水闸设计计算书

分水闸典型设计（哈拉苏9+088桩号处分水闸）
(1)工程建设内容及建筑物现状
此次可行性研究设计防渗改建的2条干渠和1条支渠，需要拆除重建的水闸主要有节制闸和分水闸。

库尔勒市博斯腾灌区是一老灌区，田、林、路、渠和居民点等已形成了一套完整的体系，灌排体系也已经较为合理，各干支渠上的节制闸、分水闸布置位置、形式及闸底板高程基本合理。

为保证各分水口分水流量、与下游渠道连接顺畅、减小占地等因素，所需改造的分水闸和节制闸仍保持原节制分水闸桩号、分水方向及分水角度不变。

(2)水闸设计
根据节制、分水闸过流、分水流量大小，按宽顶堰流计算孔口尺寸。

节制分水闸均采用整体开敞式结构，节制闸与分水闸间采用圆弧形直挡墙连接。

节制闸上下游连接段均采用扭面与渠道连接，根据消能计算结果和闸后渠道的实际情况，小流量的节制闸后不设消能设施，但为了确保工程运行安全，在流量较大的闸后按常规在设置0.5m 深消力池。

分水闸后采用扭面与渠道连接，扭面及挡土墙为素混凝土结构和浆砌石结构，扭面扩散角小于12°。

各节制分水闸闸室均采用C25钢筋混凝土结构，闸室后侧设0.6m宽工作桥，闸门槽及启闭机排架均采用整体式金属结构。

经计算，其抗倾覆、抗滑动稳定以及基底应力等，经计算均能满足要求。

闸室基础为砂砾石，但是根据地质评价为冻胀土，因此在闸及上下游渐变段底部均换填30cm厚砂砾石，以减小地基沉降及防止段冬季建筑物基础冻胀变形，侧面亦采用砂砾石回填，减小冬季的侧向冻土压力。

（3）闸孔过流能力计算
根据闸前水深和布置形式，采用宽顶堰流公式进行计算。

Q=σs·m·n·B·（2g）1/2·H03/2
式中Q ——渠道的过水流量；
σs ——淹没系数，σs =1.0； m ——流量系数，m=0.365； B ——过水断面宽度；
H 0——计入行进流速的槽内水头。

（5）闸室稳定计算 a 、基地应力计算 1.完建情况（未放水）。

W
M A
G P
∑∑±=max
min
式中：max
min P —闸室基底应力的最大值或最小值（kPa ）；
∑G —作用在闸室上全部垂直于水平面的荷载（kN ）
； ∑M —作用在闸室上的全部荷载对于水平面平行前墙墙面
方向形心轴的力矩之和（kN ·m ）； A —底版底面的面积（m 2）；
W —闸室基底面对于该地面垂直水流方向的形心轴的截面距（m 3）。

通过计算得：∑G=60.3kN
∑M =0.54kN ·m
A=3.8 m 2 W=1.27 m 3
W
M A
G P ∑∑±=
max
min
m ax P =16.3kN m in P =15.44kN
44
.153
.16==
MIN MAX P P η=1.06< []η=2.0 （满足要求）。

2.运行情况（已放水）。

W
M A
G P ∑∑±=
max
min
式中：max
min P —闸室基底应力的最大值或最小值（kPa ）；
∑G —作用在闸室上全部垂直于水平面的荷载（kN ）
； ∑M —作用在闸室上的全部荷载对于水平面平行前墙墙面
方向形心轴的力矩之和（kN ·m ）； A —底版底面的面积（m 2）；
W —闸室基底面对于该地面垂直水流方向的形心轴的截面距（m 3）。

通过计算得：∑G=62.69kN
∑M =-0.6kN ·m
A=3.8 m 2 W=1.27m 3
W
M A
G P
∑∑±=max
min
m ax P =16.97kN m in P =16.03kN
03
.1697.16==
MIN MAX P P η=1.06< []η=2.0 （满足要求）。

3.闸门半开情况。

W
M A
G P ∑∑±=
max min
式中：max
min P —闸室基底应力的最大值或最小值（kPa ）；
∑G —作用在闸室上全部垂直于水平面的荷载（kN ）
； ∑M —作用在闸室上的全部荷载对于水平面平行前墙墙面
方向形心轴的力矩之和（kN ·m ）； A —底版底面的面积（m 2）；
W —闸室基底面对于该地面垂直水流方向的形心轴的截面距（m 3）。

通过计算得：∑G=63.74kN
∑M =0.54kN ·m
A=3.8 m 2 W=1.27m 3
W
M A
G P ∑∑±=
max
min
m ax P =17.2kN m in P =16.34kN
34
.162
.17==
MIN MAX P P η=1.05 < []η=2.0 （满足要求）。

b 、抗滑稳定验算
K c =f ·ΣG/ΣH
式中：K c —沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；
f —闸室基底面与地基的摩擦系数，取为0.45； ΣG—作用在闸室上的全部竖向荷载（kN ）； ΣH—作用在闸室上的全部水平荷载（kN ）；
经计算，在最不利荷载情况组合下K c 值大于允许值[K c ]，满足要求。

通过计算得：∑∑=
H
G
f K c =
34
.269
.6245.0⨯=12.06。

C K =12.03〉1.25最小抗滑安全系数（满足要求）
（5）哈拉苏9+088桩号处分水闸底板配筋计算 a 、荷载计算
γbh g k =
式中：k g —荷载标准值KN/m ； b —宽度（m ）； h —厚度（m ）；
γ—混凝土重力密度，取25KN/m 3；
通过计算得k g =12.75KN/m 。

b 、内力计算
X -G M =
式中：M —底板宽弯
G —边墩自重，取16.5KN ；
X —力矩，取0.95m ；
通过计算得单位板宽弯矩为15.68KN/m 。

c 、配筋计算
2
0bh f M
c d s γα=
式中：s α—截面抵抗拒系数；
d γ—机构系数，取1.2；
M —单位板宽弯矩，取15.68KN/m ；
c f —混凝土强度设计值12.5N/mm 2
；
b —宽度；取1.7m
0h —截面有效高度，取265mm ；
通过计算得截面抵抗拒系数为0.126。

s αξ211--=
式中：ξ—相对受压区计算高度；
通过计算得相对受压区计算高度为ξ=0.135<b ξ=0. 544。

y
c s f bh f A 0
ξ=
式中：s A —截面面积；
通过计算得截面面积为A =2452.32mm 2。

bh A s
=
ρ 式中：ρ—钢筋配筋率；
通过计算得截面面积为ρ=0.54%>min ρ=0.15%。

通过查表选用B14@100(A s =2464 mm 2 ) 分布钢筋选用A8@100。

（6）哈拉苏9+088桩号处分水闸闸墩配筋计算 a 、荷载计算
2002
1
H K E γ=
式中：0E —荷载标准值KN/m ；
0K —静止侧压力系数，取0.45； H —墙高（m ）；
γ—土的重度，取20.4KN/m 3；
通过计算得0E =5.55KN/m 。

b 、内力计算
H E M 3
10⨯=2
式中：M —闸墩弯矩
0E —荷载，取5.55KN/m ； 通过计算得单位板宽弯矩为2.24KN/m 。

c 、配筋计算
2
0bh f M
c d s γα=
式中：s α—截面抵抗拒系数；
d γ—机构系数，取1.2；
M —单位板宽弯矩，取2.24KN/m ；
c f —混凝土强度设计值12.5N/mm 2
；
b —宽度；
0h —截面有效高度，取265mm ；
通过计算得截面抵抗拒系数为0.028。

s αξ211--=
式中：ξ—相对受压区计算高度；
通过计算得相对受压区计算高度为ξ=0.028<b ξ=0.544。

y
c s f bh f A 0
ξ=
式中：s A —截面面积；
通过计算得截面面积为A =329mm 2。

bh A s
=
ρ 式中：ρ—钢筋配筋率；
通过计算得截面面积为ρ=0.11%<
ρ=0.15%。

min
因此配筋时按最小配筋率来配筋。

按0.15%的钢筋配筋率计算得截面面积437.25 mm2 。

通过查表选用B12@200(A s=452 mm2 )
分布钢筋选用A8@200。