目录
第一章设计资料和枢纽设计 (1)
1.设计资料 (1)
1.1工程概况 (1)
1.2规划数据 (1)
第二章闸孔设计 (3)
1.闸室结构设计 (3)
1.1闸室结构形式确定 (3)
1.2确定闸底板高程 (3)
2.确定闸门尺寸 (3)
2.1计算闸口总净宽 (3)
2.2孔数及单孔宽度的选定 (3)
2.3水闸泄流能力验算 (4)
第三章消能防冲设计 (6)
1.消力池设计 (6)
1.1确定消能型式 (6)
1.2确定消能计算 (6)
1.3消力池深度d计算 (6)
2.海漫设计 (8)
3.防冲槽设计 (8)
第四章水闸防渗排水设计 (10)
1.地下轮廓布置形式 (10)
1.1综合说明 (10)
1.2最小防渗长度的确定 (10)
1.3闸基渗流计算 (10)
2.闸底板设计 (11)
2.1闸底板长度计算 (11)
2.2闸底板厚度计算 (11)
3.海漫设计 (12)
3.1铺盖材料选择 (12)
3.2铺盖尺寸设计 (12)
第五章闸室结构布置 (13)
1.闸室底板 (13)
2.闸墩尺寸 (13)
3.胸墙结构布置 (13)
4.闸门和闸墩布置 (13)
5.工作桥和交通桥 (14)
第六章闸室稳定计算 (15)
1.确定荷载组合 (15)
2闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算 (15)
2.1完建无水期 (15)
2.2设计挡水情况 (16)
2.3校核挡水情况 (17)
第七章上下游连接建筑物 (19)
1.两岸连接建筑物 (19)
1.1上游翼墙设计 (19)
1.2下游翼墙设计 (19)
2.排水止水设计 (19)
2.1水平排水设计 (19)
2.2铅直排水 (20)
2.3侧向排水 (20)
3.止水设计 (20)
参考文献 (21)
第一章设计资料和枢纽设计
1.设计资料
1.1工程概况
该工程是位于某灌区进水闸。工程沿岸的地面高程一般在34m左右。该闸是灌区工程的主要水工建筑物。其任务是保证在无坝引水条件下，满足灌区用水要求。
该引水闸设计引水流量Q=60m3/s 闸前设计水位（保证率75%）为▽30.0m，低宽为30m，两岸的边坡为1:2.河岸高程为▽35m。闸后灌区渠首低高程为▽30.0m。
工程设计指标：
（1）建筑等级：4级；
（2）地基情况
闸底板位于沙壤土上，其力学性质较好，各项指标如下;
抗剪强度指标:φ水下=25°；φ水上=30;
地基承载能力;P=165MPa;
勃莱系数：c=90；
密度：r
干=15KN/m3；r
湿
=18.5KN/m3；r
浮
=10KN/m3；
r饱=20KN/m3
土壤凝聚力：C
水上=10N/㎡；C
水上
=5N/㎡；
地基允许不均匀系数；η=2.6-3.0；
抗滑安全稳定系数：K设计=1.30；K校核=1.10；
建筑物与地基摩擦系数：f=0.4-0.5；
该地区是冲积平原，砂、石需从外地运输；
有交通要求：交通桥宽4—5m，不考虑地震。
1.2规划数据
（1）渠断面尺寸如图1所示。渠底高程为30.0m，低宽30m，两岸边坡均为1:2.（比例1：100）
图1 渠道横断面图（单位：m）
干渠水位—流量关系表
表1干渠水位—流量关系表
第二章闸孔设计
1.闸室结构设计
1.1闸室结构形式确定
由于闸室地基土质为中等坚实粉质土壤，土质均匀，承载力较大，因此选用整体式平地板闸室，且闸前水位为2.5m，最低水位为1.9m，水位变化较低，因此设计成宽顶平底堰式闸室。
1.2确定闸底板高程
闸底板应尽可能置于天然坚实的土层上，在满足强度条件下，高程应尽可能高一些，并且考虑河流泥沙进入渠道，其顶高程一般应高于上游渠道0.5-1.5m。所以设计高程为30.4m。
2.确定闸门尺寸
2.1计算闸口总净宽
引水期：上游水位：33.0m，下游水位：32.5m，流量60m3/s
上游水深：H=33.0-30=3m，下游水深：h s=32.5-30=2.5m
（30+2x3）×3=108㎡
过水断面A=（b+mh）h=
2.2孔数及单孔宽度的选定
为保证闸门能够对成开启，使水流过闸均匀，闸孔数应该采用单数。我国
大中型水闸的单孔净宽度o b 一般采用8-12m,所以按照要求，选n=3孔，选单孔净宽o b =2.5m 。
根据规范上下游闸墩头部均采用半圆形，从而考虑水流条件；顶部高程应高于上游水位0.5—1.0m 。取闸墩高程为34.8m ，厚度d=1.2m 。
闸孔总宽度为：
m d n nb L 9.9=2.1×2+5.2×3=×
)1-(+=01
图2 闸孔布置图（单位：m ）
2.3水闸泄流能力验算 2.
3.1水闸过水验算：
上游水位30.0m ，下游水位：32.5m 。流量：60m 3/s ； 对于中孔：,5.2m l O = d=1.2m 。
对于边孔：,5.2m B O ==b （30-9.9）/2+3.0×2=16.05
所以s m Q /28.59=满足要求。
第三章 消能防冲设计
1.消力池设计 1.1确定消能型式
由于本闸所处渠底部为粉质土壤，抗冲刷能力较低，过采用底流式消能。
1.2确定消能计算
当过闸流量能力不变时，上游水位稳定时是消能设计的依据，而实际中流量确实变化的，因此，消力池设计依据应为上游为较高水位，下游为较低水位，通过某一流量，下泄水流能量H q E Δ××γ=最大时，相应数据即为消力池设计依据。
故：下游水深：2.5m ，流量为60m 3/s 时，下泄水流能量最大。相应数据即为消力池设计依据。
1.3消力池深度d 计算
流量为60m 3/s ，上游水位：33.0m ，下游水位：32.5m 过闸单宽流量
首先计算O E 下游坝高为
0.4m =30-4.30=1P ， 由 H=33-30.4=2.6m
则闸前水深为：
故 m H P E O O 484
.3=084.3+4.0=+=1
令式中根号内c h =0则得到c h =1.27m 将c h =1.27m 代入水跃方程：
2.5m =30-5.32=t h
估计池深0.26m =2.5-63.2×05.1=h -σ=t '
'c h S 计算建池后的'
'c h
m S E E 744.3=26.0+484.3=+=0'0
σ在0.5-1.10范围内，所以池深满足要求，为方便施工取池深S=0.5m
1.3.1确定池长
闸底板与消力池护坦之间以1:4护坡相连。
m h L c i 384.9=)1.27-63.2(9.6=)h -(9.6=c ''
7.51m ~6.57=9.384×0.8~384.9×7.0=)0.8~7.0(=I K L L 为方便施工取池长
为：7m 。
1.3.2消力池构造
图3消力池布置设计图（单位m）
2.海漫设计
图4海漫防冲槽布置图
3.防冲槽设计
水流经过海漫后，尽管多与能量得到进一步的消除，流速分布接近河床水里的正常流速，但海漫末端仍有冲刷现象。为保证安全和节省工程量，在海漫末端设置防冲槽。
防冲槽的厚度；m t 5.2='',低宽取5m ，上游坡率：2=1m
下游坡率：3=2m ；
图5防冲槽（单位m ）
第四章水闸防渗排水设计
1.地下轮廓布置形式
1.1综合说明
按照防渗和排水相结合原则，在上游侧采用板桩、齿墙的防渗设施，延长渗径，以减小作用在地板上的渗流压力，降低闸基渗流的平均坡降，在下游侧设置排水反虑设施，如面层排水、排水孔排水或降压井与现有连通，使地基渗水尽快排出，防止在渗流口附近发生渗流变形。
由于是砂壤土地基不易发生管涌破坏，地板与地基之间的摩擦系数较小，在布置地下轮廓时，主要考虑降低作用在地板上的渗流压力。为此，在闸室上游设置水平防渗，。由于打桩可能破坏粘性土天然结构，故砂壤土地基不设置板桩。（具体详见CAD大图）
1.2最小防渗长度的确定
L≥的要求。根据地基为中等坚实粉质壤土，渗径系防渗长度应满足式CH
数C为7-11,取10，取校核洪水位情况上游水位34m，下游水位30m。则上下游水位差H=33-32.5=0.5m,于是L=CH=10×0.5=5m。
1.3闸基渗流计算
闸基渗流计算目的是，在于求解渗透压力、渗透坡降，并验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的抗渗稳定性。用改进阻力系数法，
图6闸基渗流示意图
2.闸底板设计 2.1闸底板长度计算
闸底板顺水流方向长度，根据基土为中等坚实粉质壤土，闸室地板取（2.0—3.5）H 取系数为3，H 为上下游最大水位差为4m
m 12=4×3=底L
综合考虑取上部结构布置及地基承载力等要求，确定闸底板长度12m ，齿墙深取1m ，在轮廓线上长度取1m ，与底板联成一体。
2.2闸底板厚度计算
闸底板厚度t=（1/6-1/8）0l （0l 为闸孔净宽，为2.5） t=（4/6-4/8）m ，t=0.5m （取大一些）
3.海漫设计
3.1铺盖材料选择
为了充分利用灌区资源，减少投资，铺盖采用钢筋混凝土；为防止铺盖被水冲刷，应在其表面铺砂层，然后在砂层上铺设单层或双层块石铺面。
3.2铺盖尺寸设计
=
=
≥CH
L
L
5.0×
m
10
5
=
轮廓
实际轮廓线大于地基渗流长度，所以不需要设计铺盖。
第五章闸室结构布置
1.闸室底板
采用整体式平地板，闸底板高程定为30.4m，与河底平齐，顺水流方向的长度是12m，底板尺寸厚度是0.4m。
2.闸墩尺寸
考虑防洪要求闸墩高应高出上游最大水位0.5—1.0m，故闸墩高程取34+0.6=34.6m，取34.6m。闸墩的厚度取1.2m，上下游均取半圆形。
3.胸墙结构布置
胸墙顶宜与闸顶平齐。为安全和节省投资起见，定闸门高度为 2.3m，则胸墙底高程取30.4+2.3=32.7m，定胸墙为 1.9m，则胸墙顶部高程取32.7+1.9=34.6m，与闸顶平齐。由于该水闸孔口净宽为2.5m，故采用板式胸墙，胸墙厚度为30cm。
4.闸门和闸墩布置
闸门选用露顶的直升式闸门，根据《水闸设计规范SL265—2001》闸顶的高度由最高档水位加0.3-0.5m的安全价高高度，故闸门高度为2.3m，采用平面钢闸门，闸门设置在闸墩中心靠上游5m处，设有1.9m的胸墙。平面闸门的胸墙在闸墩水流平顺的部位，深度为0.3m，门槽宽度为0.3 m，闸墩门槽处最小厚度为0.6m，符合规范要求。检修闸门深0.3m宽0.15m，检修门槽与工作门槽之间的净宽为2.0m。
图7闸墩细部结构尺寸图（单位mm）
5.工作桥和交通桥
工作桥的形式和尺寸参考已建工程和运用要求确定。
图8工作桥细部结构图（单位m）
交通桥设在水闸下游一侧，采用板式；桥宽5m，两边设栏杆，两侧栏杆高1.2m间隔取1m断面为0.1×0.1m，横杆0.1×0.1m，桥下支撑排架，每个闸墩上设两根立柱，横断面为0.45×0.45m，由堰顶算起桥高=2×4+1=9m。
图9交通桥细部结构图（单位m）
第六章 闸室稳定计算
1.确定荷载组合
水闸承受的荷载主要有：自重、水重、水平静水压力、扬压力。不用考虑地震、风浪压力。
荷载组合分基本组合和特殊组合。基本组合按照完建无水期、正常挡水期情况，特殊组合按照校核挡水期情况。荷载组合见下表。
2闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算 2.1完建无水期
此时荷载主要是闸室及上部结构自重，取中间一孔为一个独立单元进行计算。钢筋混凝土容重取25KN/m 3混凝土容重取24 KN/m 3，底单顺水流反向长12m ，垂直水流方向长3.7m 。底面积为A=12×3.7=44.4m 2。 力矩为对闸门底板中心所取。计算结果见下表。
由公式B
L M LB
W P 2
min
max 6±
=
计算最大及最小应力，验算地基应力。
Kpa P 2.48=9
.9×122
×6+9.9×126.5729=2max
Kpa P 2.48=9
.9×122
×6-9.9×126.5729=
2min
平均应力：[]Kpa Kap P P 105=p ≤2.48=2
2
.48+2.48=2+=
min max 不平均系数：[]6.2=≤1=2
.482
.48==
min max ηηP P 无水完建期地基承载力满足要求，地基不会发生不均匀沉降。
2.2设计挡水情况
此时闸门荷载除了永久设备的自重，还包括水重、水压力、扬压力。 设计挡水情况为上游水位：33m ，下游水位：32.5m 。
图10荷载计算图
荷载计算表如下：
由公式B
L M LB
W P 2
min
max ∑∑6±
=
计算最大及最小应力，验算地基应力。
Kpa P 5.59=9
.9×121.1991×6+9.9×126.6073=
2max
Kpa P 7.42=9
.9×121991.1
×6-9.9×126.6073=
2min
平均应力：[]Kpa Kap p P P 165=p ≤1.51=2
7
.42+5.59=2+=
min max 不平均系数：[]6.2=η≤39.1=7
.425
.59==
ηmin max P P 验算闸室抗滑稳定：
30.1=≥4.13=9
.1816
.6073×4.0=
=
∑
∑设计K H G f K C
故正常挡水期的地基承载力满足要求，地基不会发生不均匀沉降；并且闸基抗滑稳定满足规范要求。
2.3校核挡水情况
校核挡水情况为：上游水位：34m ，下游水位：33m 荷载计算表如下：
由公式B
L M LB
W P 2
min
max ∑∑6±
=
计算最大及最小应力，验算地基应力。
Kpa P 5.48=9
.9×124.2727×6+9.9×124.5091=
2
max Kpa P 4.31=9
.9×122727.4×6-9.9×124.5091=2min
平均应力：[]Kpa Kap p P P 165=p ≤7.39=2
4
.31+5.48=2+=
min max 不平均系数：[]6.2=η≤5.1=4
.315
.48==
ηmin max P P 验算闸室抗滑稳定：
10.1=≥7.4=6
.4364
.5091×4.0
=
=
∑
∑校核K H G f K C
故正常挡水期的地基承载力满足要求，地基不会发生不均匀沉降；并且闸基抗滑稳定满足规范要求。