当前位置：文档之家 › 水闸设计及闸室稳定计算培训课件

水闸设计及闸室稳定计算培训课件

  • 格式：doc
  • 大小：472.50 KB
  • 文档页数：14

下载文档原格式

  / 14

合集下载

水闸设计及闸室稳定计算

水闸设计及闸室稳定计算

[附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算1.1设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m。

根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m，过闸水流流态为堰流。

汛期通过闸室的设计洪水流量Q设=1088m3/s,校核洪水流Q校=1368m3/s。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数，取为1.0；m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头；b—闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。

初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（0.2—0.3m）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数，取为1.0m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3.ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。

b—闸门净宽计算结果如附表1-1，1-2（a）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m3/s。

（b）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m3/s经过计算泄洪冲砂闸净宽96m，溢流堰长度95m，设计洪水位1855.8m校核洪水位1856.30m。

第6章 水闸讲稿课件

第6章 水闸讲稿课件

（6）冲沙闸：以葛洲坝为例。301
（7）泄洪闸（同拦河坝）
（8）船闸（专门建筑物）
（9）排污闸
排冰闸
2、按闸室结构形式来分
（1）开敞式水闸 302
开敞式（不设胸墙）：多用于泄洪、排水、过船。
（2）胸墙式水闸 302
胸墙式分为：固定胸墙和活动胸墙。 当上游水位变幅大，而泄量又有限制，为避免闸 门过高，常设胸墙。 （3）封闭式及涵洞式水闸 302
水闸挡水后，在闸基和边墩、翼墙的背水侧 产生渗流。
渗流不利的影响：
⑴ 对稳定不利
对闸室地基的抗滑稳定不利；对翼墙、边墩
的侧向稳定不利。
⑵ 可造成管涌、流土渗透变形。
⑶ 损失水量。
⑷ 使地基中可溶物质加速溶解。
一、水闸的防渗长度及地下轮廓的布置
1.防渗长度的确定
自铺盖前端开始，沿铺盖、板桩两侧、
底板、护坦等与地基的接触线，称地下轮廓



◆缺点：
(1)沿地基轮廓的渗压水头并不是直线变化的； (2)出逸坡降与沿地下轮廓的平均（或加权平均）渗透 坡降并不相同,J出逸要大的多。
渗透变形的检查---检查管涌、流土是否 发生，出逸坡降J出>【J】
发生现象 非粘性土 产生管涌 1.出逸处设反滤层； 2.加深出逸前的齿墙或增设不长的板桩(降低 J 出)。 对粘土 产生流土 1.加大紧近齿墙的海漫厚度(压重) 2.加深齿墙或增设不长的板桩(降低 J 出) 解决方法
平原区水闸枢纽工程分等指标表 301
工程级别 规模 最大过闸流量 防护对象的重 要性 Ⅰ 大（1）型 ≥5000 特别重要 Ⅱ 大（2）型 5000～1000 重要 Ⅲ 中型 1000～100 中等 Ⅳ 小（1）型 100～20 一般 Ⅴ 小（2）型 <20

水闸稳定计算

水闸稳定计算

四、闸室稳定计算（1）闸室基底应力计算依据“规范”当结构布置及受力情况对称时按第29页（7.3.4-1）计算。

P max=∑G/A+∑M/WP min=∑G/A-∑M/W式中：P max--闸室基底应力的最大值；P min--闸室基底应力的最小值；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）；∑M--作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KN·m）；A--闸室基底面的面积（m2）；W--闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m3）。

在各种情况下，平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。

（2）沿基底面的抗滑稳定计算依据“规范”抗滑稳定安全系数计算按第30页（7.3.6-1）计算。

K c=（f∑G）/∑H式中：K c--沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；f--闸室基底面与地基之间的摩擦系数，可按第32页表7.3.10规定采用；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）；∑H--作用在闸室上的全部水平向荷载（KN）；PmPmax=η=1/2（Pmax Kcφ项目12345678910111213B12 Pmin= Pmax=η=1/2（Pmax注作项24567891011121314B12 Pmin= Pmax=η=1/2（Pmax Kcφ基本资料：B AGM 偏心距e=M/G1222824827-8609.6638-0.34678631Pmin=G/A （1+6e/B ）=90.00950921Pmax=G/A （1-6e/B ）=127.7711925<500η=Pmax/Pmin= 1.419529933<1.51/2（Pmax+Pmin)=108.8903509满足稳定要求设计钢筋砼容重为25KN/m3，地基允许承载力为0.5mpaB AGM偏心距e=M/Gφ1222822541.6-7767.7857-0.344597830Pmin=G/A （1+6e/B ）=81.8320489Pmax=G/A （1-6e/B ）=115.9012844<500η=Pmax/Pmin= 1.416331205<1.51/2（Pmax+Pmin)=98.86666667Kc=(Tan φ∑G+Co*A)/∑H=5.852273911>1.2满足稳定要求B AGM 偏心距e=M/G1222820877.8-12234.5848-0.58600929Pmin=G/A （1+6e/B ）=64.73906842Pmax=G/A （1-6e/B ）=118.3995281<500η=Pmax/Pmin= 1.828872904<2.01/2（Pmax+Pmin)=91.56929825满足稳定要求注：由于本闸的正常挡水位为1625.6m ，当水位上涨时将分级开闸泄水冲沙，所以当水位在校核洪水位时作用在闸室上的水平力很小，所以只需对此工况的地基承载力进行复核。

水闸设计_ppt课件

水闸设计_ppt课件

H – 上下游水位差 （二）地下轮廓线的布置 原则：上防下排 防渗：水平---铺盖 垂直---齿墙、板桩、防渗墙、灌浆 帷幕等。 下排：排水孔、减压井等 具体做法： 1、粘土地基 2、砂性土 3、粉砂地基 4、有承压水的地基
二、渗流计算
目的：求解渗流区域内的渗透压力，渗透坡 降，渗透流速及渗流量。 （一）渗流的基本方程 闸基渗流属有压渗流(土坝渗流为无压渗流) 一般作为平面的考虑 基本假定：地基是均匀的，各向同性的； 渗水不可压缩，符合达西定律。 渗流的计算方法： 1、流体力学法（精确）
闸孔总净宽L0增大，q减小 闸孔总净宽L0减小，q增大 这将直接影响消能防冲的工程量和工程造价 过闸水位差的选用:关系到上游淹没和工程 造价, 平原地区，一般设计过闸水位差选用 0.1--0.3m 过水能力：与上下游水位、底板高程、闸孔 净宽相互关联，需对不同方案进 行技术经济比较后确定。 （四）确定闸室单孔宽度和总长度 我国大中型水闸的单孔宽度一般采用8— 12m。
2、地质条件：
壤土、中砂、粗砂、砂砾石适合做地基。
二、闸孔设计
内容：选堰型，选底板高程，单孔尺寸， 闸室总宽度 （一）堰型选择 1、宽顶堰：结构简单，施工方便。有利 于泄洪、冲砂、排污、排水、通航，且 泄流能力比较稳定，但流量系数较小， 易产生肢状水跃。 2、低实用堰：流量系数较大，水流条件 较好。但泄流能力受尾水位变化的影响 较为明显。施工较复杂。 （二）闸底板高程的选定
水闸设计
第一节 概述
水闸是一种低水头的水工建筑物，它具有挡 水和泄水双得作用。 与设有表孔闸门的溢流重力坝的区别是: 水闸水头较低，抬高水位较少，它主要是靠 闸门挡水； 而溢流坝主要靠闸门下坝体来挡水。 水闸可建于各种地基上。
一、水闸的类型

水闸稳定计算PPT课件

水闸稳定计算PPT课件
H
(5-39)
式中 f’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系 数，查表5—17；
C’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力， kPa，查表5—17
闸室稳定性的判断，要求 ： 土基上： KC [K土 ] [K土]查表5-13 岩基上： KC [K岩 ] [K岩]查表5-14
7
2．提高闸室抗滑稳定的工程措施
理论5-3 水闸的稳定分析与地基 处理 （教材5-7,p219）
一、闸室的稳定计算
（一）荷载及其组合
作用在水闸上的荷载 主要有自重、水重、水平 水压力、淤沙压力、扬压 力、浪压力、土压力等。
水闸正常挡水时的荷载计算简图1
1.水平水压力。作用在铺盖与底板连接处的水平水压 力因铺盖所用材料不同而略有差异。如图5—25 （a）和（b）所示。
3
荷载组合 荷载组合分为基本组合与特殊组合两类。
基本组合:由基本荷载组成； 特殊组合:由基本荷载和一种或几种特殊荷载 组成。
荷载见表5—19
4
5
（二）闸室抗滑稳定计算
1．计算公式
（1）土基上水闸闸室沿底板与地基间滑动
对于小型水闸
Kc

f G H
（5-37）
对于大、中型水闸
Kc tg0G C0 A （5-38）
H
式中： G——作用在闸室单元上总的垂直力；
H——作用在闸室单元上总的水平力；
f——闸室底面与土基间的摩擦系数， 根据现场 试验资料选取，初
设时参见表5-15。
0、C0——分别为闸基土体的内摩擦角和凝聚力，见表5-16；
A——闸室单元的底面积。
6
（2）岩基上水闸闸室沿底板与地基间滑动
f 'G C ' A Kc

04.第四章-水闸

04.第四章-水闸
种型式。 （2）涵洞式水闸。
水闸修建在河、渠堤之下时，便成为涵洞式水闸。根 据水力条件的不同，可分为有压式和无压式两类。
（三）按过闸流量大小分类
大（1）型水闸。过闸流量大于5000m³/s。 大（2）型水闸。过闸流量1000~5000m³/s。 中型水闸。过闸流量为1000~100m³/s。 小（1）型水闸。过闸流量为20~100m³/s。 小（2）型水闸。过闸流量小于20m³/s。
建闸后，为便于行人或车马通行，通常也在 闸墩上设置交通桥。交通桥的位置应根据闸室稳 定及两岸交通连接的需要而定，一般布置在闸墩 的下游侧。
四、分缝与止水
（一）分缝方式与布置
除闸室本身分缝以外，凡是相邻结构荷重相 差悬殊或结构较长、面积较大的地方也要设缝分 开。
（二）止水设备
凡是具有防渗要求的缝中都应设置止水设备。 对止水设备的要求是：①应防渗可靠；②应能适 应混凝土收缩及地基不均匀沉降的变形；③应结 构简单，施工方便。
（2）节制闸。在河道上或渠道上建造，枯水期用以抬高水位满足上游 取水或航运的需要；洪水期控制下泄流量，保证下游河道安全。
（3）冲沙闸。主要建在多泥沙河道上，用于排除进水闸、节制闸前或 渠道淤积的泥沙，减少引水水流的含沙量。
（4）分洪闸。建于天然河道的一侧。用来将超过下游河道安全泄量的 洪水泄入湖泊、洼地等滞洪区，以削减洪峰保证下游河道安全。
四、水闸的等级划分和洪水标准
见书中表格。
第二节 水闸的孔口尺寸确定
一、底板型式选择
闸底板型式有宽顶堰和低实用堰两种。 （1）平底板宽顶堰具有结构简单、施工方便、有利于排 沙冲淤、泄流能力比较稳定等优点；其缺点是自由泄流时 流量系数小，闸后比较容易产生波状水跃。 （2）低实用堰有WES低堰、梯形堰和驼峰堰等型式，其 优点是自由泄流时流量系数较大，可缩短闸孔宽度和减小 闸门高度，并能拦截泥沙入渠；缺点是泄流能力受下游水 位变化的影响显著，当淹没度增加时，泄流能力急剧下降。

水闸设计及闸室稳定计算

.1.1 设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节,平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大特别是伴有洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适, 因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m.根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰,堰顶高程1852.40m,过闸水流流态为堰流. 汛期通过闸室的设计洪水流量Q =1088m3/s,校核洪水流Q =1368设校m3/s.因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数,取为1.0；m ---为流量系数, 因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；ε--为侧收缩系数,先假定为1.0；H--- 位总水头,初设阶段不考虑行进流速, 即假设的堰上水头；b—闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部份共同承担,这样可减去一部份闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰.初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+ 〔0.2—0.3m〕=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位,用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量,二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时,该水位就为所求. 因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数,取为 1.0m ---为流量系数, 因为是前面无坎的宽顶堰所以 m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰 m=0.3.ε--为侧收缩系数,先假定为 1.0；H--- 位总水头,初设阶段不考虑行进流速, 即假设的堰上水头. b — 闸门净宽计算结果如附表 1-1,1-2〔a 〕设计洪水情况下：洪水流量 Q=1018m 3/s.附表 1- 1 设计洪水情况下泄洪冲砂闸水力计算表〔b 〕校核洪水情况下：洪水流量 Q=1368m 3/s附表 1-2 校核洪水情况下泄洪冲砂闸水力计算表经过计算泄洪冲砂闸净宽 96m,溢流堰长度 95m,设计洪水位 1855.8m 校核洪 水位 1856.30m.泄洪冲砂闸净宽为 96m,每孔取净宽 8m,边墩宽 0.8m , 中墩宽 1.0m 缝墩 1m.1.2 泄洪冲砂闸地板渗透稳定计算1〕地板渗流计算2 / 9过堰总流量 〔m 3/s 〕1856.3 1251.7 118.6 1370.3实际总流量 〔m 3/s 〕过闸总流量 〔m 3/s 〕 〔m 〕水位过堰总流量 〔m 3/s 〕1018.9 实际总流量 〔m 3/s 〕过闸总流量 〔m 3/s>水位 <m>1855.835.1 10541、确定地基计算深度〔1〕计算Te水平投影长度L =10m,铅直投影长度S =1.5m ；0 0因为L 0 =6.67>5；所以T = 0.5 L =0.5 10=5m ；e 0所以地基不透水层的有效计算深度为 5.0m.〔2〕计算各段 Aa 阻力系数1 ：S=1.5m,T=5m ；2：L=0.75m,T=5m, S = S = 0 ；1 2L 0.7(S + S )= 1 2 = 0.15 X T3 ：S=0.5m,T=5m, = 3.1416 ；4 ：L=8.5m,S 1 =0.5m,T=5m, S 2= 0.5m ；L 0.7(S + S )= 1 2 = 1.36 X T5 ：S=0.5m,T=5m, = 3.1416 ；6 ：L=0.75m,T=5m, S = S = 0 ；1 2L 0.7(S + S )= 1 2 = 0.15 X T7 ：S=1.5m,T=5m ；<3>计算各段水头损失h i ：S.总水头损失编H =3.90m ；h = 飞 ； 在x 飞 = 3.234列表计算各段水头损失 h i ；附表 1-3 水头损失计算表：〔4〕进出口水头损失值的修正1 进口处修正系数B 1；1B = 1.21-112 (|( T T ' ))|2 + 2 T S+ 0.059；式中 S=1.5m,T=5m,T ' =5m;代入得B 1=1.01；B 1>1 所以不用进行修正；2 出口处修正系数 B2T ' =3.5m, T=5m, S=1.5m ；B =0.857〈1.0,所以出口处要修正. 2出口段水头损失减小值为： H =0.828 根 0.857=0.710m ；编h =0.828-0.710=0.118m ；H 6=0.181+0.118=0.299〔5〕计算各角隅点的渗压水头并列表：41.3601.64 30.1000.121 50.1000.121 10.6870.828 20.1500.181 60.1500.181 70.6870.828序 号飞ihi编H7i x 飞 i附表 1-5 各角隅点渗压水头h13.07 2 h22.8 91 h32.77 0 h41.13 0 h51.00 9 h60.71 0h7〔6〕绘制渗压水头分布图〔7〕闸底板水平段渗透坡降和渗流坡降的计算：1 闸底板水平段平均渗透坡降J ：x闸底板的轮廓线由 6 点至 11 点,水平投影L = 8.50m .J =H H6 11 = 1.64= 0. 193 [0.22 ~ 0.28]；xL 8.52 出口处得出逸坡降J ：出口处既 11 点至 12 点,渗透距离为S ' = 1.50m .J = H H 11 12 = 0.71 = 0.47 <[0.50 ~ 0.55]；0 S ' 1.5[J ] [J ]、 x 参见 SL265—2001 《水闸设计规 X 》所以满足允许渗透比降.1.3 泄洪冲砂闸地板抗滑稳定计算计算单元的确定根据 《水闸设计规 X 》SL265——2001 闸室稳定计算宜取相邻顺水流向永久 缝之间的闸段为计算单元,选取中间两孔闸室作为计算单元.附图 1-4 计算单元选取示意图：6 / 9承载力计算自重荷载：根据《水工钢筋混凝土结构学》中钢筋混凝土按线性分布荷载为25KN/m 3. 根据水闸的基本尺寸设计对其进行荷载计算.作用在水闸上的自重荷载有：底板： G = [10 根1.0 + 2 根 (0.5 根1.5 根 0.5)]根 25 = 268.75KN闸墩： G = [(0.5 根 5.4)+(0.5 根 4.5)]根10 根 25 = 1237.5KN闸门：根据《水闸》闸门为弧形露顶式 B 共 10m,所以G = K K B 0.33H H 0.42c b sHs ——设计水头；Kc ——材料系数,本工程取 1；Kb ——孔门宽度系数,本工程 Kb=0.472；H ——孔口高度；闸门： G = K K B 0.33H H 0.42 = 1.0 根 0.472 根 80.33 根 2.9 根 4. 10.42 = 4. 16(吨)c b sG=4.16×10=41.6KN工作桥,交通桥与其梁： G = 19 根 4 根 0.3根 25 + 5 根19 根 0.3根 0.5 根 25 = 926.25KN根据算 出的 闸门 的数据 参考《 闸 门与启闭设 备 》采用双 吊 点卷扬式6 根 37 +1 - 0 24 - 160 型启闭机,该启闭机的自重为 2.55 吨.启闭机： G=2.55*10=25.5KN根据 SL265—2001 《水闸设计规 X 》中应该选取不同的荷载组合作为不同的 工况对闸室的稳定进行验算看闸室是否安全.第一种工况选为完建无水的状况附表 1-6 泄洪闸荷载计算成果表〔完建无水期〕力矩 M <KN ·M>荷载名 称垂直力 M<KN>力臂 L<M>- 〔顺时针〕 5106.253712.5 2316.25926.2541.625.5 10738.35完建无水工况下的闸室稳定计算根据 SL265-2001 《水闸设计规 X 》中地基承载力公式：Pmax式中 min —完建无水期基底压力的最大和最小值,kPa ；G —作用在闸室上的全部竖向荷载, 〔包括基础底面的上的扬压力〕 KN ；M —作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板垂直于水流方向的形心轴的力矩〔kN.m 〕；A —闸室基底的面积〔m 2〕；W — 闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩〔m 3〕；地基承载力不均匀性验算公式： ν = p max [ν]pmin根据计算结果,判断是否满足要求.根据 SL265-2001 《水闸设计规 X 》野云沟河床多是漂石、卵、碎石、角石、 砾砂与少量的粉土,粉砂胶结而成,所以属于中等坚实ν 取 2.0所以满足要求0.00 0.00 0.001852.50.000.00 1852.5底 板闸 墩 工作桥交通桥闸 门启闭机∑+ 〔逆时针〕0 0 ↑0.00 0.00 0.000.000.000.00 083.251 2450.450 0 2.5222 926.25 ↓第二种工况为上游为正常引水为下游无水的工况〔此工况为最不利工况〕 正常当水期荷载计算与抗滑稳定验算：附图 1—5 水闸稳定计算水重作用力意图：S = 2.7 3.9 + 0.8 2.3 0.5 = 11.45m 2水水重： G = 11.45 16 10 = 1832KN附图 1-6 水闸稳定计算水平压力作用力意图：水平压力：渗透压力： W = (3.07 + 0.71)10 / 2 19 10 = 3591KN浮托力： W = (10 1 + 2 0.375) 9.5 10 = 1045KN计算结果列于表:附表 1-7 泄洪闸闸室荷载计算成果表<正常挡水期>根据 SL265-2001 《水闸设计规 X 》中地基承载力公式：Pmax式中 min —完建无水期基底压力的最大和最小值,kPa ；G —作用在闸室上的全部竖向荷载, 〔包括基础底面的上的扬压力〕 KN ；水平力 P <kN>← →力臂 <m>力矩 M0 <kNm>+〔逆时针〕 － 〔顺时针〕27481581.8498.8652748 1680.711067.30垂直力 M 〔kN 〕 ↓10738.3518321045359112570.35 46367934.35 荷载名称闸室水重上游水压力浮托力渗透压力合计1216.876.051.51.3 1292.851292.851.3↑M —作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板垂直于水流方向的形心轴的力矩〔kN.m〕；A —闸室基底的面积〔m2〕；W —闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩〔m3〕；地基承载力不均匀性验算公式：根据计算结果,判断是否满足要求.不均匀系数验算故满足要求.闸室基底面的抗滑稳定计算：根据SL265-2001 《水闸设计规X》中的闸室抗滑稳定计算公式：式中：f —闸室与地基的磨擦系数；由X 世儒《水闸》查表7-8.G —作用在闸室上的全部竖向荷载,kN；P —作用在闸室上的全部水平荷载,kN；根据喀拉沟渠首的不同运行工况选最不利工况〔上游为设计引水为时〕对闸室抗滑稳定进行验算.因为喀拉沟河床多是漂石、卵、碎石、角石、砾砂,再根据SL265-2001 《水闸设计规X》表f 取0.4.因为喀拉沟渠首工程水闸为3 级,根据SL265-2001 《水闸设计规X》在基本荷载工况下抗滑稳定安全系数为[K ]= 1.25 .cK = 2.45 >[K ]= 1.25 所以,满足抗滑稳定要求.c c。

讲座-6-6 闸室的稳定计算学习文档

P（%）和平均波高 与H1的比值查规范得 到。
• （3）判断波浪的形式 • H1≥Hk和H1≥ 时，波浪形态为深水波。 • 当H1≥Hk和H1< 时，波浪形态为浅水波。 • 当H1<Hk时，波浪形态为破碎波
• （4）破碎波浪压力计算分布
• 式中：
• Pj——计算水位处的浪压力强度，KN/m2； η——闸门底面处的浪压力强度折减系数，当 H1>1.7(hp+hz)，取η=0.5；否则η=0.6；
• 闸底计算应力应该满足一定要求才能保证闸室 安全运行。《水闸设计规范》（SL265-2001） 规定：
垂直水流方向，结构、受力不对称的 闸室
• 当所取的闸室计算单元在垂直水流方向，结构、 受力均不对称时，计算单元顺水流方向及垂直 水流方向的基底压力为：
• 式中 ： 、 分别为作用在闸室基底面顺 流向和垂直流向形心轴的力矩,kN.m；Wx、 Wy：分别为闸室基底面顺流向和垂直流向形 心轴的截面模量,m3。
• 垫层的厚度，由底部软弱土层的承载能力确定， 应满足：
• 为垫层本身的重量所产生的压力,kN/m； • 为传至垫层底部层面的附加压力；
• 条形基础：
• 矩形基础：
• 为下卧土层的允许承载 力, kN/m2；
• 为扩散角，一般中粗砂 地基的扩散角 =300~350， 粘土地基的扩散角 =200~220。
• ——即为不同累计频率P（%）下的波高 ， m； Ki——闸前河底坡影响系数。
• （3）地震荷载
• 水闸抗震计算包括抗震稳定和结构抗震强度计 算。对于闸室和两岸连接建筑物极其地基，应 进行抗震稳定计算；各部位的结构构件应进行 抗震强度计算。水闸的地震作用效应计算可采 用动力法或拟静力法进行计算。

《闸室结构计算》课件

在闸室结构计算中，边界元法可以通过将问题转化为边界积分方程，方便地求解闸 室结构的位移、应力和应变等。
边界元法具有较高的精度和计算效率，适用于处理复杂的边界条件和应力分布。
04
闸室结构分析案例
案例一：某水电站闸室结构分析
总结词
复杂地质条件、高水头作用
详细描述
该水电站闸室结构面临复杂的地质条件和高水头 作用，需要考虑地质因素、水压力、地震作用等 因素对闸室结构稳定性的影响。
课程内容的重点与难点
总结了课程内容的重点和难点，包括计算模 型的建立、参数的选取和计算结果的分析等 。
未来研究方向
01
新型闸室结构的计 算方法
随着工程技术的发展，新型的闸 室结构不断涌现，需要研究新的 计算方法来满足工程需求。
02
闸室结构的优化设 计
如何优化闸室结构设计，提高其 性能和稳定性，是未来研究的重 要方向。
性能和外观，延长使用寿命。
经济性
在满足安全性的前提下，闸室结构设 计应考虑经济性原则，通过合理的结 构形式和材料选择降低工程成本。
可维护性
闸室结构设计应便于维护和检修，方 便对结构和设备的检查、维修、更换 等操作。
闸室结构材料选择
传统材料
常见的传统闸室结构材料包括混凝土、钢材、木材等。这些材料具有各自的优点和适用范 围，应根据工程的具体条件和要求进行选择。
针对大跨度桥梁的闸室结构进行优化设计，以提 高其跨越能力和稳定性。
优化设计软件介绍
MATLAB
一款功能强大的数值 计算和数据分析软件 ，可用于各种优化问
题的求解。
AutoCAD
一款广泛使用的计算 机辅助设计软件，可 用于闸室结构的绘图
和模型建立。

水闸实用PPT课件PPT课件

• 对于孔数较少而未分缝的小型水闸，可取整个闸室（包括边墩）作为验算单元；对于孔数较多设有沉 降缝的水闸，则应取两缝之间的闸室单元分别进行验算。
第18页/共113页
• 一、荷载及其组合
水 闸 挡 水 情 况 荷 载 示 意 图
第19页/共113页
（一）水闸承受的主要荷载：
• 自重、水重、水平水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力及地震荷 载等。
0.0
0
1
8
gD v02
0.1
3th0.7
gHm v02
0.7
0.5
•
g T•m v0
1
3.9
ghm v0 2
（5—34）
（5—35）
第26页/共113页
• 式中 hm—平均波高（m）； • V0—计算风速（m/s），可采用当地气象台站提供的30年一遇10min
平均最大风速； • D—风区长度（m），当对岸最远水面距离不超过水闸前沿水面宽度5
第10页/共113页
• （二）平面闸门的构造 • 平面闸门由活动部分（即门叶）、埋固部分和启闭设备三部分组成。其中门叶由承重结构[包括面板、 梁格、竖向连结系或隔板、门背（纵向）连接系和支承边梁等]，支承行走部件、止水装置和吊耳等组 成。埋固部分一般包括行走埋固件和止水埋固体等。启闭设备一般由动力装置,传动和制动装置以及连 接装置等组成。
• 式中 Pj—计算水位Pl处的12 浪Pj 压1.力5 强0.度5（ hkppah）z ； 0.7 H
•
λ—闸墩（闸门）底面处的浪压力强度折减系数，当
时,可采用0.5； Pj Ki hp hz
• Ki—闸前河（渠）底坡影响系数。
时，可采用0.6;当
H 1.7 hp hz
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

[附录一： 泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算1.1设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m 。

根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m ，过闸水流流态为堰流。

汛期通过闸室的设计洪水流量Q 设=1088m 3/s,校核洪水流Q 校=1368 m 3/s 。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： 232Hg mbQ δε=δ- 为淹没系数，取为1.0；m ---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385； ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头； b —闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。

初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（0.2—0.3m ）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： 232Hg mbQ δε=δ- 为淹没系数，取为1.0m ---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3.ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。

b —闸门净宽计算结果如附表1-1，1-2（a ）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m 3/s 。

（b ）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m 3/s经过计算泄洪冲砂闸净宽96m ，溢流堰长度95m ，设计洪水位1855.8m 校核洪水位1856.30m。

泄洪冲砂闸净宽为96m，每孔取净宽8m，边墩宽0.8m ,中墩宽1.0m缝墩1m。

1.2泄洪冲砂闸地板渗透稳定计算1）地板渗流计算1、确定地基计算深度 （1）计算e T水平投影长度0L =10m ，铅直投影长度0S =1.5m ； 因为0S L =6.67>5；所以0.5e T =⨯0L =0.5⨯10=5m ；所以地基不透水层的有效计算深度为5.0m 。

（2）计算各段Aa 阻力系数 1：S=1.5m ，T=5m ；687.0441.05.12301=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=T s δ 2：L=0.75m ，T=5m ， 120S S ==；()120.7X L S S Tξ-+==0.153：S=0.5m ，T=5m ， 3.1416π=；10.0145ln 23=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=t s ctg y πδ 4：L=8.5m ，S 1 =0.5m ，T=5m ，2S =0.5m ；()120.7X L S S Tξ-+==1.365：S=0.5m ，T=5m ， 3.1416π=；10.0145ln 25=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=t s ctg y πδ 6：L=0.75m ，T=5m ， 120S S ==；()120.7X L S S Tξ-+==0.157：S=1.5m ，T=5m ；(3)计算各段水头损失i h ：总水头损失H ∆=3.90m ；i i Hh ξξ∑∆=； 在234.3=∑ξ 列表计算各段水头损失h i ；（4）进出口水头损失值的修正 1进口处修正系数1B ；12'11.211220.059B T S T T =-⎡⎤⎛⎫⎡⎤++⎢⎥ ⎪⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎝⎭⎣⎦；687.0441.05.1237=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=T s δ式中S=1.5m,T=5m,'T=5m;代入得1B=1.01；B>1所以不用进行修正；12出口处修正系数B2'T=3.5m，T=5m，S=1.5m；B=0.857〈1.0，所以出口处要修正。

2出口段水头损失减小值为：H7=0.828⨯0.857=0.710m；∆=0.828-0.710=0.118m；hH6=0.181+0.118=0.299（5）计算各角隅点的渗压水头并列表：（6）绘制渗压水头分布图（7）闸底板水平段渗透坡降和渗流坡降的计算： 1闸底板水平段平均渗透坡降x J ：闸底板的轮廓线由6点至11点，水平投影m L 50.8=。

[]28.0~22.0193.05.864.1116≤==-=L H H J x ； 2出口处得出逸坡降0J ：出口处既11点至12点，渗透距离为m S 50.1'=。

[]55.0~50.047.05.171.0'12110<==-=S H H J ； []0J 、[]x J 参见SL265—2001《水闸设计规范》所以满足允许渗透比降。

1.3 泄洪冲砂闸地板抗滑稳定计算1.3.1计算单元的确定根据《水闸设计规范》SL265——2001闸室稳定计算宜取相邻顺水流向永久缝之间的闸段为计算单元，选取中间两孔闸室作为计算单元。

附图1-4计算单元选取示意图：1.3.2承载力计算 自重荷载：根据《水工钢筋混凝土结构学》中钢筋混凝土按线性分布荷载为25 KN/m 3。

根据水闸的基本尺寸设计对其进行荷载计算。

作用在水闸上的自重荷载有：底板：()[]KN G 75.268255.05.15.020.110=⨯⨯⨯⨯+⨯= 闸墩：()()[]KN G 5.123725105.45.04.55.0=⨯⨯⨯+⨯=闸门：根据《水闸》闸门为弧形露顶式B ≤10m ，所以42.033.0H H B K K G s b c = Hs ——设计水头；Kc ——材料系数，本工程取1；Kb ——孔门宽度系数，本工程Kb=0.472； H ——孔口高度；闸门：42.033.0H H B K K G s b c = ()吨16.41.49.28472.00.142.033.0=⨯⨯⨯⨯=G=4.16×10=41.6KN工作桥，交通桥及其梁：KN G 25.926255.03.0195253.0419=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 根据算出的闸门的数据参考《闸门与启闭设备》采用双吊点卷扬式160241376--+⨯φ型启闭机，该启闭机的自重为2.55吨。

启闭机：G=2.55*10=25.5KN根据SL265—2001《水闸设计规范》中应该选取不同的荷载组合作为不同的工况对闸室的稳定进行验算看闸室是否安全。

第一种工况选为完建无水的状况完建无水工况下的闸室稳定计算根据SL265-2001《水闸设计规范》中地基承载力公式：WMA G P ∑±∑=minmax 式中minmaxP —完建无水期基底压力的最大和最小值，kPa ；∑G —作用在闸室上的全部竖向荷载，（包括基础底面的上的扬压力）KN ；∑M —作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板垂直于水流方向的形心轴的力矩（kN.m ）；A —闸室基底的面积（m 2）；W —闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m 3）；地基承载力不均匀性验算公式： []ηη≤=minmax p p根据计算结果，判断是否满足要求。

KPap KPap P 35.5667.561991095.597101935.10738min max2minmax ==⨯±⨯=根据SL265-2001《水闸设计规范》野云沟河床多是漂石、卵、碎石、角石、砾砂及少量的粉土，粉砂胶结而成，所以属于中等坚实η取2.0[]0.201.135.5667.56min max =<===ηηp p 所以满足要求第二种工况为上游为正常引水为下游无水的工况（此工况为最不利工况） 正常当水期荷载计算及抗滑稳定验算：附图1—5水闸稳定计算水重作用力意图：2m 45.115.03.28.09.37.2=⨯⨯+⨯=水S水重：KN G 1832101645.11=⨯⨯=m h h h h h e 42.1)(3)2(2121=++=附图1-6水闸稳定计算水平压力作用力意图：水平压力：KN gh P 8.1216169.3105.01621221=⨯⨯⨯=⨯=ρKN gh P 05.7619.3105.0121222=⨯⨯⨯=⨯=ρ m h e 3.19.33131=⨯==渗透压力： 359110192/1071.007.3W =⨯⨯⨯+=）（KN 浮托力： KN W 104510.59)0.3752110(=⨯⨯⨯+⨯= 计算结果列于表: mh e 3.19.33131=⨯==附表1-7 泄洪闸闸室荷载计算成果表(正常挡水期)根据SL265-2001《水闸设计规范》中地基承载力公式：WMA G P ∑+∑=minmax 式中minmaxP —完建无水期基底压力的最大和最小值，kPa ；∑G —作用在闸室上的全部竖向荷载，（包括基础底面的上的扬压力）KN ；∑M —作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板垂直于水流方向的形心轴的力矩（kN.m ）；A —闸室基底的面积（m 2）；W —闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m 3）；地基承载力不均匀性验算公式：[]ηη≤=minmaxp p 根据计算结果，判断是否满足要求。

KPap KPap P 26.4886.4819103.106719102.9227min max2minmax ==⨯±⨯=不均匀系数验算 []0.21.0126.4886.48min max =<===ηηP P 故满足要求。

闸室基底面的抗滑稳定计算：根据SL265-2001《水闸设计规范》中的闸室抗滑稳定计算公式：][K PGf K ≥⋅=∑∑式中：f —闸室与地基的摩擦系数；由张世儒 《水闸》查表7-8.∑G —作用在闸室上的全部竖向荷载，kN ；∑P —作用在闸室上的全部水平荷载，kN ；根据喀拉沟渠首的不同运行工况选最不利工况（上游为设计引水为时）对闸室抗滑稳定进行验算。

因为喀拉沟河床多是漂石、卵、碎石、角石、砾砂，再根据SL265-2001《水闸设计规范》表7.3.10 f 取0.4。

45.285.129235.79344.0=⨯=∑∑•=P G f K c因为喀拉沟渠首工程水闸为3级，根据SL265-2001《水闸设计规范》在基本荷载工况下抗滑稳定安全系数为[]25.1=c K 。