【正文】 中國水利水電出版社；2009；[7][8][9]；2010[10][11]陳永喜,[12]河海大學(xué),大連理工大學(xué),西安理工大學(xué),[13]任德林,[14]劉細(xì)龍,[15]孫訓(xùn)方，方孝淑。[5]楊邦柱、梁建林，《水閘設(shè)計(jì)與施工》.第一版。最后感謝母校三峽大學(xué)，在這里，我完成了自己大學(xué)的夢想，同時也留下了深刻的記憶，作為即將離開母校的畢業(yè)生，祝母校的發(fā)展越來越好。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直到設(shè)計(jì)初稿的的修改以及最后的圖紙及裝訂整個過程中，花費(fèi)了高老師很多的寶貴時間和精力，在此向高老師表示衷心地感謝！還要感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們在我平時設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。本次設(shè)計(jì)的完成是在高老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。致謝在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，得到了很多老師、同學(xué)和親友的幫助和關(guān)心。查規(guī)范得材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=,fy=210N/mm2；鋼筋混凝土密度γ=25KN/m3.則層底 αs==,ξ=1－=As==選用φ22110，As=2661mm2面層：αs==ξ=1－=As= =選用φ1875，As=1527mm2順?biāo)飨虻募芰摻钸x用φ10因面層鋼筋量很小，可近似按單筋截面驗(yàn)算。γMD≤Mu≤αsfcbh (61)fcbξh0=fyAs (62)式中 —截面地抗矩系數(shù)； ξ—相對受壓區(qū)計(jì)算高度； MD—彎矩設(shè)計(jì)值； Mu—截面極限彎矩值；Fc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；h0—截面有效高度； fy—鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； As—受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積。底層按M=?m配筋，面層按M=?m配筋。對于下游段Mmax = KN?m，Mmin= KN?m。由于閘基為粘性土，根據(jù)SD13384規(guī)定，若邊荷載產(chǎn)生的彎矩使梁上彎矩減少時（即有利時），則完全不計(jì)邊荷載的影響；若邊荷載的影響對梁彎矩不利時，應(yīng)100%考慮其影響。)q上=P上=∑q上=P上=∑q下=P下=q下=P下=(1)(2)(3）=(4)=（2）PL(5）=(6）=(7）=(8）=(1)qL2(3)+(4)(1)qL2(2)PL（6）+（7）下游段0 ③邊荷載使梁上大部分處的彎矩改變符號，對梁的內(nèi)力是不利的； 100 00（2）彎矩計(jì)算。 底版彎矩計(jì)算表段別ξ板帶上荷載產(chǎn)生的彎矩　板帶荷載完建期校核洪水位情況備注均布荷載q集中荷載P（а=177。根據(jù)已知的集中荷載、分布荷載、邊荷載等值，查相關(guān)的郭氏表中的集中彎矩系數(shù)、分布荷載系數(shù)、邊荷載系數(shù)，計(jì)算匯總得完建無水期和校核水位期的底板上下游彎矩。則故按t=0查表計(jì)算。式中 E0—地基土變形模量， E0=3000kpa。 （2）不平衡剪力的分配，不平衡剪力△Q應(yīng)由閘墩及地板共同承擔(dān)。（1）不平衡剪力。完建期內(nèi)無水平荷載，故在上一節(jié)中相應(yīng)的地基應(yīng)力就等于地基反力，可以直接運(yùn)用，即（上游端）（下游端）（2）校核洪水情況。完建無水水期的水閘不受上下水壓力和揚(yáng)壓力的影響，只受自身重力和地基反力的影響，但自重較大，是計(jì)算情況之一。但該法在計(jì)算中考慮了底板變形和地基沉陷的一致性，又計(jì)入了邊荷載的影響，與實(shí)際情況相符，比較合理，適用于較大和較重要的水閘設(shè)計(jì)。（3）彈性地基梁法彈性地基梁法的基本假定是：①地基反力在順?biāo)鞣较虺手本€分布；②對土層較薄的地基，單位面積上所受的壓力和沉陷成比例；③地基為半無限的連續(xù)彈性體。（2）倒置梁法該法將單寬板帶看作支撐在閘墩上的倒置梁，假定垂直于水流方向的地基反力均勻分布，由閘墩承受全部不平衡剪力。它的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡單，適用于中小型水閘，尤其是地基較好的水閘。(1)截面法此法假定在垂直于水流方向底板下的地基反力均勻分布。底板是空間結(jié)構(gòu)，受力情況很復(fù)雜，通常分析底板應(yīng)力的方法都是將閘室簡化為平面問題來處理。 內(nèi)外河翼墻穩(wěn)定計(jì)算成果表部位荷載組合工況墻前水位（m)墻后地下水位(m)整體穩(wěn)定安全系數(shù)外河翼墻運(yùn)行期地震期施工期0內(nèi)河翼墻運(yùn)行期2地震期施工期0工況計(jì)算成果備注Kc[Kc]Pa (KPa)Pb (KPb)ηfd (KPa)基本組合反向擋水Kc:抗滑安全系數(shù)；正向擋水Ⅰ[Kc]:允許抗滑安全系數(shù)；正向擋水ⅡPa:最大應(yīng)力；完建期/13063Pb: 最小應(yīng)力；特殊組合（I）正向擋水η: 應(yīng)力比；正向檢修fd:地基土承載力設(shè)計(jì)值反向檢修特殊組合（II）反向地震校核正向地震校核根據(jù)計(jì)算結(jié)果，水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求。=完建情況下作用荷載和力矩計(jì)算見下表522：部位重力力臂力矩(KN=閘門重力為：,考慮其他因素取閘門自重為110KN胸墻重力為：G4=1025+1025+()1025= 工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力如下工作橋重力：G5180。底板重力為：G1=2425+1/2（1+2）1252=閘墩重力：每個中墩重G2180。采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，驗(yàn)算閘底板底面的抗滑穩(wěn)定時，應(yīng)計(jì)入樁體材料的抗剪短能力。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2652001），閘首穩(wěn)定性驗(yàn)算公式如下：（1）抗滑穩(wěn)定 (51)式中 Kc—沿閘室基底抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；∑G—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）；∑P—作用在閘室上的全部水平荷載(KN)；f—閘室基底面與地基之間的摩擦系數(shù)。閘底板座落于③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土上，③層的直剪固快強(qiáng)度指標(biāo)為：C=14kpa，Ф=176。（5）整體穩(wěn)定翼墻地基及內(nèi)外河岸坡的邊坡穩(wěn)定采用瑞典圓弧滑動法計(jì)算。（3）根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，各種荷載組合情況下的閘首平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力。表 —1 荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷 載自 重水 重靜水壓力揚(yáng)壓力土壓力淤沙壓力風(fēng)壓力浪壓力基本組合完建無水情況√一一一√一一一正常蓄水位 情況√√√√√√√√特殊組合校核洪水位 情況√√√√√√√√根據(jù)本工程實(shí)際情況得到如下組合表： 朱家浜泵閘整體穩(wěn)定計(jì)算水位組合表（單位：m）工況水位備注外河內(nèi)河基本組合反向擋水正向擋水1正向擋水2完建期無水無水特殊組合（I）正向擋水正向檢修反向檢修特殊組合（II）正向地震校核反向地震校核內(nèi)外河翼墻穩(wěn)定計(jì)算及組合 內(nèi)外河翼墻穩(wěn)定計(jì)算水位組合表（單位：m）荷載組合地面高程外河翼墻內(nèi)河翼墻類別工況墻前水位墻后水位墻前水位墻后水位正常運(yùn)行條件低水位運(yùn)行期2高水位運(yùn)行期非常運(yùn)行條件地震期施工期00整體穩(wěn)定采用瑞典圓弧法計(jì)算。本設(shè)計(jì)不考慮地震情況。（2）．校核期正常擋水期時下游無水，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，且閘底板下?lián)P壓力最大，最容易發(fā)生閘室滑動失穩(wěn)破壞，是驗(yàn)算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)情況。五、閘室穩(wěn)定計(jì)算、設(shè)計(jì)情況選擇根據(jù)水閘運(yùn)用過程中可能出現(xiàn)的所有情況進(jìn)行分析，尋找最不利的情況進(jìn)行閘室穩(wěn)定及地基承載力驗(yàn)算。這種型式翼墻工程量省，施工方便，但水流在閘孔附近容易產(chǎn)生立軸漩滾、沖刷安排，而且岸墻后滲徑較短，有時需要另設(shè)刺墻，只適用于小型水閘。適用于上、下游水位差及單寬流量較大的大、中型水閘； 扭曲面式：翼墻的迎水面，從邊墩端部的鉛直面向上、下游延伸漸變?yōu)榕c其相連的河岸坡度為止，成為扭曲面。 常用的翼墻布置有以下集中型式： 曲線式：翼墻從邊墩開始，向上、下游用圓弧或 1/4 橢圓弧的鉛直面與岸邊連接，或從邊墩開始，向上、下游延伸一定距離后，轉(zhuǎn)彎 90 ，插入岸坡，墻面鉛直。當(dāng)泄洪落差較小，且閘室總寬度與下游水面相差不大時，也可低于泄洪水位。翼墻的平均擴(kuò)散角每側(cè)宜采用 7 ~12 ，其順?biāo)鞣较虻耐队伴L度應(yīng)大于或等于消力池的長度，下游端插入岸坡。如果鋪蓋前端設(shè)有板樁，還應(yīng)將板樁順翼墻延伸到翼墻的上游端。順?biāo)髁飨虻拈L度應(yīng)滿足水流條件的要求，上游段插入岸坡，墻頂要超出最高水位至少 ~。翼墻在水閘工程中屬于兩岸連接建筑物，是由邊墩或岸墻向上、下游延伸而形成，翼墻的作用是擋土、導(dǎo)流和防止側(cè)向繞流。對止水設(shè)備的要求是：①應(yīng)防滲可靠；②應(yīng)能適應(yīng)混凝土收縮及地基不均勻沉降的變形③應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。 本工程采用整體式底板，且設(shè)有獨(dú)立的岸墻，因此閘室分縫均采用兩孔為一單元，分縫設(shè)置在中墩，縫寬 2cm；上下游翼墻由于長度較小，本工程不予分縫；上游鋪蓋和下游消力池在垂直水流方向長度較大，均超過 50m，故在垂直水流方向?qū)伾w和消力池進(jìn)行分縫，鋪蓋材料為漿砌石，適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，故只在鋪蓋設(shè)置 3 道分縫，對于下游消力池設(shè)置 3 道沉降縫，分縫位置分別對應(yīng)未分縫的3 個中墩中心處，鋪蓋及消力池縫寬為2cm；消力池、鋪蓋與兩岸翼墻及底板、翼墻與岸墻連接處，均設(shè)置連通的分縫，分縫寬 2cm；對于漿砌石海曼，在垂直水流方向設(shè)置兩道分縫將海曼分為 3 塊，縫寬 2cm。沉降縫的間距，視地基土質(zhì)的變化、地基反力的改變以及溫度應(yīng)力而定。另外，翼墻本身較長，混凝土鋪蓋、消力池護(hù)坦在面積較大時也需要設(shè)縫，以防產(chǎn)生不均勻沉降。在有防洪要求的水閘重，一般要求啟閉了迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，一門一機(jī)。螺桿式啟閉機(jī)簡便、廉價，適用于小型工程、水壓力較大、門重不足情況等。圖4—2 疊梁式檢修閘門啟閉機(jī)類型選擇啟閉機(jī)可分為固定式和移動式兩種，常用固定式啟閉機(jī)有卷揚(yáng)式，螺桿式和油壓式。平時不用時放置一旁。檢修閘門作用用以臨時擋水，檢修工作閘門時用。工作閘門基本尺寸取為高4m，寬度取9m。工作閘門尺寸由于閘門作用是在枯水期壅高水位供進(jìn)水閘取水，所以▽，為了防止水流漫過閘頂，銹蝕閘門結(jié)構(gòu)。木閘門耐久性差，已日趨不用。鋼閘門門體輕，一般用于大、中型水閘，混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥閘門可以節(jié)省鋼材，不需要除銹。它的缺點(diǎn)是需要的閘墩較長；不能提出孔口以外進(jìn)行檢修維護(hù)，也不能在孔口之間互換；總水壓力集中于支鉸處，閘墩受力復(fù)雜。（1）．按構(gòu)造形式分類可分為平面閘門、弧形閘門等。1作用又稱主閘門，是水工建筑物正常運(yùn)行情況下使用的閘門。檢修閘門用以臨時擋水，一般在靜水中啟閉。事故閘門是在水工建筑物或機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)事故時，在動水中快速關(guān)閉孔口的閘門，又稱快速閘門。閘門按其工作性質(zhì)的不同，可分為工作閘門，事故閘門和檢修閘門等。位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，本工程布置在閘室下游側(cè)。工作橋與檢修橋的尺寸總寬度為6m。其機(jī)座尺寸可根據(jù)啟閉機(jī)型號來確定。其高度應(yīng)保證閘門開啟后不影響泄放最大流量，并考慮閘門的安裝及檢修吊出需要。采用三種方法取最大值，即▽閘墩=，現(xiàn)擬定▽閘墩=。▽閘墩=校核水位+安全超高=+=（m）▽閘墩=設(shè)計(jì)水位+安全超高=+=（m）▽閘墩=正常水位+Δh≈++=（m）表4—1 水閘安全超高下限值（m）運(yùn)用情況水閘級別1235擋