船闸设计计算书.docx

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1、船闸设计计算书目录一、 设计基本资料2二、 船闸总体规划3三、 船闸输水系统型式选择及水力计算6四、 结构设计6五、 设计中应注意的问题15指导老师：拾兵组长：王桂兰 组员：刘邑雨金恒张建张俊杰一 设计基本资料1 经济资料（1）建筑物设计等级：某二级船闸，其闸门，闸首，闸室等主要结构按二级标准设计，导航墙，靠船码头等按三级标准设计，临时建筑物按四级标准设计。（2）货运量：2009年过闸货流2100万t，其中上行1000万t，下行1100万t，年设计通过能力为2100万t。（3）通航情况：通航期N=360d/年，客轮，工作轮过闸坝数n0=5，舶载重量系数a=0.83。月不均匀系数=1.1，船闸昼

2、夜工作时间t=22h。（4） 设计船型：见表1-1表1-1 设计船型船型马力（匹）驳船尺度（m）船队尺度（m）一顶+2*2000t3707514（2.62.8）18514（2.62.8）一顶+2*1000t2706210.6（2.02.2）151.510.6（2.02.2）一拖+12*100t25024.855.241.85321.55.241.852. 水文与气象资料（1）特征水位及水位组合：见表1-2和表1-3表1-2 特征水位表 表1-3水位组合表特征水位上游下游校核洪水位23.518.5设计洪水位21.016.0最高通航水位20.015.1最低通航水位14.514.0校核低水位13.0

3、计算工况上游水位（m）下游水位（m）设计情况20.014.0校核情况22.515.1校核情况21.013.5检修情况20.015.5（2）气象资料：降雨量主要影响施工设计（略）；气温主要影响施工设计及通航期长短，此处冰冻不影响航速，最多风向为东南风，设计8级风。风速V=20.8m/m，校核10级风，V=25.6m/s。3地质资料及回填土资料回填土的实验结果如表1-4所示，地基土的物理力学指标如表1-5所示。表1-4回填土料土工试验天然含水量W（%）土粒比重G天然干重度土壤分类击实试验抗剪强度渗透系数（cm/s）击实标准最大干重度最优含水量控制干重度粘聚力内摩擦力25.22.7515.0粉砂土2

4、0.0181416.51.6266.010-6表1-5地基土物理力学特性土层标高土壤名称标准贯入天然含水量天然重度干重度比重空隙比孔隙率饱和度抗剪强度压缩试验渗透系数粘聚力内摩擦角压缩系数压缩模量12.08.3亚粘土626.518.514.62.72460.858460250.02475003.2910-48.3-1.9粘土3419.020.917.62.74360.5693126270.01182861.2110-6-1.9-16.0粘土4317.320.717.62.74360.5586155330.01885006.910-64地震根据地震基本烈度区划图，该地区基本烈度为6度，不进行抗震

5、设计。5.交通及建筑材料供应情况水运，公路均直达工地，运输方便。钢材供应充足，由南京发货，水泥，石料均由安徽北部提供，水运而来，价格便宜。木材较缺，需由福建。江西运来，供应有限。二. 船闸总体规划1 船闸规模根据设计船型资料，考虑1顶+2*2000t船队一次过闸，1顶+2*1000t船队两排并列一次过闸，一顶2*1000t与1拖12*100t解队并排过闸三种组合，其计算结果如表1-6所示。表1-6船闸基本尺度计算表单位（m）组合情况船队尺度富裕长度有效长度船队宽度富裕宽度有效宽度1顶+2*200018513.1198.114.01.2615.261顶+2*1000t16011.6171.621

6、.21.3622.551顶2*1000t1拖12*100t172.17.16179.321.11.3422.34综合以上三种组合情况计算结果，取闸室有效长度lc=200m,考虑镇静长度10m，则闸室长度取210m。闸室的有效宽度Bc=23m，由最大船舶吃水得槛上水深Hc1.62.8=4.48m,考虑到二级航道标准及预留一定的富裕，取槛上水深Hc=5.0m，则闸室尺度为210m23m5m.船闸最小过水断面的断面系数n=23521.22.8=1.941.52.0,符合要求.2.各部分高程确定上游引航道底高程=上游设计最低通航水位引航道最小水深=14.5-5.0=9.5m.上游导航建筑物顶高程=上游

7、设计最高通航水位+超高（空载干舷）=20.0+2.5=22.5m.上闸室首门顶高程=上游校核洪水位+安全超高=23.5+0.5=24.0m.当门前产生立波时，上闸首门顶高程=上游设计洪水位+H0+2Hw+安全超高=21.0+0.19+0.72+0.5=22.41m，上述两者取最大值，取闸门顶高程为24.0m.上式中H0为波浪中心线超过静水位高度，2Hw为波高，2Lw为波长，可按下式计算：H02Hw22Lw, 2Hw=, 2Lw=式中：H为闸前水深，H=21.0-9.5=11.5m;W为计算风速，W=20.8m/s;D为吹程,与闸前水面宽度有关，近似取D=1km.经计算：2Hw=0.72m,2L

8、w=8.77m, H0=0.19m. 上闸首墙顶高程=门顶高程+结构安装高度=24.0+1.0=25.0（m）,取与邻近挡水建筑物高程一致为25.5m.上闸首门槛高程=上游设计最低通航水位-门槛水深=14.5-5.0=9.5（m）.闸室底高程=下游设计最低通航水位-闸室设计水深=14.0-5.0=9.0（m）.闸室墙顶高程=上游设计最高通航水位+超高（空载干舷）=20.0+2.5=22.5（m）.墙顶设1.0m胸墙，则实体墙顶高程取21.5m.下闸首门顶高程=上游设计最高通航水位+超高=20.0+0.5=20.5（m）.下闸首墙顶高程=门顶高程+结构安装高度=20.5+1.0=21.5（m）.

9、下闸首门槛高程=下游设计最低通航水位-门槛水深=14.0-5.0=9.0（m）.下游引航道底高程=下游设计最低通航水位-引航道最小水深=14.0-5.0=9.0（m）.下游导航建筑物顶高程=下游设计最高通航水位+超高（空载干舷）=15.1+2.5=17.6（m）.船闸各部分高程如下图所示:3引航道型式及尺度确定根据地形条件、开挖工程量等，引航道型式采用不对称式。（1）引航道长度： 导航段：l1lc, lc为顶推船队全长，1顶+2000t级船队长lc=185m,取l1=190m. 调顺段：l2（1.52.0）lc=（277.5370）m,取l2=300m. 停泊段：l3lc（主要考虑拖带船队）3

10、21.2，取l3=325m.过度段：l410B, B为引航道宽度与航道宽度之差，二级航道宽为70m，引航道宽由计算为70m,则B=70-70=0，l4=0.制动段：对通行顶推船队的船闸，其制动段长度可按式l5=lc估算，当船队进入口门航速为2.54.5m/s时，=2.54.5，取=3.0，则l5=3.0185=555（m）.引航道总长=l1+l2+l3+l4+l5=190+300+325+0+555=1370（m）.（2）引航道宽度：考虑到河流上船舶较多，取两侧靠船，设计最大船宽bc=14m,一侧等候过闸的船队总宽bc1=14m,另一侧等候过闸的船队宽度bc2=14m,富裕宽度b=bc,则B0

11、=bc+bc1+bc2+2b=14+14+14+214=70m，取引航道宽度为70m.（3）引航道水深：引航道水深应满足H0T1.41.5，其中T为设计最大船队满载吃水，取T=2.8m,则H01.52.8=4.2m,取引航道水深H0=5.0m.4.船闸通过能力（1）进出闸时间：船队进出闸时间，可根据其运行距离和进出闸速度确定。对单向过闸和双向过闸方式应分别计算。双向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出闸距离是船队自闸室内停泊处至双向过闸靠船码头的距离。单向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，出闸时，是船队自闸室内停泊处至船尾驶离闸门之间的距离。

12、其距离可分别按下式近似确定： 单向进闸：L1=Lc1+1 单向出闸：L1=Lc1+1 双向过闸：L2=L2=Lc1+2+l1+l2式中：Lc为闸室有效长度200m; 1、1、2为系数，可取1=0.4，1=0.1，2=0,1；l1为导航段长度190m; l2为调顺段长度300m.将以上数值代入上式中，则L1=280m, L1=220m, L2=L2=710m. 根据船闸设计规范查得单向进闸速度V1=0.5m/s，单向出闸速度V1=0.7m/s,双向进闸速度V2=0.7m/s，双向出闸速度V2=1.0m/s.进出闸时间可按下式计算： 单向进闸：t1=L1/V1=280/0.5=9.33(min)

13、单向出闸：t4=L1/V1=220/0.7=5.24(min)双向进闸：t1=L2/V2=710/0.7=16.90(min)双向出闸：t4=L2/V2=710/1.0=11.83(min)（2）开启、关闭闸门时间t2：闸门启闭时间与闸门型式和闸门型式和闸首口门宽度有关，当闸首口门宽为2034m时，t2约为23min,取t2=2min.（3）闸室灌泄水时间t3：船闸灌泄水时间与水头、输水系统型式、闸室尺度等有关，取t3=8min.（4）船队进出闸间隔时间t5:取 t5=5.0min.（5）过闸时间：单级船闸一次过闸时间可按下式计算： T=12(T1+T22)式中：T1为单向一次过闸时间, T1

14、=t1+4t2+2t3+t4+2t5=9.33+42+28+5.24+25.0=48.57min; T2/2为双向一次过闸时间，T2/2=t1+2t2+t3+t4+2t5=16.90+22.0+8+11.83+25.0=50.73min. 过闸时间：T=12(T1+T22)= 1248.57+50.73=49.65（min） 日平均过闸次数：n=60T=226049.65=26.6,取n=26（6）年通过能力按下式计算：P=(n-n0)NG 式中：G为一次过闸平均吨位，根据运量预测，一顶+22000t船队约占30%，二列一顶+21000t船队约占50%，一顶+21000t+一拖+12100t船

15、队约占20%，则 G=400030%+400050%+320020%=3840（t） P=(26-5) 3603840满足通过能力要求。三船闸输水系统型式选择及水力计算1. 船闸输水系统型式选择（1）集中输水系统和分散输水系统选择判别系数 采用集中输水系统，结合已建船闸的输水型式采用环形短廊道输水。根据船闸输水系统设计规范集中式输水系统的布置原则，可初步确定输水系统的尺寸。1) 输水廊道的进口输水廊道的进口应布置在水下一定深度，一般低于设计最低通航水位以下0.51.0以上，以保证廊道进口顶部不产生负压，避免输水时吸入空气使进入闸室的水流掺气而加剧水流的紊乱。为减少水流进口的损失，在廊道进口修圆

16、，修圆半径为（0.10.5）（为输水廊道进口宽度），取0.5。2) 输水廊道的弯曲段廊道弯曲段的主要设计任务是选择合适的曲率半径，特别是内侧曲面的曲率半径。根据规范，取进口转弯段内侧曲率半径1.5，外侧6.5，转弯中心线4；出口转弯段内侧曲率半径1.5，外侧6.5，转弯中心线4。3) 输水廊道的出口为减小输水廊道出口的水流流速，扩大水流对冲面积增加消能效果，并减少出口损失，廊道出口断面面积取阀门断面面积的1.5倍（6）。为使出流均匀增加消能效果，在转弯的起点即开始扩大并增设导墙。导墙的位于廊道正中而略偏向内侧0.8。为使廊道出口处水流平稳，增加对冲消能的效果，并提高廊道内侧曲面的压力，廊道出口

17、淹没水深通常上闸首大于1.02.0，下闸首应大于0.51.5。4) 输水廊道的直线段在廊道的转弯段之间，应有一定的直线段长度，主要是为了使阀门后水流能够得到充分扩散，同时便于布置输水阀门和检修阀门。直线段的长度一般为（1.32.5），取9.0m。 （2）消能工选择集中输水系统消能工的布置应使水流能够充分消能和均匀扩散，并不妨碍输水系统的泄流能力。根据后面水力计算中求出的流速和水头，查规范可采用简单消能工。选用消力槛消能。2. 船闸水力计算 输水廊道断面面积式中：计算水域面积 21023=4830设计水头 取5.0阀门全开时输水系统的流量系数，可取0.60.8，取0.7系数，锐缘平板阀门=0.7

18、时，取0.56可取0.60.8，取0.8闸室灌水时间，取8.0则； 输水系统的阻力系数和流量系数流量系数 式中：时刻t时的输水系统流量系数时刻t时阀门开度时的阀门局部阻力系数，可按表阀门井或门槽的损失系数，平面阀门取0.1，这里用0.12（两个门槽）阀门全开后输水系统总阻力系数输水系统总阻力系数包括进口、进口弯、出口弯、扩大、出口等的局部阻力系数和沿层摩阻损失的阻力系数，即各局部阻力系数可按船闸输水系统设计规范附录A表，其中：对于边缘微带圆弧形的进口时为0.20.25，取0.25进口转弯可由公式计算，其中为转角（），为系数与廊道的形状及转弯的曲率半径有关，当时，可查得=0.37，则=0.37可

19、用上面的方法求得，为0.37可用公式计算，式中、为前后计算断面的面积分别为43.5和6.53.5，为系数，与圆锥顶角有关，由几何关系可知为，则查表得=0.13，则可以求出=0.015对于多支孔出口，为0.70.9，需将出口处的阻力系数换算为阀门处廊道断面的阻力系数乘以，则当出口阻力系数为0.8时实际阻力系数为0.35忽略沿层阻力的影响，取=0则 =0.25+0.37+0.37+0.015+0.35+0=1.355当阀门全开时 =0.81 输水阀门开启时间式中：系数，对锐缘平板阀门取0.725输水阀门处廊道断面面积 =22.43波浪力系数，当船舶（队）长度接近闸室长度时，取1船舶（队）排水量，计

20、算阀门开启时间时用单船220001.3=5200 t船舶允许系缆力，按船闸输水系统设计规范表，取40初始水位时闸室的横断面积523=115船舶（队）进水横断面积2.8140.92=70.56，其中0.9为船舶断面系数则： 闸室输水时间闸室输水时间应根据确定的流量系数和阀门开启时间核算式中：闸室水域面积 23023=5290阀门全开时输水系统的流量系数，取0.8输水阀门处的断面面积22.43系数，按表，取0.53阀门的开启时间，3.5 则：3. 闸室输水水力特征曲线船闸的水力特征曲线包括流量系数与时间的关系曲线、闸室水位与时间的关系曲线、流量与时间的关系曲线、能量与时间的关系曲线、比能与时间的关

21、系曲线以及闸室与上下游引航道断面平均流速与时间的关系曲线。计算公式可参见船闸输水系统设计规范附录C中的有关规定，具体计算过程可以编程计算。将计算结果绘成水力曲线如下：（1）流量系数与时间的关系曲线流量系数可由公式计算，其中可由阀门的开启度变化确定。计算结果见流量系数与时间关系曲线。（2）闸室水位与时间关系曲线当忽略阀门开启过程惯性水头的影响时，阀门开启过程中任一时刻段末的水头可按下式计算：则闸室水位可用上游水位水头，计算结果如下图：（3）流量与时间关系曲线流量与时间关系曲线可通过下列公式计算： 其中，为时刻t的惯性水头，对集中输水系统可忽略不计。具体计算结果见下图： （4）能量与时间关系曲线能

22、量与时间关系曲线可由下式计算（5）比能与时间的关系曲线比能与时间的关系曲线可由下式计算：计算结果见下图：（6）流速与时间关系曲线灌泄水过程各时刻的闸室与引航道断面平均流速可按下式计算：计算结果见下图：四闸阀门及启闭机型式选择上、下闸首结构选用整体式结构，闸室结构选用钢筋混凝土重力式，上、下游翼墙选用浆砌块石重力式，上、下闸门均选用人字门，阀门选用平板阀门，人字闸门选用卧式液压活塞杆式启闭机，平板阀门选用液压式启闭机。五结构设计船闸结构设计包括闸首结构结构和闸室结构设计计算，主要进行了上闸首结构稳定计算。具体计算过程如下：1.荷载计算计算情况选用运用情况，上游水位20.0m，下游水位14.0m。

23、（1）上闸首自重。上闸首分为三段，门前段长2.3m，门龛段长15.2m，门后段长9.0m。闸首自重分段分块计算，刚劲混凝土重度=25kN/m3。其第段自重计算结果如表1-7所示，空箱及廊道等挖空部分自重及力矩以负值表示。限于篇幅，第、第段自重仅将其计算结果列于表1-8。表1-7 上闸首自重结果计算表（段，L3=9.0m）编号部位自重力自重对下游墙面自重对边墩内侧算式W1（kN）L2（m）M（kN.m）L2（m）M（kN.m）1边墩9.025.5259.09.1（25.5-9.0）33783.754.50152026.884.55153716.062底板5.59.02520.69.0（9.0-5

24、.5）16222.504.5073001.253廊道9.012.025（/46.52-/41.52-1.02.0）（12.0-9.0）-2205.195.58-12310.544.22-9310.12255.01.0（12.0-9.0）-375.04.10-1537.500.50-187.504空箱214.025.5257.03.5（25.5-14.0）-7043.757.95-55997.814.60-32401.25空箱314.025.5257.04.2（25.5-14.0）-6452.503.30-27893.254.60-38881.50合计31928.81127289.0372935

25、.69上闸首结构图表1-8 上闸首自重计算主要结果编号自重（kN）自重对下游墙面的力矩（kN.m）自重对边墩内侧的力矩（kN.m）一侧边墩的自重（kN）半底板自重（kN）11298.75287373.0629180.106660.724738.0050817.06825269.3782047.0222786.8128039.2531928.81127289.0372935.6915706.3116222.50注：以上为闸首一半自重。（2）上闸首水重。上闸首水重包括廊道水重及底板水重，可分段列表计算。限于篇幅先仅将结果列于表1-9。表1-9 水重计算结果汇总编号水重（kN）水重对下游墙面的力矩（

26、kN.m）水重对边墩内侧的力矩（kN.m）边墩水重（kN）底板水重（kN）2837.6372933.6260.382777.2521804.03377115.965716.201902.4819901.556235.4829773.144471.071152.075083.00注：以上为闸首一半水重。（3）纵向土压力计算，作用于闸首边墩上平行于船闸轴线的轴线的纵向土压力按静止土压力计算，静止土压力系数取主动土压力系数的1.35倍。地下水位以上土的重度可按下式计算： =d（1+） （4-30）由回填土资料，d=16.5 kN/m3，W=20%，得=19.8 kN/m3，内摩擦角上=26。主动土压

27、力系数ka1=0.3905，静止土压力系数k01=0.5272；水下土的重度=10.4 kN/m3，内摩擦角下=24，主动土压力系数ka2=0.4217，静止土压力系数k02=0.5693；饱和重度饱=20.4 kN/m3，地面活荷载4.0Pa。作用于闸首上游端面的土压力包括上游翼墙墙后填土对闸首边墩的土压力及作用于底板上的土压力。作用于边墩上的土压力强度列表计算如下：表1-10 边墩土压力强度编号高程（m）法向应力算式法向应力（kPa）土压力强度（kPa）022.544.000.52727=2.11121.54+19.8（22.5-21.5）23.800.527223.80=12.55220

28、.023.90+19.8（21.5-20.0）53.500.527253.50=28.21（水上）0.569353.50=30.64（水下）316.553.50+10.4（20.0-16.5）89.900.569389.90=51.1849.589.90+10.4（16.5-9.5）152.700.5693162.70=92.63将翼墙的自重及翼墙上的填土重简化为在下部地基土上的超载，其中浆砌石重度浆=24 kN/m3，钢筋混凝土重度混凝土=25 kN/m3。地下水位以上填土重度为19.8 kN/m3，地下水位以下填土重度为20.4 kN/m3。经计算翼墙自重为1561.8kN；翼墙上的回填土

29、自重力1711.90kN，作用于翼墙前趾上的水重W=（20.0-9.5）2.510.0=252.5（kN），作用于翼墙上的扬压力P扬=10.0（20.0-8.1）12.96=1499.4（kN）。故作用于翼墙底部（8.1高程）处的荷载强度q=（1561.8+1711.9+262.5-1499.4）/12.6=161.6（kPa）。高程8.1出土压力强度：e8-3=0.5693161.2=92.0（kPa）高程5.5出土压力强度:e5-5=0.5693161.6+10.4（8.1-5.5）=107.4（kPa）闸首上游端面边墩土压力强度分布作用于中间底板部分的土压力强度： e5-5=0.5693

30、10.4（9.5-5.5）=23.68（kPa）作用于闸首边墩上的纵向土压力应分块计算，翼墙上的填土对闸首的纵向土压力，可将其作用面积简化为等面积矩形，其土压力作用点近似作用于土压力强度图形的形心位置。其计算结果见表1-11。表1-11 上闸首上游土压力及力矩计算表（半闸首）编号高程（m）土压力强度土压力算式P1（kN/m）作用宽度（m）合力（kN）距下游端0-0轴的距离L1（m）对下游端面0-0轴的力矩 M1（kN.m）122.521.52.1112.550.5（2.11+12.55）（22.5-21.5）7.338.5062.3116.381620.64221.520.012.5528.2

31、10.5（12.55+28.21）（21.5-20.0）30.578.14248.8415.153769.93320.016.530.4651.180.5（30.64+51.18）（20.00-16.5）142.876.94991.5212.612493.15416.59.551.1892.630.5（51.18+92.63）（16.5-9.5）503.343.801912.697.1613694.8658.15.592.0107.40.5（92.0+107.4）（8.1-5.5）259.2011.601006.721.273818.5369.55.5023.680.523.68（9.5-5.

32、5）47.369.0426.241.33566.90合计6648.3235364.01注：0-0轴为上闸首下游端面与地面的交界线作用于上闸首下游端面上的土压力计算方法同作用于闸首上游端面的土压力计算，主要包括闸墙墙后填土对边墩的纵向土压力及作用于闸首底板上的纵向土压力。上闸首下游端面的地下水位由墙后排水管高程决定。排水管进口布置于上闸首与闸室交界处，拍书馆出口置于下闸首末端空箱内，坡度取1:200。闸室长210m，下闸首长27m，出口高程取14.6m，则计算得排水管进口高程为15.8m，上闸首下游端面土压力强度分布见图1-14。上闸首下游端面土压力强度分布作用于边墩上的土压力强度计算结果如表1

33、-12所示，为安全起见，闸首边墩下游端填土面上不考虑活荷载作用。为简化计算，将闸墙自重及闸墙上的填土简化为作用在下部地基土上的超载进行计算。经计算，闸墙自重为，闸墙上的回填土重为2573.32kN。前趾上的水重为W=125.00kN。作用在闸底板上的扬压力P扬=1072.5kN。故作用于闸墙底部（7.4高程）处的荷载强度=（1108.75+2537.32+125.00-1072.5/14.3）=188.7（kPa），高程7.4处土压力强度e7-4=0.5693188.71=107.43（kPa），高程5.5处土压力强度为e5-5=0.5693188.71+10.4（7.4-5.5）=188.6

34、8（kPa）。表1-12 闸首下游端面边墩纵向土压力强度高程（m）法向应力算式法向应力（kPa）土压力强度（kPa）19.519.8（21.5-19.5）39.6020.8815.839.60+19.8（19.8-15.8）112.8659.50（水上）64.25（水下）10.2112.86+10.4（15.8-10.2）171.1097.418.6171.10+10.4（10.2-8.5）187.74105.528.0171.10+10.4（10.2-8.0）193.98110.43作用于中间底板部分的土压力强度e5-6=0.569310.4（9.0-5.5）=20.71（kPa）。作用于闸

35、首下游端面的纵向土压力计算结果图标1-13所示。表1-13 上闸首下游端面土压力及力矩计算表（半闸首）编号高程（m）土压力强度土压力算式P1（kN/m）平均作用宽度（m）合力（kN）距下游端0-0轴的距离L1（m）对下游端面0-0轴的力矩M1（kN.m）121.519.5020.880.520.88（21.5-19.5）20.888.50177.4814.672603.63219.515.820.8859.500.5（20.88+59.50）（19.5-15.8）148.708.061198.5211.8514202.46315.810.264.2597.410.5（64.25+97.41）（

36、15.8-10.2）452.656.96150.447.3123029.72410.28.697.41106.520.5（97.41+106.52）（10.2-8.6）153.143.04496.643.921946.6357.45.5107.43118.680.5（107.43+118.68）（7.4-5.5）211.8011.502491.690.052357.1069.05.5020.720.520.72（9.0-5.5）26.269.00290.341.75568.10合计7805.1044657.84（4）水压力。作用与闸首上的纵向水压力包括作用于边墩部分的水压力，作用于底板部分的水

37、压力及作用于闸门上的水压力。由于翼墙与闸首间及闸室墙与闸首间均设有结构缝，缝宽12cm，有渗水作用，因此应计及结构缝间的水压力。上游翼墙墙后水位为20.0m，闸首下游端面与闸墙交界处墙后水位为排水管水位，去15.8cm。此时上游水位20.0m、下游水位为14.0m。闸首上、下游端面边墩及底板水压力计算见表1-14。表1-14 上闸首上、下游墙面边墩及底板水压力内容上游端面下游端面一侧边墩半底板一侧边墩半底板顶面强度(Kp)0105045底面强度(Kp)14514510385单位宽度合力(KN*m)1051.25500.00-530.45-260.00作用宽度(m)9.111.59.111.5水

38、压力合力(KN)5566.385750.00-1827.10-2990.0据下游0-0轴距离(m)4.831.893.431.79对下游0-0轴力矩(KN*m)46237.4710867.5016556.95-5352.1在运用工况下，工作闸门关闭，门前为上游水位20.0m，门后为下游水位14.0m，闸门承受较大水压力作用，由此而产生闸门推力。经计算门扇长度ln=13.94m，门扇轴线与闸室横轴线的夹角选22度5分，则门推力可计算如下。垂直于门扇轴线的单位宽度的动水压力合力：P3=1/210.0(20.0-9.5)2-(14.0-9.52)=450.0(KN)闸门推力：R=P/2sin=819

39、6.07（KN）纵向分力：V1=Rsin2=5795.5（KN）横向分力：S=Rcos2=5795.5（KN）水压力合力距下游端0-0轴的距离（图4-17）： L=(551.251/310.5-101.251/34.5)/450/0+4.0=7.95（m）纵向分力对下游端面0-0轴产生的力矩V1L=46074.23（KN*m）（5）扬压力：由于闸室结构为透水底板，因此上闸首须单独进行防渗布置，其渗透稳定性可由下式计算： L=Lh+mLvCH 式中：Lh为地下轮廓线水平段长度；Lv为地下轮廓线垂直段长度，由已知 Lh=26.5m, Lv=7.5m；m为垂直段换算为水平段长度的换算系数，墙身垂直段

40、m=1.0m；H为计算渗透水头检修情况下，渗透水头H=20.09.0=11.0（m）；C为渗径系数，由船闸规范表，则L=26.5+1.07.5=34.0（m），CH=411.0=44.0（m）。LCH，需进行防渗布置。拟在上游设置长15m的钢筋混凝土防渗铺盖，则渗径长度L49.0mCH=44.0m满足渗透稳定要求。运用工况下作用于上闸首地板上的扬压力包括浮托力和渗透压力（见下图）。渗透压力计算示意图点3的渗透压力强度：P3=10.06.030.0/49.0=36.73（KPa）点4的渗透压力强度：P4=10.06.03.5/49.0=4.29（KPa）地板渗透压力：P渗=（4.29+36.73

41、）/226.541.2=22392.82（KN）底板浮托力：P浮=10.0（14.0-5.5）26.541.2=92803.00（KN）对下游端面00轴的距：M1=22392.8226.5-（24.29+36.73）/3（4.29+36.73）26.5=374919.85（KN*m）M2=92803.0026.5/2=1229639.75（KN*m）（6）闸门、阀门及其他设备重：人字阀门重（单扇门自重）按下式计算： G=式中：h为门扇高度14.80m；l为门扇长度13.94m。单扇门自重G=0.84，对下游端面00轴的力矩MG=1167.0612.0=14004.72（KN*m）。阀门自重按下式计算： G=（35）F0.86 (式中：F为阀门面积，F=4.23.2=13.44m2，G=4,距下游墙面的距离：L=11.5m，对下游端面00轴的力矩=37.3711.5=429.76（KN*m）。启闭设备及控制是自重每侧边墩按1500KN考虑，距下游端面距离L=10.0m，对下游端面00轴的力矩M