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1、水闸设计作者：单位：黄河水利职业技术学院水利系项目研究：水闸设计与施工指导老师：丁秀英 吴伟号：学 生：孙佳宝 完成日期：2011年8 9月1 项目基本资料 31.1 工程概况31.2 地质、地形资料41.3 水文气象41.4 建筑材料51.5 批准的规划成果51.6 施工条件62 水闸布置72.1 闸址选择及水闸等级确定72.1.1 闸址的选择72.1.2 水闸等级的确定72.1.3 洪水标准的确定72.2 闸孔形式选择及闸底板高程确定72.2.1 闸孔形式的选择72.2.2 闸底板本高程的确定72.3 闸室布置72.3.1 闸底板72.3.2 闸墩72.3.3 闸门与启闭机72.3.4 上
2、部结构72.3.5 岸墙72.4 两岸及上下游连接建筑物的布置72.4.1 两岸连接建筑物的结构形式72.4.2 上下游翼墙布置72.4.3 混凝土的强度、抗渗及抗冻性能要求83 水力设计83.1 闸孔尺寸确定83.1.1 闸孔形式83.1.2 闸孔尺寸83.2 水闸的消能防冲设计83.2.1 消力池设计83.2.2 海漫设计83.2.3 防冲槽设计83.2.4 上、下游河岸的防护83.3 水闸的防渗排水设计83.3.1 闸室地下轮廓线布置83.3.2 渗流计算83.3.3 排水设计84 闸室稳定分析84.1 荷载计算及荷载组合84.1.1 设计工况94.1.2 荷载计算94.1.3 荷载组合
3、94.2 闸室地基承载力验算94.3.1 计算单元94.3.2 验算单元94.3.3 抗滑措施94.3.4 抗浮稳定验算94.3.5 岸墙、翼墙稳定计算95 整体式闸底板结构计算95.1 计算闸底板纵向地基反力95.1.1 选择计算方法95.1.2 选择计算工况95.1.3 用弹性地基梁法计算95.1.4 计算闸底板纵向地基反力95.2 计算板条及墩条上的不平衡剪力95.2.1 选取计算单元95.2.2 列表计算105.3 确定不平衡剪力在闸墩和底板上的分配105.3.1 计算确定中性轴位置105.3.2 在闸墩和底板上分配不平衡剪力105.4 计算基础梁上的荷载105.4.1 计算集中力10
4、5.4.2 不平衡剪力的处理105.4.3 考虑边荷载的影响105.5 计算地基反力及梁的内力106 设计依据及参考资料107 总结 108 水闸施工101项目基本资料1.1工程概况中原拦河闸位于河南省某县境内，闸址位于淮河某支流上。流域面积2234km 2，流域 内耕地面积 288 万亩。农作物以种植小麦、棉花和其他经济作物为主，河流平均纵坡降 16200。该地区为浅层地下水贫水区，要解决流域内农田的灌溉问题，需要拦蓄地面径流，故在 河流适当位置修建拦河闸。本工程投入使用后，在正常高水位时可蓄水2230万m 3，灌溉45万亩农田；即上游5 个县25 个乡已建成提灌站42 处，有效灌溉面积25
5、万亩；在拦河闸上游分出南干渠、北干 渠，配支干渠23条，修建各类渠系建筑物1230座，可自流灌溉下游3 县20 万亩农田，说 明拦蓄水源充沛可靠，效益较大。1.2地质、地形资料(1) 根据地质钻探资料，闸址附近地层为中粉质壤土，厚度约25m，其下为不透水层。 此壤土的物理力学性质如下：土壤湿重度Y湿二20.2 kN m3 ；土壤干重度Y二16.0kNm3 ；干土壤饱和重度Y二22.2 kN m3饱土壤浮重度Y二12.2kN m3 ；浮自然含水量状态下土壤内摩擦角巾二23。；自饱和含水量状态下土壤内摩擦角巾 二20。；饱土壤凝聚力C二O.lkNfm2。地基允许承载力P 二150kPa ；地基混凝
6、土、砌石与土基摩擦系数f = 0.36 ；地基应力的不均匀系数n = 1.52.0 ；渗透系数 K = 9.29 x 10-3 cm； s。(2) 本区域地震设防烈度为“度。1.3 水文气象1 、 水文气象(1) 气温。本地区年最高气温42 C，最低气温为-18C。(2) 风速。最大风速v = 20m s，吹程D = 0.6km。(3) 降水量。非汛期(16月及1012月)9个月河流平均最大流量Q二10m3fs ；汛期(79月)3个月最大流量Q为130m3fs。年平均最大流量Q二36.1 m3f s，最大 年径流总量为9.25亿m3。年平均最小流量Q 15.6m3；s，最小年径流总量0.42
7、亿 m3 。（4） 冰冻。流域内冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。1.4 建筑材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；经调查，本地区附近有较丰富的黏土材料；闸址处有足够多的砂料。1.5批准的规划成果（1）灌溉用水季节，拦河闸的正常挡水位为58.72m，下游无水。（ 2）洪水标准。1）设计洪水位50年一遇，相应的洪峰流量1144.45m3.fs，闸上游的洪水位为59.50m， 相应的下游水位59.35m。2）校核洪水位为200年一遇，相应的洪峰流量1643.35m3曲，闸上游的洪水位为61.00m， 相应的下游水位60.82m。闸后交通桥净宽取4.50m或7
8、.00m，两边各设宽0.25m或0.50m得人行道。3）施工导流采用20年一遇洪水，相应的洪峰为169m3/s。（3）河道断面。河道横断面为梯形，边坡为1:2，马道宽取6.00m。横断面形状如图所示。糙率河道断面图1.6 施工条件1) 工期。要求在2 年内完成。(2)电源。由电网供电、工地局电网10km。3) 材料供应：三材统一安排，本地区无石料及水泥，主要从外地用铁路运至本工程所属城市，共350km，再用汽车转运至工地，运距40km。2 水闸布置2.1 闸址选择及水闸等级确定2.1.1 闸址的选择2.1.2 水闸等级的确定2.1.3 洪水标准的确定2.2 闸孔形式选择及闸底板高程确定2.2.
9、1闸孔形式的选择2.2.2 闸底板本高程的确定2.3 闸室布置2.3.1闸底板2.3.2 闸墩2.3.3闸门与启闭机2.3.4 上部结构2.3.5 岸墙2.4 两岸及上下游连接建筑物的布置2.4.1两岸连接建筑物的结构形式2.4.2 上下游翼墙布置2.4.3混凝土的强度、抗渗及抗冻性能要求3水力设计3.1 闸孔尺寸确定3.1.1 闸孔形式3.1.2闸孔尺寸3.2水闸的消能防冲设计3.2.1消力池设计3.2.2海漫设计3.2.3防冲槽设计3.2.4上、下游河岸的防护3.3 水闸的防渗排水设计3.3.1 闸室地下轮廓线布置3.3.2 渗流计算3.3.3排水设计4 闸室稳定分析4.1 荷载计算及荷载
10、组合4.1.1 设计工况4.1.2 荷载计算4.1.3 荷载组合4.2 闸室地基承载力验算4.3.1 计算单元4.3.2 验算单元4.3.3 抗滑措施4.3.4 抗浮稳定验算4.3.5 岸墙、翼墙稳定计算5整体式闸底板结构计算5.1 计算闸底板纵向地基反力5.1.1选择计算方法5.1.2 选择计算工况5.1.3用弹性地基梁法计算5.1.4计算闸底板纵向地基反力5.2 计算板条及墩条上的不平衡剪力5.2.1选取计算单元5.2.2 列表计算5.3 确定不平衡剪力在闸墩和底板上的分配5.3.1 计算确定中性轴位置5.3.2在闸墩和底板上分配不平衡剪力5.4 计算基础梁上的荷载5.4.1 计算集中力5
11、.4.2 不平衡剪力的处理5.4.3 考虑边荷载的影响5.5计算地基反力及梁的内力6设计依据及参考资料7 总结8 水闸施工水闸施工组织设计设计者：孙佳宝基本资料本工程位于河南省某县境内，它是淮海某支流上的二等建筑物。该河床位于平原地区，河床宽65m,该地区为浅层地下水贫水区，要解决流域内农田的灌溉问题，需要拦蓄地面径流，故在河流适当位置修建拦河闸。拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉；洪水时开闸泄水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水2230万m3，初步解决45万亩农田灌溉问题，同时具有较大的经济效益。1、地质条件2、根据钻孔了解闸址地层属河流冲击相，闸址两岸地
12、面高程均在61.5m左右。闸址附近地 层为中粉质壤土，厚度约25m，其下为不透水层。3、地形闸址处系平原型河段，两岸地势平坦，地面高程为 61.5m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为 16200，主河槽宽度65m，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。4、土的物理力学性质指标 土的物理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数据见下表。土的物理性质指标单位：kN m 3湿重度饱和重度浮重度干重度20.222.212.216.0土的力学性质?标内摩擦角土基允许承载力摩擦系数f不均匀系数渗透系数K5、工程资料(1) 石料。本地区不产石料，需从外地运进，距铁路很近，交通方便。(2)
13、 黏土。经调查，本地区附近有较丰富的黏土材料。(3) 闸址处有足够多的砂料。6、水文气象(1) 气象。本地区年最高气温42 C，最低气温为-18C。(2) 风速。最大风速20m s，吹程06km .(3) 降水量。非汛期(16月及1012月)9个月河流平均最大流量Q二10m3；s ；汛期(79)三个月最大流量Q为130m3：s。年平均最大流量Q二36.1 m3；s，最小年 径流总量为0.42亿m3。(4) 冰冻。流域内冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。7、批准的规划成果8、(1)根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(SDJ217 - 87 )的规定，本枢 纽工程为二等工程，其中永久性主要建筑
14、物为2级。(2) 灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位58.72m。(3) 洪水标准，见下表。洪水标准项目重现期（a）洪水流量m3s闸前水位m下游水位m设计洪水501144.4559.5059.35校核洪水2001642.3561.0060.827、施工条件（1）工期为两年。（2）材料供应情况。本地区无石料及水泥，主要从外地用铁路运至本工程所属城市，共 350km，再用汽车转运至工地，运距40km。电源由电网供电、工地距电网10km。（一）施工条件分析1、自然条件（1）地形条件。闸址处系平原型河段，两岸地势平坦，地面高程约为61.50m，河底坡降 平缓，纵坡约为！6200，主河槽宽度65m，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。 由此地形条件可知，在进行导流时，不需设隧洞导流，应采用明渠导流，施工总布置比较容 易。（2）地质和水文条件。由地质和水文地质条件可知，闸基础为砂性土壤，属软基，但承载 力较高，为150KN mm2，故基础可不做处理。该地区地下水位在25m以下，由于开挖
