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水利水电工程建筑物授课教案章节名称第四章水闸教学日期第二学期授课教师姓名职称授课时数 22本章的教学目的与要求掌握水闸的类型、工作特点、组成及各组成部分的作用；掌握水闸孔口设计的影响因素分析和计算方法；掌握消能防冲设计中水闸下游不利水流流态及相应的防止措施；掌握防渗排水设计中水闸地下轮廓线长度拟定、布置、渗流计算方法和防渗排水措施；水闸的布置与构造；在闸室稳定应力分析中，重点从荷载计算、稳定应力分析方法等方面比较与重力坝的异同。
了解水闸布置与构造、闸室结构计算内容及方法等方面的内容。
授课主要内容及学时分配掌握水闸的类型、工作特点、组成及各组成部分的作用（2学时）；掌握水闸孔口设计的影响因素分析和计算方法（4学时）；掌握消能防冲设计中水闸下游不利水流流态及相应的防止措施（4学时）；掌握防渗排水设计中水闸地下轮廓线长度拟定、布置、渗流计算方法和防渗排水措施（6学时）；水闸的布置与构造（2学时）；在闸室稳定应力分析中，重点从荷载计算、稳定应力分析方法等方面比较与重力坝的异同（2学时）。
了解水闸布置与构造、闸室结构计算内容及方法等方面的内容（2学时）。
重点和难点水闸的类型、工作特点、组成及各组成部分的作用，水闸孔口设计的水闸孔口设计，如何不知谁炸的消能防冲设计，水闸的渗流计算，水闸的整体布置。
思考题和作业1．水闸按其承担的任务和结构形式分为哪些类型？水闸的工作特点如何？2．水闸的组成部分及各组成部分的作用是什么？3．水闸孔口设计的影响因素有哪些？如何确定？4．水闸下游不利水流流态及相应的防止措施是什么？5．何谓水闸地下轮廓线？其长度如何拟定？布置方式有哪些？6．试述用“改进阻力系数法”计算闸底板下渗压力和渗透坡降的方法步骤。
7．试述水闸荷载计算和稳定应力分析方法与重力坝有何异同？8．试述闸门、启闭机的分类与选型方法如何?9．水闸两岸连接建筑物的型式有哪些? 如何选用？10．闸室结构计算的内容有哪些? 试述有限深的“弹性地基梁法”的计算步骤？第四章水闸§4～1 水闸的类型和工作特点一、类型（一）概念：水闸是一种利用闸门的启闭来调节水位，控制流量的低水头水工建筑物。
一、初步设计兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。
二、设计基本资料1. 概述兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图。
该闸的主要作用有：防洪：当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。
灌溉：灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。
引水冲淤：在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。
闸址位置示意图（单位：m）2.规划数据兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图所示。
渠底高程为0.5m，底宽50.0m，两岸边坡均为1:2。
该闸的主要设计组合有以下几方面：11.80.550.0兴化渠剖面示意图（单位：m）2.1孔口设计水位、流量根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300m3/s，此时闸上游水位为7.83m，闸下游水位为7.78m；在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保港，引水流量为100m3/s，此时相应的闸上游水位为7.44m，下游为7.38m。
2.2闸室稳定计算水位组合（1）设计情况：上游水位10.3m，浪高0.8m，下游水位7.0m。
（2）校核情况：上游水位10.7m，浪高0.5m，下游水位7.0m。
2.3消能防冲设计水位组合（1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为300m3/s，相应的上游水位10.7m，下游水位为7.78m。
（2）下游水位流量关系下游水位流量关系见表3.地质资料3.1闸基土质分布情况根据钻探报告，闸基土质分布情况见表3.2 闸基土工试验资料根据土工试验资料，闸基持力层为坚硬粉质粘土，其内摩擦角ϕ=190，凝聚力C=60.0Kpa ；天然孔隙比e=0.69，天然容重γ=20.3KN/m 3，比重G=2.74，变形模量0E =4104⨯KPa ；建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角ϕ=260，凝聚力C=0，天然容重γ=18KN/m 3；混凝土的弹性模量E h =710.32⨯KPa 。
目录第No table of contents entries found.水闸设计第一、水力设计一、闸孔设计1、闸室结构型式：开敞式水闸2、孔口尺寸的肯定 （1）拟定闸孔尺寸 1）设计洪水情形：上游水深：m H 93.330.2223.26=-= 下游水深：m h s 76.230.2206.25=-= 过水断面面积：21.106193.3270m H b =⨯=⋅=ω 上游行近流速：s m Qv /89.11.106120100===ω有效水头：m g v H H 11.48.9289.193.322200=⨯+=+=α（其中0.1取α） 8.067.011.476.20<==H h s ，属于自由出流。
宽顶堰自由出流公式：2302H g Bm Q ε=，对于无坎宽顶堰385.0=m ，假设95.0=ε 即m Hg m QB 00.14911.48.92385.095.0201022323001=⨯⨯⨯⨯==ε2）校核洪水情形上游水深：m H 23.430.2253.26=-= 下游水深：m h s 21.330.2251.25=-=过水断面面积：21.114223.4270m H b =⨯=⋅=ω 上游行近流速：s m Qv /98.11.114222650===ω有效水头：m g v H H 33.48.9298.123.422200=⨯+=+=α（其中0.1取α）8.074.033.421.30<==H h s ，属于自由出流。
宽顶堰自由出流公式：2302H g Bm Q ε=，对于无坎宽顶堰385.0=m ，假设95.0=ε 即m Hg m QB 24.15533.48.92385.095.0226422323002=⨯⨯⨯⨯==ε比较1），2）的结果，0201B B <，可见引水浇灌是肯定孔口尺寸的控制尺寸，故闸孔净宽0B 宜采用较大值。
拟将闸孔分为11孔，取每孔净宽为，则闸孔实际总净宽m B 21.15511.14110=⨯=，为了减小闸孔总净宽，节省工程量，闸底板谊采用整体式平底板。
水库放水闸工作闸门2×2.5-7.25m计算书2005.11一．基本资料1.孔口尺寸（B H）2.5×2 m2.进口底坎高程：∇950.40 m3.检修平台高程：∇959.50 m4.上游校核洪水位：∇956.86 m5.上游设计水位：∇957.65 m6.死水位：950.40m二．布置该闸门采用设计水头7.25m，运行条件为动水启闭，利用螺杆下压力动水闭门，动水启门。
面板设置在上游面，止水布置在下游，止水高度2.6m，止水宽度2.1m。
由于闸门孔口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。
还要满足闸门底缘下游倾角不小于30°的布置要求。
由于闸门孔口尺寸较小，闸门主轮未能作等荷布置，且兼作控制闸门反位移支承，侧滑块作控制闸门侧向位移支承，侧滑块布置在门体上游侧的面板上。
考虑闸门结构尺寸较小，孔口尺寸宽高比等于0.8小于1，故闸门采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶,边梁布置为单腹板。
悬臂轮布置为双腹板.顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水，底止水为I型平板橡皮，底侧止水也为平板橡皮。
三．结构计算1.总水压力：结构布置见下图Hs=7.25m ，h=2.6m ，Bz=2.1m ，P=1/2λ(2Hs-h)hBzs=0.5 1 (2 7.25-2.6) 2.62.1=32.49t 面板与梁格布置简图2.面板 初选面板厚度按下式计算： []σαδ9.0kp a=梁格编号b(cm)a(cm)b/a k αp (kg/cm 2)(cm)1106.487.2 1.220.3891.650.5690.8423δ考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为：δ=1.2cm;计算面板厚度采用：δ=0.84cm;设计面板厚度为：δ=1.2cm;3.面板与梁格的连接计算：由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔低水头闸门，故不设置水平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。
4.主梁的计算① 荷载分析主梁可视为支承在边梁上的简支梁，承受水平方向传递来的均布水压力。
湖北水利水电职业技术学院水闸课程设计报告书系别：水利水电工程系专业：水利水电建筑工程班级：12水工4班姓名：王靖指导老师：何小梅陈道英成绩：水利工程系2014年3月目录第一章工程设计基本资料1.1 工程概况某平原河道上拟建一节制闸，以抬高水位引水灌溉农田。
闸上游控制流量360K㎡，利用该闸控制水位可灌溉20万亩农田。
同时结合河道治理，要求满足除涝标准为5年一遇的排涝任务和20年一遇的排洪任务。
排放水量通过本闸排入下一级排水河道内。
1.2 规划资料5年一遇规划设计除涝流量，Ｑ设＝2303，水闸建成后相应闸下游水位为39.9ｍ，要求泄洪时闸上、下游允许水面壅高 ｈ≤0.1ｍ。
20年一遇洪水校核流量Ｑ校＝4953，闸下游相应水位41.8ｍ，要求建闸后泄洪时上、下游水面允许壅高Δｈ校≤0.2ｍ。
正常灌溉蓄水位为41.0ｍ。
该河经治理后的下游河道水位流量关系见表1－1。
表1-1 河道水位流量关系1.3 闸址处地形情况该河原河道过水断面较小，不能满足排涝和排洪要求。
根据规划要求，须奖原河道扩宽加深，经治理后闸址处河底高程定为36.0ｍ，河道底扩宽为43.0ｍ，边坡1：2.5。
河两岸地面平坦，河道在闸址上下游顺直。
1.4 闸址处地质资料闸基为亚黏土，主要物理力学指标如下：土壤湿重度19 ＫＮ／m3浮重度10ＫＮ／m3；土壤内摩擦角φ＝16°，粘滞力C＝10ｋＰa；地基允许承载力[σ]＝120ｋＰa；；混凝土与地基的滑动摩擦系数ｆ＝0.25；土壤的压缩模量Ｅ0=10。
1.5 天然建筑材料石料：本闸地处平原，缺乏石料，需到距闸下120Kｍ的县办采石厂运料。
砂料：闸址以北的沙河中有丰富的沙源，运距仅5Kｍ，多为中，细砂。
砖：本地烧制有普通砖，但不能用于水下结构。
1.6 施工条件闸址处对外交通比较方便，距省级公路仅4 Kｍ。
施工用水、电充足。
在县城即可采购到工程所使用的钢筋、水泥、木材等。
1.7 其它资料气温：闸址处历年平均气温14.5°C，最高7月份平均气温30°C，最低1月份均气温－1.0°C风速：计算风速为19，风向垂直闸轴线，吹程0.35。
