【正文】 、螺桿式和油壓式。卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉能力較大，操作靈便，啟閉速度快，但造價(jià)高。螺桿式啟閉機(jī)簡(jiǎn)便、廉價(jià)，適用于小型工程，水壓力較大，門(mén)重不足的情況等。油壓式啟閉機(jī)是利用油泵產(chǎn)生的液壓傳動(dòng)，可用較小的動(dòng)力獲得很大的啟閉力，但造價(jià)較高。在有防洪要求的水閘中，一般要求啟閉機(jī)迅速可靠，能夠多孔同步開(kāi)啟，這 里采用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，一門(mén)一機(jī)。 31 啟閉機(jī)的選型 （ 1）根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》平面直升鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)活動(dòng)部分重量公式 62，經(jīng)過(guò)計(jì)算得 ，考慮其它因素取閘門(mén)自 重為 270KN。 BHkkG 材支? （ 62） 式中 : G — 閘門(mén)結(jié)構(gòu)活動(dòng)部分重量， t； 支k — 閘門(mén)的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，對(duì)于滑動(dòng)式支承取 ；對(duì)于滾輪式支承取 ，對(duì)于臺(tái)車(chē)式支承取 ,這取 。 材k — 閘門(mén)材料系數(shù)，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門(mén)為 ；低合金結(jié)構(gòu)鋼 制成的閘門(mén)取 ，這取 。 H — 孔口高度，取 9m； B — 孔口寬度，取 9m。 1. 65 1. 9 9 4( )Gt? ? ? ? （ 2）初估閘門(mén)啟閉機(jī)的啟門(mén)力和閉門(mén)力，根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的近似公式： ( 0 2) P G? ? ? （ 62） 3251 270 KN? ? ? ? ? ( 0 2) P G? ? ? （ 63） 0. 12 32 51 1. 2 27 0 66 .1 2 KN? ? ? ? ? 式中 P— 平面閘門(mén)的總水壓力， bhP221??， KN； QF — 啟門(mén)力， KN； WF — 閉門(mén)力， KN； 由于閘門(mén)關(guān)閉擋水時(shí)，水壓力 P 值最大。此時(shí)閘門(mén)前水位為，本次設(shè)計(jì)的水閘為中型水閘，系數(shù)采用 ，經(jīng)計(jì)算啟閉力 QF 32 為 ，閉門(mén)力 WF 為 。查《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)型號(hào) QPQ2 ? 40。 上部結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 工作橋 設(shè)計(jì) 工作 橋 是為了安裝啟閉機(jī)和便于工作人員操作而設(shè)的橋。若工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。工作橋設(shè)置高程與閘門(mén)尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門(mén)，采用固定式卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)，閘門(mén)提升后不能影響泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計(jì)規(guī)范，工作橋設(shè)在工作閘門(mén)的正上方，用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機(jī)房。由啟閉機(jī)的型號(hào)決定基座寬度為 2m，啟閉機(jī)旁的過(guò)道設(shè)為 1m，啟閉機(jī)房采用 24 磚砌墻，墻外設(shè) 的陽(yáng)臺(tái)（過(guò)人用）。因此，工作橋的總寬度為 1+1++++=6m。由于工作橋在排架上，確 定排架的高度即可得到工作橋高程。 排架高度 =閘門(mén)高 +安全超高 +吊耳高度 =9++ =10m 工作橋高程 =閘墩高程 +排架高 +T 型梁高 =+10m+1m= 33 圖 63 工作橋細(xì)部構(gòu)造圖 (單位： mm) 交通橋 設(shè)計(jì) 交通橋 的作用是連接兩岸交通，供車(chē)輛和人通行。交通橋的型式可采用板梁式。交通橋的位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，布置在下游。僅供人畜通行用的交通橋，其寬度不小于 3m；行駛汽車(chē)等的交通橋，應(yīng)按交通部門(mén)制定的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般公路單車(chē)道凈寬為 6m，雙車(chē)道 為 7~9m。本次設(shè)計(jì)采用雙車(chē)道 8m 寬，并設(shè)有人行道安全帶為 1m，具體尺寸如圖 64 所示。 圖 64 交通橋細(xì)部構(gòu)造圖 (單位： mm) 檢修橋 設(shè)計(jì) 的作用為放置檢修閘門(mén)，觀測(cè)上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端。采用預(yù)制 T 型梁和活蓋板型式。尺寸如圖 5 所示。 34 圖 5 檢修橋細(xì)部構(gòu)造圖 (單位： mm) 閘室的分縫與止水 水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫，兼作溫度縫，以免閘室因不均勻沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫?？p距一般為 15~30m，縫寬為2~。整體式 底板閘室沉陷縫，一般設(shè)在閘墩中間，一孔、二孔或三孔一聯(lián)為獨(dú)立單元，其優(yōu)點(diǎn)是保證在不均勻沉降時(shí)閘孔不變形，閘門(mén)仍然正常工作。 凡是有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平兩種。前者設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻本身；后者設(shè)在鋪蓋、消力池與底板，和混凝土鋪蓋、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。 本次設(shè)計(jì)縫墩寬 ，縫寬為 2cm，取中間三孔為一聯(lián)，兩邊各為兩孔一聯(lián)。 35 第七章 閘室穩(wěn)定計(jì)算 設(shè)計(jì)情況及荷載組合 設(shè)計(jì)情況選擇 水閘在使用過(guò)程中，可能出現(xiàn)各種不利情況。完建無(wú)水期是水閘建好尚 未投入使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗(yàn)算地基承載力的設(shè)計(jì)情況。正常擋水期時(shí)下游無(wú)水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，是驗(yàn)算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)情況。泄洪期工作閘門(mén)全開(kāi)，水位差較小，對(duì)水閘無(wú)大的危害，故不考慮此種情況。本次設(shè)計(jì)地震烈度為 6176。 ，不考慮地震情況。 完建無(wú)水期和正常擋水期均為基本荷載組合。取中間三孔一聯(lián)為單元進(jìn)行計(jì)算，需計(jì)算的荷載見(jiàn)表 1 所示。 表 1 荷載組合表 荷載組合 計(jì)算情況 荷 載 自重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 泥 沙壓力 地震力 浪壓力 基本組合 完建無(wú)水期 √ — — — — — 正常擋水期 √ √ √ — — √ 完建元無(wú)水期荷載計(jì)算及地基承載力驗(yàn)算 荷載計(jì)算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重。在計(jì)算中以三孔一聯(lián)為單元，省略一些細(xì)部構(gòu)件重量，如欄桿、屋頂?shù)?。力矩為?duì)閘底板上游端點(diǎn)所取。鋼筋混凝土重度采用 25KN/m3；混凝土重度采用 23 KN/m3；水重度采用 10 KN/m3；磚石重度采用 19 KN/m3。 36 完建無(wú)水期荷載計(jì)算 完建無(wú)水期和在分布如下圖所示： 圖 71 完建無(wú)水期荷載分布圖 完建無(wú)水期和在具體計(jì)算見(jiàn)下表 72 所示： 表 72 完建無(wú)水期荷載計(jì)算表 荷 載 自 重（ KN） 力臂（ m） 力 矩（ ） ↘ ↙ + 閘底板 0 0 0 閘墩 邊敦 13500 0 0 0 中墩 32400 0 0 0 縫墩 21330 0 0 0 工作橋 0 交通橋 4473 31311 0 檢修橋 0 啟閉機(jī) 490 0 490 啟閉機(jī)房 0 排架 1011 0 1011 閘門(mén) 1890 0 1890 合計(jì) — 31311 37 地基承載力驗(yàn)算 根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，采用公式 7 7 73 進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算，可得結(jié)論完建無(wú)水期的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會(huì)發(fā)生不均勻沉陷。 )61(mi nma x BeAGW MA GP ???? ??? (71) MGe ??? (72) ? ?PPPP ??? 2 m inm ax (73) 式中 minmaxP閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值 (kPa)； ∑ D作用在閘室上的全部豎向荷載 (包括閘室基礎(chǔ)底面上的揚(yáng)壓力在 內(nèi) ,kN)； ∑ M作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面 直水流方向的形心軸的力矩 ()； A閘室基底面的面積 (m2 )； W閘室基底面對(duì)于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩(m3 ). 偏心矩 MGe ??? ，代入數(shù)值得； 1 1 9 9 5 . 6 50 . 0 7 8 2 41 5 3 3 2 0 . 8 5e ?? 地基承載力為 )61(mi nma x BeA GW MA GP ???? ??? ，代入數(shù)值得； 38 a x 8 5 . 8 0 7m i n6 1 5 3 3 2 0 . 8 5( 1 ) ( 1 0 . 0 0 6 6 1 2 )7 1 2 5G ePAB? ? ? ? ??? KPa 地基承載力平均值 ? ?PPPP ??? 2 m inm a x ，代入數(shù)值得； 8 6 .9 4 9 8 5 .8 0 7 8 6 .3 7 8 [ ] 2 0 02PP?? ? ? ?KPa 地基不均勻系數(shù) ? ??? ?? m inm axPP ，代入數(shù)值得； 8 6 . 9 4 9 1 . 0 1 3 3 1 [ ] 2 . 58 5 . 8 0 7??? ? ? ? 綜上所述：完建無(wú)水期 閘室 地基承載力滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 正常擋水期 地基承載力 驗(yàn)算 正常擋水期閘室荷載計(jì)算 正常擋水期荷載計(jì)算除閘室自重外，還有靜水壓力，水重，閘底板所受揚(yáng)壓力由滲透計(jì)算中可得。由于浪壓力小于靜水壓力的 5%，忽略不計(jì)。 圖 2 正常擋水期荷載分布圖 39 表 3 正常擋水期荷載計(jì)算表 荷載名稱(chēng) 垂直力（ KN） 水平力（ KN） 力臂（ m） 力 矩（ ） ↓ ↑ → ← ↘ ↙ + 閘室自重 0 — 0 0 上游水壓力 1P 0 0 0 0 2P 0 0 0 0 下游水壓力 0 0 0 0 浮托力 0 28755 0 0 0 0 0 滲透壓力 0 0 0 0 水 重 0 0 0 0 合 計(jì) — — — — — 地基承載力驗(yàn)算 根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，采用公式 7 7 73 進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算，可知正常擋水期的地基承載力及地 基不均勻系數(shù)均滿足要求。 地基承載力 ： a x 8 0 . 3 9 8m i n6 1 6 1 6 3 6 . 7 2 5( 1 ) ( 1 0 . 1 1 7 1 )7 1 2 5G ePAB? ? ? ? ??? KPa 地基承載力平均值 1 0 1 .7 2 5 8 0 .3 9 8 9 1 .0 6 2 [ ] 2 0 02PP?? ? ? ?KPa 偏心矩 2 2 3 9 4 8 . 4 6 5 1 . 3 8 5 5 ( )4573944. 005em?? 地基不均勻系數(shù) 1 0 1 . 7 2 5 1 . 2 6 5 3 [ ] 2 . 58 0 . 3 9 8??? ? ? 綜上所述：正常擋水器閘室地基承載力滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 40 閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算 閘底板上、下游端設(shè)置的齒墻深度為 ，按淺齒墻考慮，閘基下沒(méi)有軟弱夾層。滑動(dòng)面沿閘底板與地基的接觸面，采用公式 74進(jìn)行計(jì)算，其中的閘底板與地基之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)閘址處地 層分布可知為重粉質(zhì)壤土和細(xì)砂，查閘室基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 2652021 表 得 ，允許的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)本工程主要建筑物為 3 級(jí)，查 查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 2652021表得 。經(jīng)計(jì)算閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求。 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) ][KPGfK ??? ?? ， （ 74） 代入數(shù)值計(jì)算得； 0 . 3 0 1 6 1 6 3 6 . 7 2 5 1 . 6 8 5 3 [ ] 1 . 2 02 8 7 7 3 . 1 9fGKKP ?? ? ? ? ??? 41 參考文獻(xiàn)： [1]水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 2652021 [2]水工建筑 物課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，青海大學(xué)水利電力學(xué)院， 2021 年 [3]趙振興、何建京主編《水力學(xué)》第 2 版 ，清華大學(xué)出版社 2021 年 [4]朱育萬(wàn)、盧傳賢 主編《畫(huà)法幾何及土木工程制圖》第 3 版 ，高 等教育出版社， 209 年 [3]李繼鏞 主編《水工建筑物》第 5 版 ， 中國(guó)水利水電出版社 2021 年