闸门

水 闸

第一节 一、概念 概述

1.水闸： 1.水闸： 水闸 是调节水位、控制流量的低水头水工建筑物， 是调节水位、控制流量的低水头水工建筑物， 主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（ 主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的 双重功能，在防洪、治涝、灌溉、供水、航运、 双重功能，在防洪、治涝、灌溉、供水、航运、发 电等方面应用十分广泛。 电等方面应用十分广泛。 2.低水头水工建筑物： 2.低水头水工建筑物： 低水头水工建筑物 一般指水头不超过30m的水工建筑物， 30m的水工建筑物 一般指水头不超过30m的水工建筑物，主要有 水闸、低坝、橡胶坝、船闸等，多数建在软基上， 水闸、低坝、橡胶坝、船闸等，多数建在软基上， 也有建在岩基上的。 也有建在岩基上的。

二、水闸的类型 ⒈按担负的任务（作用）分： 按担负的任务（作用） 节制闸（拦河闸）：拦河兴建，调节水位，控制流量。 ）：拦河兴建 节制闸（拦河闸）：拦河兴建，调节水位，控制流量。 进水闸（渠首闸）：在河、 ）：在河 水库的岸边兴建， 进水闸（渠首闸）：在河、湖、水库的岸边兴建，常 位于引水渠道首部，引取水流。 位于引水渠道首部，引取水流。 排水闸（排涝闸、泄水闸、退水闸）： ）：在江河沿岸 排水闸（排涝闸、泄水闸、退水闸）：在江河沿岸 兴建，作用是排水、防止洪水倒灌。 兴建，作用是排水、防止洪水倒灌。 分洪闸：在河道的一侧兴建，分泄洪水、削减洪峰洪、 分洪闸：在河道的一侧兴建，分泄洪水、削减洪峰洪、 滞洪。 滞洪。 挡潮闸：建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。 挡潮闸：建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。 冲沙闸：静水通航，动水冲沙，减少含沙量， 冲沙闸：静水通航，动水冲沙，减少含沙量，防止淤 积。 排冰闸：在堤岸上建闸防止冬季冰凌堵塞。 排冰闸：在堤岸上建闸防止冬季冰凌堵塞。

⒉按闸室结构分 （1）开敞式：闸室露天，又分为有胸墙；无胸 开敞式：闸室露天，又分为有胸墙； 墙两种形式 涵洞式：闸室后部有洞身段， （2）涵洞式：闸室后部有洞身段，洞顶有填土 覆盖。（有压、无压） 覆盖。（有压、无压） 。（有压 ⒊按操作闸门的动力分 （1）机械操作闸门的水闸 （2）水力操作闸门的水闸 三、水闸等级划分及洪水标准（以平原区水闸枢纽 水闸等级划分及洪水标准（ 为例） 为例） 1、工程等别及建筑物级别 平原区水闸枢纽工程是以水闸为主的水利枢纽 工程，一般由水闸、泵站、船闸、 工程，一般由水闸、泵站、船闸、水电站等水工建 筑物组成，有的还包括涵洞、渡槽等其它泄（ 筑物组成，有的还包括涵洞、渡槽等其它泄（引） 水建筑物， 水建筑物，应根据水闸最大过闸流量及其防护对象 的重要性划分等别。 的重要性划分等别。 其中水工建筑物的级别应根据其所属枢纽工程 的等别、作用和重要性划分。 的等别、作用和重要

性划分。

平原区水闸枢纽工程分等指标表 工程级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 中型 Ⅳ 小（1 ）型 Ⅴ 小（2）型 规模 大（1）型 大（2）型

最大过闸流量5000 500～ 最大过闸流量5000 500～1000 1000～100 100～20 <20 1000～ 100～ 防护对象的重要性 特别重要 重要 中等 一般

水闸枢纽建筑物级别划分表

工程等别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 永久性建筑物级别 临时性建筑物级别 主要建筑物 次要建筑物 1 3 4 2 3 4 5 3 4 5 5 4 5 5

2. 洪水标准 平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域的防洪规划规 定的防洪任务，以近期防洪目标为主， 定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考虑远景发展要 按下表所列标准综合分析确定。 求，按下表所列标准综合分析确定。

水闸级别

1 设计 100～50 100～

2 50～30 50～

3 30～ 30～20 100～ 100～50 4 5

20～10 10 20～ 50～30 30～20 50～ 30～

洪水重现期 校核 300～200 200～100 300～ 200～ 四．水闸的组成及各部分的功用 上游连接段 → 闸室段 → 下游连接段 （引导水流平顺进入闸室）（调节水位和流量） 引导水流平顺进入闸室）（调节水位和流量） ）（调节水位和流量 消能、防冲） （消能、防冲） ⒈闸室： 底板、 闸墩、闸门、（胸墙）、工作 、（胸墙）、工作 闸室： 底板、 闸墩、闸门、（胸墙）、 交通桥。 桥、交通桥。 上游连接段：翼墙、铺盖、护底、上游防冲槽、 ⒉上游连接段：翼墙、铺盖、护底、上游防冲槽、 上游护坡。 上游护坡。 下游连接段：翼墙、护坦、海漫、下游防冲槽、 ⒊下游连接段：翼墙、护坦、海漫、下游防冲槽、 下游护坡、 下游排水（反滤、排水孔）。 下游护坡、 下游排水（反滤、排水孔）。

图9-2 土基上水闸立体示意图

五．水闸的工作特点 1．水闸的传力过程 闸门 → 闸墩 → 底板 → 地基 承受水压力）（承受上部结构重量） ）（承受上部结构重量 （承受水压力）（承受上部结构重量） (较均匀 地传给) 地传给) 2．地基：平原地区水闸大部分建在土基上。 地基：平原地区水闸大部分建在土基上。 土基的特点 特点: 土基的特点: 抗剪强度低→ （1）抗剪强度低→稳定性差 压缩性较大→ （2）压缩性较大→容易产生不均匀沉降 易产生渗透变形， （3）易产生渗透变形，抗冲刷能力低

3．水流 （1）.静水（关闸）： 静水（关闸）： 水平水压力、土基→ 水平水压力、土基→滑动 水位差产生渗透压力→ 水位差产生渗透压力→不利于稳定 绕岸渗流→ 绕岸渗流→不利于翼墙稳定 （2）.开闸泄水 ： 水位差→流速大→对下游河床、 水位差→流速大→对下游河床、岸坡冲刷 水位变幅较大→流态多（堰流、孔流）， ），淹没出 水位变幅较大→流态多（堰流、孔流），淹没出 流、自由出流 闸门全开时，水位差小→ 闸门全开时，水位差小→易形成波状水跃 闸门开启顺序不合理时→ 闸门开启顺序不合理时→产生折冲水流

4．结构：防渗排水，消能防冲，闸室结构 结构：防渗排水，消能防冲，

图9-3 波状水跃冲刷示意图

图9-4 闸下冲折水流

*水闸设计内容： 水闸设计内容： 1.闸址选择 1.闸址选择 2.总体布置 2.总体布置 3.水力设计 闸孔型式和尺寸确定√ 水力设计： 3.水力设计：闸孔型式和尺寸确定√ 消能防冲设施的设计计算√ 消能防冲设施的设计计算√ 闸门控制运用方式的拟定 4.防渗和排水设计 防渗和排水设计√ 4.防渗和排水设计√⊿ 5.水闸结构设计 闸室稳定计算√ 水闸结构设计： 5.水闸结构设计：闸室稳定计算√ 岸、翼墙稳定计算 结构应力分析√ 结构应力分析√ 6.地基处理及处理设计 6.地基处理及处理设计 7.观测设计 7.观测设计

第二节 水闸的孔口设计 一、 水闸孔口设计的主要内容 1.确定闸孔型式 1.确定闸孔型式 2.拟定闸底板高程（即堰顶高程） 2.拟定闸底板高程（即堰顶高程） 拟定闸底板高程 3.计算孔口尺寸及溢流前沿总宽 3.计算孔口尺寸及溢流前沿总宽 4.泄流能力验算 4.泄流能力验算

二 、水闸的闸孔型式（开敞式） 水闸的闸孔型式（开敞式） 堰流式, 1 根据水流流态分 : 堰流式,孔流式

图9-5 堰流式闸孔

图9-6 孔流式闸孔

2、根据结构型式分

（1）宽顶堰：2.5H<堰顶厚度δ<4H或无坎，常 宽顶堰：2.5H<堰顶厚度δ<4H或无坎， 堰顶厚度δ<4H或无坎 用于平原地区，自由泄流范围大且稳定；施工简单； 用于平原地区，自由泄流范围大且稳定；施工简单； 流量系数m较小，易产生波状水跃。 流量系数m较小，易产生波状水跃。 （2）实用堰：0.67H<堰顶厚度δ<2.5H，常用 堰顶厚度δ<2.5H 实用堰：0.67H<堰顶厚度δ<2.5H， 于上游水位允许有较大雍高的山区， 于上游水位允许有较大雍高的山区，自由泄流时流 量系数m较大，流量Q受下游水位影响较大。 量系数m较大，流量Q受下游水位影响较大。 （3）胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小 胸墙式：用于上游水位变幅较大时； 闸门及工作桥高度，增加闸室刚度； 闸门及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排 污和通航。 污和通航。

三、 底板高程 除考虑运用条件外，还要考虑地质条件和经济 除考虑运用条件外， 要求。 要求。 运用条件： ⒈运用条件： 底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓ ↑→闸室总宽度 底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓ 节制闸与河底齐平或略高；进水、 节制闸与河底齐平或略高；进水、分洪闸比河底 略高（防泥沙），排涝闸低。 ），排涝闸低 略高（防泥沙），排涝闸低。 经济要求： ⒉经济要求： 底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓ ↑→闸室总宽度 底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓， 但增大闸身和两岸结构高度，消能防冲费用↑ 但增大闸身和两岸结构高度，消能防冲费用↑，泥 沙淤积。 沙淤积。 地质条件： ⒊地质条件： 避免复杂地基处理；抗冲刷能力q 避免复杂地基处理；抗冲刷能力q

四、 孔口设计的具体步骤 ⒈确定设计流量Q和上、下游设计水位 确定设计流量Q和上、 ⒉确定孔口型式 ⒊确定底板高程 ⒋计算闸孔净宽B及闸室总宽L（开敞式） 计算闸孔净宽B及闸室总宽L 开敞式） 规范中介绍了平底闸闸孔自由堰流、 规范中介绍了平底闸闸孔自由堰流、淹没式堰 孔流的计算公式。 流、孔流的计算公式。 闸孔数n=B/b 如果运用上无特殊要求， n=B/b， 闸孔数n=B/b，如果运用上无特殊要求，一般 b=8～12m，n<8时 一般取奇数。 b=8～12m，n<8时n一般取奇数。 溢流前缘总宽L=nb+ L=nb+（ 为闸墩厚度。 溢流前缘总宽L=nb+（n-1）d，d为闸墩厚度。 验算泄流能力。 ⒌验算泄流能力。

*基本资料： 基本资料：

(1)过闸 (1)过闸Q设、Q校 过闸Q (2)上下游河道水力要素及水位 (2)上下游河道水力要素及水位-流量曲线 上下游河道水力要素及水位(3)引水角度及分流比率 (3)引水角度及分流比率 (4)河床及两岸地质条件和土壤抗冲刷能力 (4)河床及两岸地质条件和土壤抗冲刷能力 (5)特殊运用要求（过船、过木、过鱼、排冰、 (5)特殊运用要求（过船、过木、过鱼、排冰、排 特殊运用要求 防淤等） 砂、防淤等）

第三节 水闸的消能防冲设计

一 闸下泄流的特点和闸下冲刷的原因 1.闸下泄流的 1.闸下泄流的特点 闸下泄流的特点 (1)分洪闸 (1)分洪闸 开始泄流时下游无水或水位很低 始流条件

差：Qmax→⊿ 始流条件差：Qmax→⊿Zmax 水位升高，Fr较小，易产生波状水跃； 水位升高，Fr较小，易产生波状水跃； 较小 进口流态不对称时会产生折冲水流。 进口流态不对称时会产生折冲水流。 (2)节制闸 (2)节制闸 闸门开启不对称时会产生折冲水流； 闸门开启不对称时会产生折冲水流； 水头最大时流量并非最大，流量最大时水头最小。 水头最大时流量并非最大，流量最大时水头最小。

2.闸下冲刷的原因 2.闸下冲刷的原因 q大而土壤的抗冲刷能力低； 大而土壤的抗冲刷能力低； 河道收缩，水流未充分扩散； 河道收缩，水流未充分扩散； 运用不合理，产生折冲水流； 运用不合理，产生折冲水流； 消能工设计不合理。 消能工设计不合理。

二 消能工设计 消能工的主要作用是改善水流与固体边界的接触 条件，防护加固下游河床。 条件，防护加固下游河床。 消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条件下， 消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条件下， 都能满足消散动能与均匀扩散水流的要求， 都能满足消散动能与均匀扩散水流的要求，且应与 下游河道有良好的衔接。 下游河道有良好的衔接。 1.消能方式： 1.消能方式： 消能方式 大多数采用底流消能，“ 我国已建的大、中型 大多数采用底流消能， 我国已建的大、 水闸，多数建在平原、滨海地区， 水闸，多数建在平原、滨海地区，一般在软基上建 且承受的水头不高，闸下跃前Fr 较低， 闸，且承受的水头不高，闸下跃前Fr 较低，宜采用 底流式水跃消能。 底流式水跃消能。”

⒉消力池布置与设计： 消力池布置与设计：

造成产生淹没式水跃必需的尾水深度， 造成产生淹没式水跃必需的尾水深度，保护水跃内河床 免受冲刷。 免受冲刷。 设计情况： ⑴设计情况： 不同类型的水闸，其泄流特点各不相同， 不同类型的水闸，其泄流特点各不相同，因此控制消能 设计的水力条件也不尽相同，并不一定是Qmax的情况， Qmax的情况 设计的水力条件也不尽相同，并不一定是Qmax的情况，应 选取可能的q 的组合，取不利情况。 选取可能的q、⊿H的组合，取不利情况。 拦河节制闸宜以在保持闸上最高蓄水位的情况下， 拦河节制闸宜以在保持闸上最高蓄水位的情况下，排泄 上游多余来水量为控制消能设计的水力条件； 上游多余来水量为控制消能设计的水力条件； 分洪闸宜以闸门全开， 分洪闸宜以闸门全开，通过最大分洪流量为控制消能设 计的水力条件； 计的水力条件； 排水闸宜以冬、 排水闸宜以冬、春季蓄水期通过排涝流量为控制消能设 计的水力条件； 计的水力条件； 挡潮闸宜以蓄水期排泄上游多余来水量时， 挡潮闸宜以蓄水期排泄上游多余来水量时，有时需用闸 门控制泄水， 门控制泄水，上、下游可能出现较大的水位差作为控制消能 设计的控制条件。 设计的控制条件。

⑵计算消力池长度、深度及消力池底板的厚 计算消力池长度、 度

（a）消力池深度：按水跃动量平衡方程求解 消力池深度： 消力池的长度：用经验公式计算： （b）消力池的长度：用经验公式计算： 消力池护坦厚度可根据抗冲和抗浮要求， （c）消力池护坦厚度可根据抗冲和抗浮要求， 分别按规范中以下公式计算，取其最大值， 分别按规范中以下公式计算，取其最大值，

且不小 0.5m： 于0.5m：

3.布置 3.布置

(1)下挖式消力池、 (1)下挖式消力池、突槛式消力池和综合式消力 下挖式消力池 池是底流式消能的三种主要形式 。 (2)下挖式消力池与闸室底板之间直接用斜坡段 (2)下挖式消力池与闸室底板之间直接用斜坡段 连接即可，规范规定消力池斜坡段坡度不应陡于1 连接即可，规范规定消力池斜坡段坡度不应陡于1： 4。 (3)倾斜段不宜设排水孔， (3)倾斜段不宜设排水孔，护坦后部设铅直排水 倾斜段不宜设排水孔 孔以降低池底板渗透压力， 孔以降低池底板渗透压力，并在该部位底面铺设反 滤层。 滤层。

三.辅助消能工 1.作用： (1)加大水流阻力 1.作用： (1)加大水流阻力； 加大水流阻力； 作用 (2)加强水流紊动和撞击； (2)加强水流紊动和撞击； 加强水流紊动和撞击 (3)稳定水跃； (3)稳定水跃； 稳定水跃 (4)利于扩散水流 (4)利于扩散水流 2.类型 2.类型: 类型: 消力墩，池首坎，消力梁， 消力墩，池首坎，消力梁，散流墩等

四.上下游防护

1.闸下防冲设施： 1.闸下防冲设施： 闸下防冲设施 海漫： 紧接护坦，进一步消除余能， （a）海漫： 紧接护坦，进一步消除余能，调整流速分 达到不冲流速； 布，达到不冲流速； 要求：抗冲、有一定柔性、表面粗糙、透水； 要求：抗冲、有一定柔性、表面粗糙、透水； 材料：浆砌石、干砌石； 材料：浆砌石、干砌石； 长度：按南科院提出的经验公式计算。 长度：按南科院提出的经验公式计算。 布置：浆砌石布置在海漫前部，厚度为30～50cm， 布置：浆砌石布置在海漫前部，厚度为30 50cm， 30～ 其抗冲能力较高，抗冲流速一般为3 6m/s， 其抗冲能力较高，抗冲流速一般为3～6m/s，浆砌块石内应 设排水孔，底部设反滤层或垫层； 设排水孔，底部设反滤层或垫层； 干砌块石布置在海漫的后部，其下部一般铺设10cm 10cm的 干砌块石布置在海漫的后部，其下部一般铺设10cm的 碎石垫层设反滤层， 碎石垫层设反滤层，规范规定干砌块石海漫应做成等于或缓 10的斜坡 的斜坡。 于1：10的斜坡。 (b)防冲槽 海漫末端设大块石防冲槽： 防冲槽: (b)防冲槽:海漫末端设大块石防冲槽：限制冲刷向上 游扩展，保护海漫。深度一般为1.0 2.0m， 1.0～ 游扩展，保护海漫。深度一般为1.0～2.0m，上下游坡度可 采用1 采用1：2～1：4。

2.下游两岸护坡长度应大于护底长度

图9-7 海漫布置及其流速分布示意图

图9-8 防冲槽示意图

3.上游防护： 3.上游防护： 上游防护 （1）齿墙/防冲槽→护底→铺盖 齿墙/防冲槽→护底→ （2）为了防止水流冲刷，必要时上游护底首端 为了防止水流冲刷， 应设防冲槽（或防冲墙），其深度一般采用1.0m ），其深度一般采用1.0m即 应设防冲槽（或防冲墙），其深度一般采用1.0m即 因此， 可。因此，

修订后的新规范增列了上游护底首端河 床冲刷深度的计算公式。 床冲刷深度的计算公式。

第四节 闸基渗流分析与防渗设施 一．闸基渗流的主要危害 ⒈沿闸基的渗流对建筑物产生向上的压力，减 沿闸基的渗流对建筑物产生向上的压力， 轻建筑物有效重量，降低闸身抗滑稳定性， 轻建筑物有效重量，降低闸身抗滑稳定性，沿两岸 的渗流对翼墙产生水平推力； 的渗流对翼墙产生水平推力； 由于渗透力的作用， ⒉由于渗透力的作用，渗透力可能造成土的渗透 变形； 变形； 严重的渗漏将造成大量的水量损失； ⒊严重的渗漏将造成大量的水量损失； 渗流可能使地基内可溶解的物质加速溶解。 ⒋渗流可能使地基内可溶解的物质加速溶解。

闸基渗流

*防渗设计的主要任务： 防渗设计的主要任务： 寻求合理经济的防渗措施， 寻求合理经济的防渗措施，合理拟定地下轮廓 尺寸，消除渗流不利影响，保证水闸安全。 尺寸，消除渗流不利影响，保证水闸安全。 *防渗设计的内容包括： 防渗设计的内容包括： 渗透压力计算； (1) 渗透压力计算； 抗渗稳定性验算； (2) 抗渗稳定性验算； 滤层设计； (3) 滤层设计； 防渗帷幕及排水设计； (4) 防渗帷幕及排水设计； (5) 永久缝止水设计。

二 闸基防渗措施 1.闸基的防渗长度 1.闸基的防渗长度L： 闸基的防渗长度L 地下轮廓线（闸基渗流第一根流线， 地下轮廓线（闸基渗流第一根流线，即铺盖和 垂直防渗体等防渗结构以及闸室底板与地基的接触 的长度。应满足: 线）的长度。应满足: 渗径系数C 渗径系数C值表

水闸地下轮廓及流网

⒉防渗地下轮廓布置

⑴布置原则：先阻后排，防渗与导渗相结合。 布置原则：先阻后排，防渗与导渗相结合。 ⑵防渗排水设施 水平防渗→ 水平防渗→ 铺盖：粘土、粘壤土铺盖， 钢筋砼、 铺盖：粘土、粘壤土铺盖，砼、钢筋砼、沥青砼 铺盖。 铺盖。 水平铺设土工膜 . 垂直防渗→ 垂直防渗→ 钢筋砼板桩, 砼防渗墙, 灌注式水泥砂浆帷幕, 钢筋砼板桩, 砼防渗墙, 灌注式水泥砂浆帷幕, 土 工膜垂直防渗结构. 工膜垂直防渗结构. 高压喷射灌浆： 高压喷射灌浆：定喷板墙 导渗→ 导渗→排水反滤

按直线法计算的闸基渗透压力图

⑶不同情况下防渗布置 ①粘性土地基： 粘性土地基： 降低渗透压力，增加闸身有效重量。 降低渗透压力，增加闸身有效重量。 闸室上游宜设置水平钢筋砼或粘土铺盖， 闸室上游宜设置水平钢筋砼或粘土铺盖，或土 工膜防渗铺盖，闸室下游护坦底部应设滤层， 工膜防渗铺盖，闸室下游护坦底部应设滤层，下游 排水可延伸到闸底板下。 排水可延伸到闸底板下。

粘性土地基的地下轮廓线布置

②砂性土地基： 砂性土地基： 防止渗透变形→ 防止渗透变形→通过延长渗径来降低渗透流速 和坡降，对降低渗透压力的要求较低。 和坡降，对降低渗透压力的要求较低。 砂层很厚→ 砂层很厚→闸室上游可采用铺盖和悬挂式防渗 墙相结合的形式，闸室下游渗流出口处应设置滤层， 墙相结合的形式，闸室下游渗流出口处应设置滤层， 排水布置在护坦之下。 排水布置在护坦之下。 砂层较浅→ 砂层较浅→闸室底板上游端设置截水槽或防渗墙 嵌入相对不透水层深度不应小于1.0m），闸室下 1.0m）， （嵌入相对不透水层深度不应小于1.0m），闸室下 游渗流出口处应设置滤层，排水布置在护坦之下。 游渗流出口处应设置滤层，排水布置在护坦之下。

砂性土地基的地下轮廓线布置

③粉细砂地基（或粉土、轻砂壤土、轻粉质砂壤 粉细砂地基（或粉土、轻砂壤土、 土）： 闸室上游宜采用铺盖和垂直防渗体相结合的布 置形式。 置形式。 在地震区的粉细砂地基上，有震动液化问题， 在地震区的粉细砂地基上，有震动液化问题， 宜采用封闭式布置（ 宜采用封闭式布置（闸室底板下布置的垂直防渗体 宜构成四周封闭的形式）， ），垂直防渗体的长度应超 宜构成四周封闭的形式），垂直防渗体的长度应超 过粉砂地基液化深度。 过粉砂地基液化深度。 特殊地基：弱透水地基下有透水层， ④特殊地基：弱透水地基下有透水层，地基为不同 性质冲积层，KH>>KV。 性质冲积层，KH>>KV。 闸室下游设置铅直排水，并防止淤堵。 →闸室下游设置铅直排水，并防止淤堵。 ⑤双向水头作用 合理地进行双向布置形式， →合理地进行双向布置形式，并以水位差较大的一 向为主。 向为主。

*规范规定： 规范规定：

1.铺盖长度采用上、下游最大水头差的3~5 1.铺盖长度采用上、下游最大水头差的3~5倍； 3~5倍 铺盖长度采用上 2.砼或钢筋砼铺盖的厚度，一般根据构造要求确定， 2.砼或钢筋砼铺盖的厚度，一般根据构造要求确定， 砼或钢筋砼铺盖的厚度 最小厚度不宜小于0.4m 一般作成等厚； 0.4m， 最小厚度不宜小于0.4m，一般作成等厚；为了减小 地基不均匀沉降和温度变化的影响， 地基不均匀沉降和温度变化的影响，通常设顺水流 向的永久缝，缝距可采用8~20m 8~20m。 向的永久缝，缝距可采用8~20m。 3.粘土或壤土铺盖的厚度应根据铺盖土料的允许水 3.粘土或壤土铺盖的厚度应根据铺盖土料的允许水 力坡降值计算确定，为了保证铺盖碾压施工质量， 力坡降值计算确定，为了保证铺盖碾压施工质量， 粘土或壤土铺盖前端最小厚度不宜小于0.6m 粘土或壤土铺盖前端最小厚度不宜小于0.6m，铺盖 0.6m， 与底板之间应设油毛毡止水，铺盖上面应设保护层。 与底板之间应设油毛毡止水，铺盖上面应设保护层。 4.水平铺设土工膜厚度应根据作用水头 水平铺设土工膜厚度应根据作用水头、 4.水平铺设土工膜厚度应根据作用水头、膜下土体 可能产生裂缝宽度、膜的应变和强度等因素确定， 可能产生裂缝宽度、膜的应变和强度等因素确定， 但不宜小于0.5mm 上部应设保护层。 0.5mm， 但不宜小于0.5mm，上部应设保护层。

粘土铺盖细部构造

混凝土及钢筋混凝土铺盖

*规范规定： 规范规定：

1.钢筋砼板桩最小厚度不宜小于0.2m，宽度不宜小于0.4m 1.钢筋砼板桩最小厚度不宜小于0.2m，宽度不宜小于0.4m； 钢筋砼板桩最小厚度不宜小于0.2m 0.4m； 2.水泥砂浆帷幕或高压喷射灌浆帷幕的最小厚度不宜小于 2.水泥砂浆帷幕或高压喷射灌浆帷幕的最小厚度不宜小于 0.1m； 0.1m； 3.砼防渗墙的最小厚度不宜小于0.2m； 3.砼防渗墙的最小厚度不宜小于0.2m； 砼防渗墙的最小厚度不宜小于0.2m 4.地下垂直防渗土工膜厚度不宜小于0.25mm， 4.地下垂直防渗土工膜厚度不宜小于0.25mm，重要工程可 地下垂直防渗土工膜厚度不宜小于0.25mm 采用复合土工膜，其厚度不宜小于0.5mm 0.5mm。 采用复合土工膜，其厚度不宜小于0.5mm。 5.闸室底板的上、下游端均宜设置齿墙， 5.闸室底板的上、下游端均宜设置齿墙，齿墙深度可采用 闸室底板的上 0.5~1.5m。 0.5~1.5m。

三 、闸基的渗流分析

渗流分析的目的： 渗流分析的目的： 决定渗透压力， 决定渗透压力，渗透坡降及渗流量

不同闸基型式的流网图

1.假定 1.假定 渗流符合达西定理v=kJ 渗流符合达西定理v=kJ 运动符合拉普拉斯方程 ⒉分析方法 直线比例法：即勃莱系数法和莱因系数法。 ⑴直线比例法：即勃莱系数法和莱因系数法。计算精度较 特别是对于进、出口部分，不宜采用。 差，特别是对于进、出口部分，不宜采用。 直线展开法和加权直线法适用于防渗布置简单 适用于防渗布置简单、 ⑵直线展开法和加权直线法适用于防渗布置简单、地基不 复杂的中小型水闸。 复杂的中小型水闸。 加权直线法与勃莱法基本相同， 加权直线法与勃莱法基本相同，不同点在于把地下轮廓 上下游端的铅直渗径扩大一个倍数n 上下游端的铅直渗径扩大一个倍数n，而其他部分仍保持不 假定端板桩（或齿墙）的长度为S 变。假定端板桩（或齿墙）的长度为S，地下轮廓水平投影 长度为L 计算用透水层深度为T 则同时满足S/T<0.1 S/T<0.1和 长度为L，计算用透水层深度为T，则同时满足S/T<0.1和 S/L<0.1的为短板桩 的为短板桩， n=4； S/L<0.1的为短板桩，取n=4；如果不能同时满足或都不满 则视为长板桩， n=2。 足，则视为长板桩，取n=2。 直线展开法把地下轮廓线垂直段展开为相同效应的水平 轮廓，再按线性关系求各点的渗透水头。 轮廓，再按线性关系求各点的渗透水头。

⑶流网法： 流网法： 图解法，适用于均质和非均质地基， 图解法，适用于均质和非均质地基，不同的地下轮廓 布置。 布置。 ⑷改进阻力系数法： 改进阻力系数法： 较精确的近似计算方法， 较精确的近似计算方法，但不能解决非均质地基渗流 问题。 问题。 ⑸有限单元法和电拟试验法用于地基条件较复杂时。 有限单元法和电拟试验法用于地基条件较复杂时。 规范中推荐采用改进阻力系

数法和流网法作为求解土 基上闸基渗透压力的基本方法。复杂土基上重要水闸， 基上闸基渗透压力的基本方法。复杂土基上重要水闸，应 采用数值计算法求解。 采用数值计算法求解。 岩基上水闸的渗透压力， 岩基上水闸的渗透压力，采用全截面直线分布法计算 。

⒊改进阻力系数法 （1）计算原理 把闸基的渗流区域按可能的等水头线划分为几 个典型流段，根据渗流连续性原理， 个典型流段，根据渗流连续性原理，流经各流段的 渗流量相等，各段水头损失与其阻力系数成正比， 渗流量相等，各段水头损失与其阻力系数成正比， 各段水头损失之和等于上下游水头差。 各段水头损失之和等于上下游水头差。

改进阻力系数法计算图

⑵计算步骤 ①确定地基有效深度Te 确定地基有效深度Te Te<地基的透水深度 地基的透水深度T 则按Te计算； Te计算 若Te<地基的透水深度T，则按Te计算； Te>地基的透水深度 地基的透水深度T 则取Te=T计算。 Te=T计算 若Te>地基的透水深度T，则取Te=T计算。 ②分段并计算各段的阻力系数 按可能的等水头线划分为几个典型流段（进口段、 按可能的等水头线划分为几个典型流段（进口段、 出口段、水平段、内部垂直段） 出口段、水平段、内部垂直段） 按规范中基本公式计算各段的阻力系数，运用公 按规范中基本公式计算各段的阻力系数， 式时要正确计算T S1、S2等参数 等参数。 式时要正确计算T、S、S1、S2等参数。 由式（10-11）求出各段水头损失， ③由式（10-11）求出各段水头损失，初绘渗压 图；

④进行进、出口段水头损失修正 进行进、 齿墙不规则部位修正（当齿墙宽度

第五节 闸室的布置与构造

一．闸室结构布置 1.闸室结构 1.闸室结构 2.闸顶高程 闸顶高程， 2.闸顶高程，闸槛高程 3.闸孔总净宽 闸孔总净宽， 3.闸孔总净宽，闸孔孔径 4.底板型式 厚度、顺水流向长度、 底板型式、 4.底板型式、厚度、顺水流向长度、垂直水流方 向分段长度 5.闸墩型式 厚度、 闸墩型式、 5.闸墩型式、厚度、长度 6.闸门型式 闸门型式、 6.闸门型式、启闭机型式 7.胸墙结构 7.胸墙结构 8.工作桥 检修便桥、 工作桥、 8.工作桥、检修便桥、交通桥

二.底板： 底板： ⒈型式 （1）按底板与闸墩的连接方式分 整体式：闸墩和底

板浇筑成整体，有分段缝时缝设在闸墩上。 整体式：闸墩和底板浇筑成整体，有分段缝时缝设在闸墩上。 底板是传力结构，将荷载较均匀地传给地基。 →底板是传力结构，将荷载较均匀地传给地基。闸室整体性 较好，适用于松软地基。 较好，适用于松软地基。 分离式：底板与闸墩用沉陷缝分开。 分离式：底板与闸墩用沉陷缝分开。 闸墩传力，底板仅防渗抗冲， →闸墩传力，底板仅防渗抗冲，一般适用于岩基或压缩性小 的土基。 的土基。 （2）按底板的结构型式分 平底板 反拱底板 空箱式底板 等 整体式平底板用得最广泛。 整体式平底板用得最广泛。

底板型式

⒉布置

（1）整体式平底板 材料：（钢筋） ：（钢筋 材料：（钢筋）混凝土 高程：考虑运用、 高程：考虑运用、经济和地质条件确定 顺水流方向长度：需满足稳定、 顺水流方向长度：需满足稳定、强度及上部结 构布置要求， 构布置要求，一般与闸墩长度相同 厚度：根据地基条件、作用荷载和闸孔净宽等 厚度：根据地基条件、 因素， 因素，满足强度和刚度要求 垂直水流方向分段长度： 垂直水流方向分段长度： （2）分离式底板 材料： 材料：混凝土或浆砌石 厚度： 厚度：满足自身稳定要求

三.闸墩： 闸墩： 材料：混凝土（小型工程常用浆砌块石） ⒈材料：混凝土（小型工程常用浆砌块石） 闸顶高程： ⒉闸顶高程： 闸顶高程通常指闸室胸墙或闸门挡水线上游闸墩和闸墙 的顶部高程。应根据挡水和泄水两种运用情况确定。 的顶部高程。应根据挡水和泄水两种运用情况确定。 挡水时闸顶高程不低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位） 挡水时闸顶高程不低于水闸正常蓄水位（或最高挡水位） 加波浪计算高度与相应安全超高值之和； 加波浪计算高度与相应安全超高值之和； 泄水时闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位） 泄水时闸顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位） 与相应安全超高值之和。 与相应安全超高值之和。 水闸安全超高下限值（ ）：位于防洪 挡潮） 位于防洪（ 水闸安全超高下限值（m）：位于防洪（挡潮）堤上的 水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。 水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。 长度：与底板长度相同或比底板长度稍短， ⒊长度：与底板长度相同或比底板长度稍短，取决于上部 结构布置和闸门型式。 结构布置和闸门型式。 厚度：根据闸孔孔径、受力条件、 ⒋厚度：根据闸孔孔径、受力条件、结构构造要求和施 工方法等确定，平面闸门闸墩门槽处不宜小于0.4m 0.4m。 工方法等确定，平面闸门闸墩门槽处不宜小于0.4m。 外形：应使水流平顺、侧向收缩小，过流能力大。 ⒌外形：应使水流平顺、侧向收缩小，过流能力大。

闸墩布置示意图

四．闸门 ⒈宽度：与孔口一致 宽度： ⒉露顶式闸门顶部在可能出现的最高挡水位以上 应有0.3~0.5m的超高。 0.3~0.5m的超高 应有0.3~0.5m的超高。 ⒊型式：最常用的有平面闸门和弧形闸门。 型式：最常用的有平面闸门和弧形闸门。 ⒋布置：要考虑对闸室稳定、闸墩和地基的应 布置：要考虑对闸室稳定、

力以及对上部结构布置的影响。 力以及对上部结构布置的影响。

平面闸门示意图

弧形闸门示意图

五、分缝和止水 沉陷缝、伸缩缝：防止闸室因地基不均 沉陷缝、伸缩缝： 匀沉陷或温度变化而产生裂缝。 匀沉陷或温度变化而产生裂缝。每隔 15~30m设一道缝 设一道缝。 15~30m设一道缝。 止水：防渗，有水平止水和垂直止水。 止水：防渗，有水平止水和垂直止水。

闸室沉陷缝布置图

*水闸结构设计应根据结构受力条件及工程地质条件进行， 水闸结构设计应根据结构受力条件及工程地质条件进行， 其内容应包括： 其内容应包括： 1、荷载及其组合； 荷载及其组合； 2、闸室和岸、翼墙的稳定计算； 闸室和岸、翼墙的稳定计算； 3、结构应力分析 水闸结构设计时要校核土基所受压力是否超过其承载能 力；校核闸室沿地基表面的抗滑稳定性和闸室连同部分地基 的深层滑动可能性；计算闸基的沉降并考查其是否影响水闸 的深层滑动可能性； 的正常工作。在这些验算校核得到安全可靠的保证的前提下， 的正常工作。在这些验算校核得到安全可靠的保证的前提下， 再进行闸室各部分的内力计算和应力分析，并进行结构配筋。 再进行闸室各部分的内力计算和应力分析，并进行结构配筋。

第六节 闸室和闸基的稳定分析

一 荷载及荷载组合 1、荷载 基本荷载： ⑴基本荷载： 自重； ①自重； ②水重 ； ③相应于正常蓄水位和设计洪水位情况下的 静水压力 ； ④相应于正常蓄水位和设计洪水位情况下的 扬压力 ； ⑤相应于正常蓄水位和设计洪水位情况下的 波浪压力； 波浪压力； 土压力和泥沙压力； ⑥土压力和泥沙压力； 风压力、冰压力、土的冻胀力、 ⑦风压力、冰压力、土的冻胀力、其他出现 机会较多的荷载。 机会较多的荷载。

⑵特殊荷载： 特殊荷载： 相应于校核洪水位情况下水闸底板上的水重； ①相应于校核洪水位情况下水闸底板上的水重； 相应于校核洪水位情况下的静水压力； ②相应于校核洪水位情况下的静水压力； 相应于校核洪水位情况下的扬压力； ③相应于校核洪水位情况下的扬压力； 相应于校核洪水位情况下的波浪压力； ④相应于校核洪水位情况下的波浪压力； 地震荷载； ⑤地震荷载； 其他出现机会较少的荷载。 ⑥其他出现机会较少的荷载。

第七节 闸室的结构计算 →分解成若干部件进行计算 一、闸墩结构计算： 闸墩结构计算： 1.计算模型 计算模型： 1.计算模型： (1)平面闸门的闸墩 平面闸门的闸墩→ (1)平面闸门的闸墩→固定于底板的悬臂 梁→材料力学法 (2)弧形闸门的闸墩 一边固定、 弧形闸门的闸墩→ (2)弧形闸门的闸墩→一边固定、三边自 由的弹性矩形板→ 由的弹性矩形板→弹性力学法

2.主要荷载及荷载组合 2.主要荷载及荷载组合 ⑴主要荷载 结构自重； 结构自重； 水压力：纵向（顺水流方向），横向（ ），横向 水压力：纵向（顺水流方向），横向（垂 直水流方向）； 直水流方向）； 地震惯性力； 地震惯性力； 交通桥上车辆刹车制动力

⑵荷载组合 (a)正常或非常挡水时期 闸门全关。 正常或非常挡水时期， (a)正常或非常挡水时期，闸门全关。→主要核算 顺水流方向（纵向）的应力分布。 顺水流方向（纵向）的应力分布。 平面闸门：闸墩底部应力， 平面闸门：闸墩底部应力，门槽处应力 弧形闸门： 弧形闸门：闸墩牛腿及整个闸墩的应力 (b)正常或非常挡水时期 一孔检修，相邻孔过水。 正常或非常挡水时期， (b)正常或非常挡水时期，一孔检修，相邻孔过水。 闸墩两侧有水头差， →闸墩两侧有水头差，同时受到横向水压力和车 辆刹车制动力。 辆刹车制动力。 主要核算垂直水流方向（横向） →主要核算垂直水流方向（横向）应力分布 (c)正常挡水时期闸门全关 遭遇强震。 正常挡水时期闸门全关， (c)正常挡水时期闸门全关，遭遇强震。→主要核 算垂直水流方向（横向）的应力分布。 算垂直水流方向（横向）的应力分布。

⒊平面闸门的闸墩的应力分析步骤 计算边闸墩和中闸墩的形函数： ⑴计算边闸墩和中闸墩的形函数：墩底 水平截面形心位置和惯性矩Ix Iy，面积矩Sx Ix、 Sx、 水平截面形心位置和惯性矩Ix、Iy，面积矩Sx、 Sy。 Sy。

闸墩结构计算示意图

⑵计算墩底水平截面上的正应力与剪应力 顺水流方向（纵向）：最不利情况是闸门全关挡水、 ）：最不利情况是闸门全关挡水 ①顺水流方向（纵向）：最不利情况是闸门全关挡水、 闸墩承受最大上下游水位差。产生的水压力。 闸墩承受最大上下游水位差。产生的水压力。 边闸墩或受力不对称的中墩水平截面上有扭矩作用。 边闸墩或受力不对称的中墩水平截面上有扭矩作用。闸 墩边缘位于x 轴上点的最大扭剪力可近似为： 墩边缘位于x—x轴上点的最大扭剪力可近似为： 垂直水流方向（横向）： ）：最不利情况是一孔检修的情 ②垂直水流方向（横向）：最不利情况是一孔检修的情 况，此时该孔上下游检修闸门关闭而相邻孔过水。 →闸墩两 此时该孔上下游检修闸门关闭而相邻孔过水。 侧有水头差，同时受到横向水压力和车辆刹车制动力等荷载。 侧有水头差，同时受到横向水压力和车辆刹车制动力等荷载。 垂直截面上的应力计算（门槽处应力计算） ⑶垂直截面上的应力计算（门槽处应力计算） 对任一垂直截面位置，在任一高程取高度为1m 1m的闸墩作 对任一垂直截面位置，在任一高程取高度为1m的闸墩作 为脱离体，其顶面、底面上的正应力和剪应力分布已由⑵ 为脱离体，其顶面、底面上的正应力和剪应力分布已由⑵得 均属已知，由静力平衡条件可求出任一垂直截面上的N 出，均属已知，由静力平衡条件可求出任一垂直截面上的N、 M、Q，从而可以求出该垂直截面上的平均剪应力和平均正 应力。在门槽处截取脱离体（ 应力。在门槽处截取脱离体（取上游段闸墩或下游段闸墩都 可以），将其作为固结于门槽位置的悬臂梁， ），将其作为固结于门槽位置的悬臂梁 可以），将其作为固结于门槽位置的悬臂梁，同理可求得门 槽处垂

直截面上的应力。 槽处垂直截面上的应力。

二 . 底板结构计算（开敞式闸室整体式平底板） 底板结构计算（开敞式闸室整体式平底板） 常用方法：倒置梁法、反力直线分布法、 常用方法：倒置梁法、反力直线分布法、弹性地 基梁法。 基梁法。 各种算法都是以垂直水流方向截取的单宽板条作 为计算对象，简化为平面问题进行计算。 为计算对象，简化为平面问题进行计算。 倒置梁法忽视了闸墩处变位不等的重要因素， 倒置梁法忽视了闸墩处变位不等的重要因素，误 差较大，因此不宜在大、中型水闸设计中采用； 差较大，因此不宜在大、中型水闸设计中采用； 中型水闸，当地基为相对紧密度Dr≤0.5 Dr≤0.5的 大、中型水闸，当地基为相对紧密度Dr≤0.5的 砂土时，由于变形容易得到调整， 砂土时，由于变形容易得到调整，可用反力直线分 布法计算，当地基为粘性土或Dr>0.5的砂土时， Dr>0.5的砂土时 布法计算，当地基为粘性土或Dr>0.5的砂土时，可 采用弹性地基梁法计算。 采用弹性地基梁法计算。

1.倒置梁法 1.倒置梁法 ⑴计算模型及基本假定 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象， 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象， 把闸室底板作为固支于闸墩的连续梁进行计算。 把闸室底板作为固支于闸墩的连续梁进行计算。即 把闸墩作为底板连续梁的支座。 把闸墩作为底板连续梁的支座。 假定：a.地基反力在顺水流方向直线分布 假定：a.地基反力在顺水流方向直线分布 b.地基反力在垂直水流方向均匀分布 b.地基反力在垂直水流方向均匀分布 c.相邻闸墩间无任何相对位移 c.相邻闸墩间无任何相对位移 倒置梁法计算十分简便， 倒置梁法计算十分简便，但假定地基反力在横向 为均匀分布与实际情况不符， 为均匀分布与实际情况不符，而且支座反力与闸墩 铅直荷载也不相等，故只能在小型水闸中采用。 铅直荷载也不相等，故只能在小型水闸中采用。

图9-26 倒置梁法及反力直线分布法简图

图9-27 分离式底板接缝型式

用偏心受压公式计算纵向（顺水流方向） 用偏心受压公式计算纵向（顺水流方向） 地基反力。 地基反力。 ②取横向单宽板条，按倒置连续梁计算内 取横向单宽板条， 力并进行配筋。 力并进行配筋。

⒉反力直线分布法 ⑴计算模型及基本假定 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象， 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象， 把闸墩当作底板的已知荷载进行计算。 把闸墩当作底板的已知荷载进行计算。 (a)地基反力在顺水流方向直线分布 地基反力在顺水流方向直线分布。 假定 (a)地基反力在顺水流方向直线分布。 (b)地基反力在垂直水流方向均匀分布 地基反力在垂直水流方向均匀分布。 (b)地基反力在垂直水流方向均匀分布。 (c)把闸墩当作底板的已知荷载 把闸墩当作底板的已知荷载， (c)把闸墩当作底板的已知荷载，闸墩对底板 无约束，底板可以自由变形。 无约束，底板可以自由变形。 中型水闸，当地基为相对紧密度Dr≤0.5 Dr≤0.5的 大、中型水闸，当地基为相对紧密度Dr≤0.5的 砂土时，可用反力直线分布法计算。 砂土时，可用反力直线分

布法计算。

⑵计算步骤 用偏心受压公式计算纵向（顺水流方向） ①用偏心受压公式计算纵向（顺水流方向）地 基反力。 基反力。 取横向单宽板条，计算不平衡剪力⊿ ②取横向单宽板条，计算不平衡剪力⊿Q。 *式中假定不平衡剪力⊿Q的方向向下，如其计算结 式中假定不平衡剪力⊿ 的方向向下， 果为负值，说明⊿Q的实际方向向上。 果为负值，说明⊿ 的实际方向向上。 对不平衡剪力进行分配。不平衡剪力⊿ ③对不平衡剪力进行分配。不平衡剪力⊿Q应由 闸墩和底板共同承担。 闸墩和底板共同承担。

④计算作用在底板上的荷载 分配给闸墩的不平衡剪力连同包括上部结构的 闸墩重力可示为集中力作用在梁上， 闸墩重力可示为集中力作用在梁上，将分配给底板 的不平衡剪力转化为均布荷载， 的不平衡剪力转化为均布荷载，则作用在底板梁上 的均布荷载为： 的均布荷载为： 均布荷载q=q3+地基反力q4 水重q2′ q1q=q3+地基反力q4q2′均布荷载q=q3+地基反力q4-水重q2′-q1Q2/2L′。 ⊿Q2/2L′。 计算底板内力并进行配筋。 ⑤计算底板内力并进行配筋。

⒊弹性地基梁法 ⑴计算模型及基本假定 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象， 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象， 按平面应变的弹性地基梁， 按平面应变的弹性地基梁，利用静力平衡条件及底 板与地基的变形协调条件， 板与地基的变形协调条件，计算地基反力和底板内 力。 (a)地基反力在顺水流方向直线分布 地基反力在顺水流方向直线分布。 假定 (a)地基反力在顺水流方向直线分布。 (b)地基反力在垂直水流方向呈弹性 地基反力在垂直水流方向呈弹性（ (b)地基反力在垂直水流方向呈弹性（曲 分布，为待求未知数。 线）分布，为待求未知数。 (c)把闸墩当作底板的已知荷载 把闸墩当作底板的已知荷载， (c)把闸墩当作底板的已知荷载，闸墩对 底板无约束，底板可以自由变形。 底板无约束，底板可以自由变形。 当地基为粘性土或Dr>0.5的砂土时， Dr>0.5的砂土时 当地基为粘性土或Dr>0.5的砂土时，可采用弹 性地基梁法计算。 性地基梁法计算。

闸底板结构计算图

⑵计算步骤 用偏心受压公式计算纵向（顺水流方向） ①用偏心受压公式计算纵向（顺水流方向）地基 反力。 反力。 取横向单宽板条，计算不平衡剪力⊿ ②取横向单宽板条，计算不平衡剪力⊿Q。与反 力直线分布法中相同。 力直线分布法中相同。 ③对不平衡剪力进行分配。不平衡剪力⊿Q应由 对不平衡剪力进行分配。不平衡剪力⊿ 闸墩和底板共同承担。与反力直线分布法中相同。 闸墩和底板共同承担。与反力直线分布法中相同。 计算作用在底板(弹性基础梁) ④计算作用在底板(弹性基础梁)上的荷载 分配给闸墩的不平衡剪力连同包括上部结构的闸 墩重力可示为集中力作用在梁上， 墩重力可示为集中力作用在梁上，将分配给底板的 不平衡剪力转化为均布荷载， 不平衡剪力转化为均布荷载，则作用在底板梁上的 均布荷载为：均布荷载q=扬压力q3 水重q2′ q=扬压力 q2′均布荷载为：均布荷载q=扬压力q3 -水重q2′-底 板自重q1 Q2/2L′。 q1板自重q1-⊿Q2/2L′。此时地基反力的横向分布为 待求未知荷载。 待求未知荷

载。 计算底板内力并进行配筋。 ⑤计算底板内力并进行配筋。

注意：规范7.5.4规定，当采用弹性地基梁法时， 7.5.4规定 注意：规范7.5.4规定，当采用弹性地基梁法时， 可不计闸室底板的自重， 可不计闸室底板的自重，但当作用在基底面上的均 布荷载为负值时，则仍应计及底板自重的影响， 布荷载为负值时，则仍应计及底板自重的影响，计 及的百分数以使作用在基底面上的均布荷载值等于 为限度确定。 0为限度确定。 注意： 注意： (a)如果计算对象包括直接挡土的边墩， (a)如果计算对象包括直接挡土的边墩，则侧向 如果计算对象包括直接挡土的边墩 土压力、 土压力、侧向水压力等引起的弯矩对弹性地基梁也 有影响。在有些水闸工程设计中，从安全考虑， 有影响。在有些水闸工程设计中，从安全考虑，当 弯矩使梁内力减小时，考虑弯矩计算值的50% 50%， 弯矩使梁内力减小时，考虑弯矩计算值的50%，使 梁内力增加时，考虑弯矩计算值的100% 100%。 梁内力增加时，考虑弯矩计算值的100%。

具体算法及其理论假定要适应底板及地基的具体条件： 具体算法及其理论假定要适应底板及地基的具体条件： 对于土基上的水闸的整体式平底板： ⅰ1. 对于土基上的水闸的整体式平底板： (a)当地基可压缩层 厚度为T 很厚（ 当地基可压缩层（ (a)当地基可压缩层（厚度为T）很厚（即厚度远大于梁 的最大水平尺寸）时（T/L′>2）可将地基视为半无限弹性 的最大水平尺寸） T/L′>2） 体进行计算。 体进行计算。 (b)当地基可压缩层较薄时 T/L′<0.25） 当地基可压缩层较薄时（ (b)当地基可压缩层较薄时（T/L′<0.25）→可按反力 与地基变形成正比的文克尔假定（即基床系数法）进行计算。 与地基变形成正比的文克尔假定（即基床系数法）进行计算。 (c)当地基可压缩层厚度与梁的最大尺寸同量级时 (c)当地基可压缩层厚度与梁的最大尺寸同量级时 T/L′=0.25– （T/L′=0.25–2）可按有限深弹性地基梁用链杆法进行计 算。 ⅱ2.对于岩基上水闸的整体式平底板的应力分析 对于岩基上水闸的整体式平底板的应力分析， ⅱ2.对于岩基上水闸的整体式平底板的应力分析，可按基床 系数法计算。这是因为岩基弹性模量较大， 系数法计算。这是因为岩基弹性模量较大，其单位面积上的 沉降变形与所受压力之间的关系比较符合文克尔的假定。 沉降变形与所受压力之间的关系比较符合文克尔的假定。

*文克尔假定下的基础梁： 文克尔假定下的基础梁： 假定地基单位面积上所受的压力与该单位面积上的地基 沉降成正比。按此假定， 沉降成正比。按此假定，基底应力值计算显然未考虑基础范 围以外的地基变形的影响，即边荷载并不引起梁的内力； 围以外的地基变形的影响，即边荷载并不引起梁的内力；同 在文克尔假定下，当全梁受均布荷载q 时，在文克尔假定下，当全梁受均布荷载q时，地基反力也 均匀分布，它的集度p就等于均布荷载集度q 均匀分布，它的集度p就等于均布荷载集度q，因此基础梁并 不弯曲，梁截面上并不发生弯矩。 不弯曲，梁截面上并不发生弯矩。 具体计算时可以采用查表法， 具体计算时可以采用查表法，先计算出柔度系数 然后查表（《水工设计手册（1）》得弯矩系数，然后计 然后查表（ 水工设计手册（ 得弯矩系数， 算弯矩。 算弯矩。 *半无限深弹性地基梁： 半无限深弹性地基梁： 先计算出柔度系 然后查表（ 水工设计手册（ 得弯矩系数， 然后查表（《水工设计手册（1）》得弯矩系数，然后计 算弯矩。需考虑全梁受均布荷载、梁上受弯矩荷载、 算弯矩。需考虑全

梁受均布荷载、梁上受弯矩荷载、梁上受 集中荷载、集中边荷载、均布边荷载的情况。 集中荷载、集中边荷载、均布边荷载的情况。

*有限深弹性地基梁： 有限深弹性地基梁： 先计算出柔度系数 然后查表《水闸设计（上册） 然后查表《水闸设计（上册）》，华东水利学院编得地 基反力系数，然后计算弯矩。 基反力系数，然后计算弯矩。 在分析底板应力时，底板自重q1 q1的取值也应根据地基的 在分析底板应力时，底板自重q1的取值也应根据地基的 具体情况确定。新规范指出： 原规范规定， 具体情况确定。新规范指出：“原规范规定，在分析底板应 力时，应根据不同的地基情况，分别考虑底板自重对其应力 力时，应根据不同的地基情况， 的影响，即在粘性土地基上， 的影响，即在粘性土地基上，可采用底板自重的 50%~100%，在砂性土地基上可不计底板的自重。 50%~100%，在砂性土地基上可不计底板的自重。经分析 认为，这种考虑方法是不够全面的， 认为，这种考虑方法是不够全面的，因为水闸闸室底板绝大 多数是挖埋式，底板自重远小于基坑开挖前的原压荷载， 多数是挖埋式，底板自重远小于基坑开挖前的原压荷载，由 底板自重引起的地基沉降是基坑开挖回弹后的再压缩， 底板自重引起的地基沉降是基坑开挖回弹后的再压缩，属于 弹性压缩的性质，不象排水固结那样需要较长的时间， 弹性压缩的性质，不象排水固结那样需要较长的时间，弹性 变形可在很短时间内完成， 变形可在很短时间内完成，因此不论是粘性土地基还是砂性 土地基，都可以不考虑底板自重对其的影响， 土地基，都可以不考虑底板自重对其的影响，但当不计底板 自重时致使作用在底板基底面上的均布荷载为负值时， 自重时致使作用在底板基底面上的均布荷载为负值时，则仍 应计及底板自重的影响， 应计及底板自重的影响，计及的百分数以使作用在基底面上 的均布荷载值等于零为限度。 的均布荷载值等于零为限度。” 闸门

组成： 1）挡水门体部分 用于开关和调节孔口大小 的挡水体，通常称闸门或门叶 2）埋固构件部分 是预埋在闸墩和胸墙内的 固定构件，如支承行走埋设件、止水埋设件 和护砌埋设件等 3）启闭设备部分 包括连接闸门和启闭机的 螺杆或钢丝绳索和启闭机等

分类：工作闸门（主闸门或控制闸门） 事故闸门 （快速闸门） 检修闸门 按结构型式分为： 平面闸门、弧形闸门和其他型式闸门

平面闸门： 优点：1）门体结构较为简单，便于制造加 工、安装和运输 2）闸墩长度较短 3）闸门可吊出孔口，便于检修维护 和在各孔间互换，并可兼作检修闸门。 缺点： 1）启门时门体底部须提出最高泄水 位，故工作桥的排架较高。 2）启门力较大，从而使启门设备的 造价较高。

（四）自动翻板闸门

（五）浮体闸

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