔： 查《水闸设计规范》表得єz=0.973
对于边孔：
查《水闸设计规范》表得єb=0.910
则
2)校核情况
对于中孔： 查《水闸设计规范》表得єz=0.973
对于边孔：
查《水闸设计规范》表得єb=0.909
则
3)排水情况
对于中孔：єz=0.973
对于边孔：
查《水闸设计规范》表得єb=0.909
则
再计算泄洪流量，流量计算公式为：

其中є为堰流侧收缩系数已算出，m为堰流流量系数，为0.385。为淹没系数，由hs/H0的计算结果查规范表A.0.1-2可得。计算结果见下表2-4

表2-4 过流能力校核计算
计 算 情 况
（m3/s）

б
є
Q
（m3/s）
校核过流能力
设计流量200
0.878
0.870
0.910
216.38
8.09％
校核流量400
0.736
0.998
0.952
440.25
10.06％
排水流量320
0.733
0.998
0.952
385.25
20.39％
过流能力超过了规定的5％的要求，说明孔口的尺寸有些偏大，但根据实际要求可以不再进行孔口尺寸的调整。
3 消能设计
由于本闸位于平原地区，河床的抗冲能力较低，所以采用底流式消能。已知道消能计算上下游的水位，而泄水流量由闸门的开度决定，为了保证无论何种开度下均能发生淹没式水跃消能，需找出最容易冲刷的一组数据，计算消力池的池深和池长。
3.1消力池的尺寸及构造
3.1.1消力池的深度计算
（1）正向泄水：长江水位3.6m，水位3.16m，流量由开度决定。
取闸门开度为0.5m、1.0m、1.5m，2.5m、3.5m时做为计算点，取其中最危险开度计算消力池的深度及长度。消力池计算简图见下图3-1

正向泄水，当闸门开度为0.5m时
按照迭代法求h c ，时， ,再加以转换。令q2/2g= ,则 ，即 ，故

结合本例，取流速系数＝0.95
e=0.5m时，取上游水深为总水头，H=4.1m，＜65 ， 此时为孔口出流，计算此时的过闸流量。

μ——流量系数
=0.578
m3/s
则 代人上式，可得
m
查表，故得η=6.1
h//c＝η1hc＝6.1 0.316＝1.93 (m)＜hs＝3.66(m)为淹没出流
同理计算其他几种情况， 当闸门开度达到3.5m时，e/H＞0.65，为堰流，流量计算公式为

式中：
m 流量系数为0.385，Є为侧收缩系数已算出为0.952，σ淹没系数为0.87，堰流的流量不再随开度的大小而变。计算结果见下表3-1

表3-1 跃后水深计算
开启高度（m）
泄流量（m3/s）
单宽流量（m4/s）
收缩水深hc（m）
跃后水深h//c （m）
下游水深（m）
流态判别
0.5
46.63
2.59
0.316
1.93
3.66
淹淹没出
1.0
89.88
4.99
0.638
2.52
3.66
淹没出流
1.5
129.78
7.21
0.966
2.86
3.66
淹没出流
2.5
198.9
11.05
1.652
3.14
3.66
淹没出流
3.5
210.96
11.72
1.794
3.16
3.66
淹没出流
从表中的计算结果中可以看出随着闸门的开度变化，跃后水深不断增加但始终是淹没出流的形式，可以选择跃后水深与下游水深最接近的一组数据作为消能计算的数据。闸门开度为3.5m时最容易造成冲刷，为计算数据。此时的流量Q为210.96 m3/s，上游水位为3.60m，下游水位为3.16m。
设T0=H=4.1m B=20.4m
m
则通过查表可得η1=2.06
h//c＝η1hc＝2.06 1.51＝3.11＜hs＝3.66(m)为淹没出流
此时的流速为 此时流速不可以忽略。
则总水头 T0=T+=4.61m B=20.4m Q=210.96 m3/s 同样计算α，可得hc=1.36m
Fr2=4.34 η1=2.48 h//c＝η1hc＝2.48 1.36＝3.37＜hs＝3.66(m)为淹没出流。
可以不设消力池，不用挖深。
检验淹没系数
△z=m
其中：
α为动能校正系数，可采用1.0-1.05，这里取1.0。

q为消力池末端单宽流量
m2/s
满足要求。
则可以不挖深消力池。
对于反向泄水：长江水位3.1m，内河3.6m，流量由开度决定。计算的方法如上所述，计算结果如下表3-2所示：
表3-2 反向泄水跃后水深计算
开启高度（m）
泄流量（m3/s）
单宽流量（m4/s）
收缩水深hc（m）
跃后水深h//c （m）
下游水深（m）
流态判别
0.5
46.63
2.59
0.316
1.93
3.60
淹淹没出
1.0
89.88
4.99
0.638
2.52
3.60
淹没出流
1.5
129.78
7.21
0.966
2.86
3.60
淹没出流
2.5
198.9
11.05
1.652
3.14
3.60
淹没出流
3.5
210.96
11.72
1.794
3.16
3.60
淹没出流
同样选取闸门开度3.5m时为计算点，此时的流量Q为210.96 m3/s，上游水位为3.60m，下游水位为3.10m。
设T0=H=4.1m B=20.4m
m
则通过查表可得η1=2.06
h//c＝η1hc＝2.06 1.51＝3.11＜hs＝3.66(m)为淹没出流
此时的流速为 此时流速不可以忽略。
则总水头T0=T+=4.61m B=20.4m Q=210.96 m3/s 同样计算α，可得hc=1.36m
Fr2=4.34 η1=2.48 h//c＝η1hc＝2.48 1.36＝3.37＜hs＝3.60(m)为淹没出流。

可以不设消力池，不用挖深。
检验淹没系数
△z=m
其中：
α——动能校正系数，可采用1.0-1.05，这里取1.0。
q——消力池末端单宽流量 m2/s
满足要求。
则可以不挖深消力池。
3.1.2消力池长度的计算
正向泄水：根据池长的计算公式
Lsj=Ls+βLj
Lj=6.9（h//c -hc）=6.9×（3.37-1.36）=13.9（m）
因为没有挖深消里池，再考虑到水流扩散角的要求，取池长为18m。
反向泄水：计算方法如上，同样取消力池长度为18m。
3.1.3消力池的构造
消力池不用挖深，为了便于施工消力池底板作成等厚，为了降低底板下部的渗透压力，在水平底板的后2/3处设置冒水孔，孔下铺设反滤层，冒水孔孔径为10cm，间距为2m，呈梅花型布置。
根据抗冲要求，计算消力池底板厚度：

k1——消力池底板计算系数，可采用0.15～0.20，这里取为0.18。
q——消力池前端的过闸单宽流量 m4/s
△H——闸空泄水时上下游水位差
m
反向泄水时 m
取消力池底板的厚度为0.5m。

消力池构造尺寸见下图3-2

图3-2 消力池构造尺寸图（单位：高程 m，尺寸 cm）
3.2海漫设计
3.2.1海漫长度计算
选取最容易冲刷的情况作为海漫长度计算数据，则正向泄水其流量Q为210.96 m3/s，上游水位为3.6m，下游水位为3.16m；反向泄水流量其流量Q为210.96 m3/s，上游水位为3.6m，下游水位为3.1m。
（1）、正向泄水海漫长度计算

q——海漫起端单宽流量
m2/s
ks——经验系数，取9.5。
m 则确定海漫的长度为23.0m。
（2）反向泄水海漫长度计算
同理，
m 确定海漫长度为23.0m。
3.2.2海漫构造
因为对海漫要求有一定的粗糙度，以便进一步消能，有一定的透水性，有一定的柔性所以选择在海漫的起始端为8.0m长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性比较好，其顶面高程与护坦齐平，内部设有冒水孔，冒水孔的直径为10cm，间距为2m，下铺设40cm反滤层。后15m为干砌石水平段，中间设一格埂，下铺设15cm的砂垫层。海漫全程厚度均为0.4m。

3.3防冲槽设计
1、正向泄水：防冲槽末端冲刷坑深度计算，计算公式如下：

qm—海漫末端单宽流量 m2/s
〔v〕—相应允许平均流速 v0—查《水力学》知此处取0.8m/s
R—水力半径 m
m/s 此处取1.0m/s。
hm—末端水深
m
2、反向泄水防冲槽深度计算
m
为了方便施工，正、反向防冲槽设计为相同构造，确定其深度为2.0m，底宽为3.0m，上游坡度为1：3，下游坡度为1：3，其构造见下图3-3

图3-3 海漫、防冲槽构造图（单位：高程 m，尺寸 cm）
3.4上、下游岸坡防护
为了保护上、下游翼墙以外的河道两岸岸坡不受水流的冲刷，需要进行护坡。采用混凝土护坡，厚0.3m，下设0.1m的砂垫层。保护范围自防冲槽向下延伸4-6倍的水头，确定为18m。

4 防渗排水设计
4.1地下轮廓线的布置
4.1.1防渗设计的目的
防止闸基渗透变形；减小闸基渗透变形；减小水流损失；合理选用地下轮廓尺寸。
4.1.2布置原则
防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径，减小渗透坡降和闸底板的渗透压力；在低水位侧设排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通，使地下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。
4.1.3地下轮廓线布置
（1） 闸基防渗长度的确定
根据下式计算闸基理论防渗长度为18.72m，地质为粉质粘土夹砂，查表取其渗透系数为4.0，则其防渗长度为：
m
（2） 防渗设备
由于此工程双向排水，双向都要设置防渗排水设施。为了延长渗径，消力池的前6.0m作为防渗用，与底板连接处设止水。闸底板上、下游侧设置齿墙。
（3） 防渗设备尺寸和构造
（4） 闸底板水水流方向长度，根据闸基土质为粉质粘土，A取2.5

为满足上部结构的要求，取闸底板顺水流方向的长度为15m。
（5） 闸底板厚度为：m
实际取闸底板厚度为1.0m。
（6） 齿墙具体尺寸见下图4-1

图4-1 闸底板尺寸图（单位：高程m，尺寸cm）
(7)校核地下轮廓线的长度
根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线的长度，通过校核，满足要求。
＞L=18.72m
满足要求。
4.2排水设备的细部构造
4.2.1排水设备的作用
采用排水设备，可降低渗透水压力，排除渗水，避免渗透变形，增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布，应根据闸基土质情况和水闸的工作条件，做到既减少渗压又避免渗透变形。
4.2.2排水设备的设计
（1）水平排水。水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺层。排水反滤层一般2～3层不同粒径的砂和砂粒石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。
反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足：被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；各层的颗粒不得发生移动；相邻两层间，较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞，应具有足够的透水性，以保证排水通畅；同时还要保证耐久、稳定，起工作性能和效果不随时间的推移和环境的改变而变差。
本次设计的反滤层由碎石、中砂和细砂组成，其中上部为20cm的碎石，中间为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。
（2）铅直排水设计。本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m，孔径为10cm，呈梅花型布置，孔下设反滤层。
（3）侧向排水设计。侧向防渗排水布置应根据上下游水位、墙体材料和墙后填土土质以及地下水位的

变化等情况综合考虑，并应与闸基的防渗排水不止相适应，在空间上形成防渗整体。
在消力池翼墙设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。
4.2.3止水设计
凡具有防渗要求的缝都要求设止水设备。止水分铅直止水和水平止水两种。前者设在闸墩中间、边墩与翼墙间以及上下游翼墙铅直缝中；后者设在消力池与底板温度沉降缝、翼墙与消力池本身的温度沉降缝内。止水采用止水铜片加沥青油毛毡。
4.3防渗计算
4.3.1渗流计算的目的
计算闸底板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的渗透稳定性。
4.3.2计算方法
计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法计算结果精确，采用此种方法进行计算。
4.3.3计算渗透压力
（1）地基有效深度的计算。

L0—地下轮廓的水平投影长度，L0=6×2+15=27（m）
S0—地下轮廓的铅直投影长度，S0=1+0.5+1.5+2.0+1.5+0.5+0.1=7.1（m）
m
（2）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15个典型段，如下图4-2所示。阻力系数计算结果见下表4-1

图4-1 渗流区域分段图 （单位：cm）

表4-1 各渗流区段几何参数和阻力系数表
段号
段别
Si（S1，S2）（m）
Ti（m）
Li（m）
ξi
备注
﹝1﹞
进口段
1.0
16.7

0.4630

进出口段：

内部铅直段：

内部水平段：

（2）
内部水平段
0
0
15.7
0.5
0.0318
（3）
内部铅直段
0.5
16.2

0.0309
（4）
内部水平段
0.5
1.5
16.2
5.5
0.2531
（5）
内部铅直段
1.5
16.2

0.0929
（6）
内部水平段
0
0
14.7
1.0
0.0680
（7）
内部铅直段
1.0
15.7

0.0638
（8）
内部水平段
1.0
1.0
15.7
13.0
0.7388
（9）
内部铅直段
1.0
15.7

0.0638

续上表
（10）
内部水平段
0
0
14.7
1.0
0.0680
（11）
内部铅直段
1.5
16.2

0.0929
（12）
内部水平段
1.5
0.5
16.2
5.5
0.2531
（13）
内部铅直段
0.5
16.2

0.0309
（14）
内部水平段
0
0
15.7
0.5
0.0318
（15）
出口段
0.1
15.8

0.4418
总计

2.7246
各段水头损失为：

（3）当进出口处底板的埋深及板桩长度的总值较小时，进出口段的水头损失要修正，才能使结果与实际接近。进、出口水头损失值的修正
进、出口处修正系数β1按如下公式计算：

其中： ——阻力修正系数
——齿墙底部至计算深度线的铅直距离，m
——出水口至计算深度线的铅直距离，m
——齿墙外侧埋深，m
进口处=15.7m , =16.7m, =1.0m,将数据带入上述公式计算得，

所以进口水头损失应予修正。以设计正向为例进口段水头损失值应修正为：
=0.409m
其中：——修正后的进口段水头损失，m
——修正前的进口段水头损失，m
进口段水头损失减小值为：
Δhl＝(1-)=(1-0.5427) 0.752=0.343m
需要修正的水头为：
h2＝0.052m， ＝0.0504m，＝0.413m,h2+=0.052+0.050=0.102〈Δhl，
=2 h2=20.052=0.104m, =2=20.0504=0.101m
= h4+Δhl-( h2+)=0.412+0.343-0.102=0.655m
出口处=15.7m , =15.8m, =1.0m,将数据带入上述公式计算得，
修正系数β2为：

所以出口水头损失应予修正。以设计正向出口段为例水头损失值应修正为：
=0.446m
其中：——修正后的出口段水头损失，m
——修正前的出口段水头损失，m
出口段水头损失减小值为：
Δh15＝(1-)=(1-0.6195) 0.720=0.274m
需要修正的水头为：
h14＝0.052m， ＝0.0504m，＝0.412m,h14+=0.052+0.0504=0.102〈Δh15

=2=20.052=0.104，=2=20.0504=0.101
= +Δh15-( h14+)=0.412+0.274-0.102=0.584m
修正后的计算结果见下表4-2

表4-2 各区段渗压水头损失计算表
渗压水头损失（m）
h1
h2
h3
h4
h5
h6
h7

设计情况

正向挡水
修正
前
0.752
0.052
0.050
0.413
0.151
0.111
0.104
修正
后
0.409
0.104
0.101
0.665
0.151
0.111
0.104

反向挡水
修正
前
0.561
0.039
0.037
0.307
0.113
0.082
0.077
修正
后
0.304
0.077
0.075
0.487
0.113
0.082
0.077

校核情况

正向挡水
修正
前
0.795
0.055
0.053
0.435
0.160
0.117
0.110
修正后
0.432
0.109
0.106
0.691
0.160
0.117
0.110

反向挡水
修正
前
0.612
0.042
0.041
0.334
0.123
0.090
0.084
修正
后
0.332
0.084
0.082
0.531
0.123
0.090
0.084

正常挡水

正向挡水
修正
前
0.255
0.018
0.017
0.139
0.051
0.037
0.035
修正
后
0.138
0.035
0.034
0.221
0.051
0.037
0.035

续上表
渗压水头损失（m）
h8
h9
h10
h11
h12
h13
h14
h15

设计情况
正向挡水
修正前
1.204
0.104
0.111
0.151
0.413
0.050
0.052
0.720
修正后
1.204
0.104
0.111
0.151
0.584
0.101
0.104
0.446
反向挡水
修正前
0.895
0.077
0.082
0.113
0.307
0.037
0.039
0.533
修正后
0.895
0.077
0.082
0.113
0.434
0.075
0.077
0.331
校核情况
正向挡水
修正前
1.269
0.110
0.117
0.160
0.435
0.053
0.055
0.759
修正后
1.269
0.110
0.117
0.160
0.616
0.106
0.109
0.470
反向挡水
修正前
0.976
0.084
0.090
0.123
0.334
0.041
0.042
0.584
修正后
0.976
0.084
0.090
0.123
0.474
0.082
0.084
0.362

正常挡水
正向挡水
修正前
0.407
0.035
0.037
0.051
0.139
0.017
0.018
0.243
修正后
0.407
0.035
0.037
0.051
0.197
0.034
0.035
0.151
(4)计算各角点的渗透压力值。
各角点的渗压水头=该段前角点渗压水头-此段水头损失值
计算结果列入表4-3

表4-3 各角点渗压水头
渗压水头（m）
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
设计情况
正向挡水
4.44
4.03
3.93
3.83
3.17
3.02
2.91
2.81
反向挡水
3.30
3.00
2.92
2.84
2.36
2.24
2.16
2.09
校核情况
正向挡水
4.68
4.25
4.14
4.03
3.34
3.18
3.07
2.95
反向挡水
3.60
3.27
3.18
3.10
2.57
2.45
3.36
2.27
正常挡水
正向挡水
1.50
1.36
1.33
1.29
1.07
1.02
0.98
0.95
续上表
渗压水头（m）
H9
H10
H11
H12
H13
H14
H15
H16
设计情况
正向挡水
1.60
1.50
1.39
1.24
0.65
0.55
0.45
0
反向挡水
1.19
1.11
1.03
0.92
0.48
0.41
0.33
0
校核情况
正向挡水
1.69
1.58
1.47
1.35
1.19
0.57
047
0
反向挡水
1.30
1.21
1.12
1.00
0.53
0.46
036
0
正常挡水
正向挡水
0.54
0.51
0.47
0.42
0.22
0.19
015
0
（4）验算渗流逸出坡降（以设计正向为例）
闸底板水平段渗透坡降和渗流出口处坡降的计算
①渗流出口处平均坡降按下计算为：
〈［J］=（0.6～0.7）

②底板水平段平均渗透坡降为：
经过验算，出口处和水平处平均坡降满足要求，不会发生渗透变形。

校核情况和正常挡水情况比较结果见下表4-4
表4-4 渗流逸出坡降汇总表
计算内容
计算情况
水平坡降
出口坡降
J
〔J〕
结论
J
〔J〕
结论
设计情况
正向挡水
0.09
（0.3～0.4）
满足
0.446
（0.6～0.7）
满足
反向挡水
0.07
满足
0.331
满足
校核情况
正向挡水
0.10
满足
0.584
满足
反向挡水
0.07
满足
0.362
满足
正常挡水
正向挡水
0.03
满足
0.151
满足
经过验算，各种情况下出口处和水平处平均坡降满足要求，不会发生渗透变形。
5 闸室布置
5.1底板和闸墩
5.1.1闸底板的设计
（1）作用。闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构的全部荷载，并较均匀地传给地基，还有防冲、防渗等作用。
（2）形式。常用的闸底板有平底板和钻孔灌注桩底板。由于在平原地区软地基上修建水闸，采用整体式平底板，由于是三孔闸总长为22.4m，可不设缝。
（3）长度。根据前面设计，已知闸室底板长度为15m。
（4）厚度。根据前面设计，已知闸底板厚度为1.0m。
5.1.2闸墩设计
（1）作用。分隔闸孔并支承闸门、工作桥等上部结构，使水流顺利的通过闸室。
（2）外形轮廓。应能满足过闸水流平顺、侧向收缩小、过流能力大的要求。上、下游墩头采用半圆形。其长度采用与底板同长。
（3）厚度。中墩1.2m，边墩1.0m。平面闸门槽尺寸应根据闸门的尺寸确定，检修门槽深0.2m，宽0.2m，主门槽深0.3m，宽0.8m。检修门槽与工作门槽之间留1.5m的净距，以便于工作人员检修。
（4）高度。用校核水位加安全超高来计算。

H墩=H校+0.5=8.68+0.5=9.18（m）
则确定墩顶高程为9.2m。由于挡水与泄水水位差较大，需要设置胸墙。胸墙的高度为4.0m，具体尺寸见下图5-1。又由于上下游水位差较大，为了节省材料，内河侧墩顶高程为内河校核水位和安全超高的和。
H墩=H校+0.5=5.8+0.6=6.4（m）
墩墙的布置见下图5-1

图5-1 墩墙结构简图（单位：高程m，尺寸cm）
5.2闸门与启闭机
闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门；按材料性质分为钢闸门、混凝土闸门和钢丝网水泥闸门；按结构分为平面闸门、弧行闸门等。
5.2.1工作闸门
工作闸门的基本尺寸为闸门高6m，宽6m，采用平面钢闸门，双吊点，滑动支承。
5.2.2检修闸门
检修闸门采用叠梁式，闸门槽深为20cm，宽为20cm。

5.2.3启闭机选型
（1） 根据《水工设计手册》，平面直升钢闸门结构活动部分重量公式如下：

式中 G— 闸门活动部分重量，t
k支—闸门的支承结构特征系数，对于滑动式支承取0.8，对于滚动式支承取1.0，对于台车式支承取1.3
k材—闸门材料系数，普通碳素钢制成的闸门为1.0，低合金钢制成的闸门取0.8
H—闸门高度，取6m
B—闸门宽度，取6m

则闸门自重为N=10×5.08=63.5（kN）
（2） 初估闸门启闭机的启门力和闭门力。根据《水工设计手册》中的近似公式：
FQ=（0.10～0.12）P+1.2G
FW=（0.10～0.12）P-1.2G
式中 P—平面闸门的总水头压力，kN，计算简图见下图5-2

图5-2 平面闸门的总水头压力计算简图
P=0.5（γh1+γh2）hb=0.5×（10×3.48+10×9.18）×5.7×6-0.5×42×10×6=1684.86
FQ=0.10×1684.86+1.2×63.5=244.7（kN）
FW=0.10×1684.86-1.2×63.5=92.3（kN）
此时闸门门前水位为8.68m，为所需启门力最大的时候，启门力为244.7kN，闭门力为92.2kN，查《闸门设计手册》，选用电动卷扬式启闭机型号为QPQ-2×160。

5.3上部结构
5.3.1工作桥设计
工作桥是为了安装和便于工作人员操作而设的桥。工作桥设置高程与闸门的尺寸及形式有关。由于是平面的闸门，采用固定式卷扬启闭机，闸门提升后不能影响泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根据工作需要和设计规范，工作桥设在工作闸门的正上方，用墩墙式排架支承。已知启闭机基座宽为167