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第三章 闸室及地基的抗滑稳定计算
闸室的抗滑稳定性主要靠自身的重量维持，故首先确定闸室轮廓尺寸，计算自身以及作用于闸室的外力，然后计算其稳定性。如不符合要求，则可通过调整闸室各部分尺寸和位置来满足抗滑稳定要求。 3.1 闸室轮廓尺寸的确定
闸室由底板、闸墩、工作桥、交通桥、闸门、启闭设备组成。闸室的轮廓尺寸的确定包括：闸室总宽（闸孔尺寸设计求得）、闸顶高程、闸墩、闸门、底板形式及尺寸、上部结构形式与尺寸。
闸室结构布置的任务是：确定闸室内各部分如底板，闸墩，闸门，胸墙，工作桥，交通桥等的形式，布置，尺寸与构造。
闸室轮廓尺寸的 确定包括：闸室总宽（闸孔尺寸设计也求得），闸顶高程，闸墩，闸门，底板形式与尺寸（上部结构包括工作桥和交通桥）。 3.1.1 闸顶高程与闸门高度
闸顶高程为最高水位+波浪高度+安全超高。
即 h=h1+h2+h3 式（3.1）
式中： h1——闸墩上游最高挡水位，由资料，水利设计时已定h1=▽51.6m;
h2——风浪在闸前的雍高；
h3——安全超高。由《水工建筑物》P294 h3=0.4m。
波高h2的计算根据《水工建筑物》P.16，对于平原水库，可按鹤地水库公式（适用于风速小于23 m/s，吹程小于4km的情况），得波浪高度 ：
h=0.0136V32D13 式（3.2）
VD13
L=0.389式（3.3） 式中： h——波高，即波峰至波谷底的垂直距离；（m）
V——计算风速，对1、2级坝，在正常高水位和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5～2.0倍，在校核水位时和3、4、5级坝，宜采用相应洪水期多年平均最大风速。本设计三级建筑物取多年最大风速，由设计资料V=13m/s；
L——波长，即相邻两波峰（或波谷）之间的水平距离；（m） D——库面波浪吹程，即坝前沿至对岸的最大直线距离。由设计资料D=0.15km。
所以 h= 0.0136?133/2?0.151/3=0.339 m L=0.389?13?0.151/3=2.687 m
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由于空气阻力小于水阻力波浪中心线高出水库静水面一定高度h0：
h0=?hL =0.3392?3.14/2.687=0.134m
2则波浪计算高度 h2=h／2+h0=0.339／2+0.134=0.304m
所以闸顶高程为 ▽=h1+h2+h3=51.6+0.304+0.4=52.304m 取52.4m。
所以闸顶高为 h=52.4-46.8=5.6m 闸门高度确定 此设计采用露顶平面钢闸门 h门=最高挡水位+（0.3m～0.5m）安全超高 则h门=51.6-46.8+0.4=5.2
平面钢闸门尺寸为:L×H=8.5m×5.2m=44.2平方米
门宽L：取闸孔净宽+行走支承入槽深度（估取2*0.25=0.5m） L=8+0.25=8.5m 闸门自重根据《水工设计手册》6-131估算： 露顶式平面闸门重估算公式为（H≤8m）：
式中：Kz——闸门行走支承系数，滑动支承取0.81； Kc——材料系数，普通碳素结构钢取1.0； Kg——孔口高度系数，5≤H≤8m时取0.13。 所以：G门 =0.81×1.0×0.13×5.21.43?80.88×9.81=71.69KN 3.1.2 底板形式及尺寸
底板是闸室的基础，它把闸室自身的重量和作用在闸室上的各种荷载传布于地基，并保护地基免受水流冲刷，同时它又是水闸地下轮廓的组成部分，阻止通过地基的渗透水流，防止地基的渗透变形。底板必须具有足够的整体性、坚固性、抗渗性和耐久性，通常采用钢筋混凝土结构。按底板与闸墩连接方式的不同，底板有整体式和分离式两种；按底板结构形式划分，又有平底式、低堰式、折线式和反拱式之分。
整体式底板是整体的钢筋混凝土平板结构。它把闸室和在比较均匀的传布于地基，是水闸最常用的一种底板，通常采用等厚度的平板，也可以采用边厚度的平板。例如加大墩基部位的厚度，减少垮中部位的跨度，在地基比较坚实的情况下，变厚度底板有利于改善底板的受力条件。将闸墩与底板浇筑成整体，闸室分缝常设在闸墩内，其特点是：整体结构性好，对地基的不均匀沉降适应性强，并有较好的抗震性，故应用较多。但闸孔孔径不宜，否则底板应力大，钢筋用量多。它适宜建在中等坚硬密实的地基上或地震烈度较高的地区。若地基较好，地基受载后保证不会产生过大的不均匀沉降而影响闸门正常启闭时，也可将缝设在底板上，这样闸墩不设缝可减少闸室工程量又可减少底板上的弯矩。
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G=kzkckgH1.43B0.88???? 式（3.4）
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分离式底板是在闸孔内设两道缝将底板与闸墩分开。闸墩基础将上部结构荷重传给地基，底板只起抗冲防渗作用并应满足抗浮稳定要求。底板厚度可做的较薄，这时可由混凝土或浆砌石建造，当采用浆砌石底板时应先浇筑闸墩和浆砌块石底板，待二者沉降稳定后再在浆砌石表面浇一层C15混凝土或加筋混凝土，厚约15cm表面平整并满足抗冲防渗要求。分离式底板适宜建在土质较好的砂土或砂壤土地基上，这种地基沉降较快，施工期间闸墩沉降可基本完成，运用期间则可减少闸墩与底板间的不均匀沉降，对于特别软弱的地基如淤泥质地基，当采用桩基处理时，也采用分离式底板，闸墩的基础同时也是桩柱的承台，闸室荷载由承台直接传给桩柱。分离式底板整体性较差，不宜建在地震区，另外，当发生地基不均匀沉降时易造成闸底板顶面高低不平，闸墩倾斜等，故多采用平板闸门。
闸底板是闸室的基础部分，必须有足够的刚度和强度。对于大中型水闸其底板厚可取（1/5～1/7）×闸孔净宽。《水闸设计》（华东水利学院）Ｐ.162。今取1.6 m。底板内配筋。为增加闸室的抗滑稳定性，加大闸室底板与铺盖连接处的厚度和延长渗径，在底板两端设齿墙，齿深定为1.0 m，宽1.0m。
闸底板长度：由《水工建筑物》Ｐ314可知，对于砂壤土地基可取（2～2.5）H；粘壤土地基可取（2～3）H；而该工程的主要持力层为软塑的淤泥质土，则取底板长L=3H=3×4.8=14.4m。
本设计因底板总宽B=27.6<28m，故采用整体平底式底板。底板上下游设齿墙，深为 1.0m，底宽1.0m。平底板的结构形式为增加闸室的抗滑稳定，加大底板与铺盖连接处的厚度和延长渗径，在底板两端需设齿墙。 3.1.3 闸墩
闸墩的作用为分隔闸孔，支承闸门，同时作为上部结构的支承，传递上部荷载至地基。按工作条件不同，闸墩可分为中墩、缝墩和边墩。闸墩上分缝的闸室刚度较大，变形小，适用于比较软弱的地基。因此本闸不用设置缝墩。闸墩的长度取决于闸门型式、闸门在闸孔的位置及上部结构的布置。闸墩顺水流方向的长度取与底板相同，为14.4m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为1.0m，边墩厚为0.8m。
闸墩型式采用上游为半圆型，下游为流线型，由《水工设计手册》P.6—15。闸墩上设两道门槽（检修门槽、工作门槽），检修门槽在上游，槽深0.3m,宽0.3m。工作门槽一般由闸门尺寸及支承方式确定。槽深先设为0.3m，宽为0.6m。二闸门之间净距为3.0m。闸门越靠向下游，则对闸室抗滑稳定越有利（可利用水重）。本设计将工作闸门设在闸室中央。
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图3.1 闸墩尺寸图（单位：m） 3.1.4 启闭设备
启闭力的计算，根据《水工建筑物》P363公式得：
启门力：FQ?nT(Tzd?Tzs)?Px?nG'G?Gj?Ws 式（3.5） 式中：nT——摩阻力安全系数，取1.2；
nG'’——计算启门力时的门重修正系数，一般取1.1； nG——计算闭门力时的门重修正系数，一般取1.0；
G、Gj——闸门自重和加重块重量KN，G取69.70KN，Gj取卷扬式启闭机重量26KN；
则本设计中，根据公式 B<11时，G=2h B =2*5.2*8 =77.60kN(取重块为26 KN)
h——门叶高度，取5.6m； Pt——上托力，取0；
Ws——闸门顶以上水柱重量KN，取0；
Tzd——支承摩阻力KN，滑动支承时：Tzd =f2P，
Tzd =0.6×113 KN =67.8KN；
闭门力：FW?nT(Tzd?Tzs)?nGG?Pt 式（3.6）
P ——闸门上总水压力KN，P=rH2／2=9.81×4.82 ／2=113.0KN; f2——滑动支承摩擦系数，钢对钢取0.6；
Tzs——止水阻力KN，Tzs=f3 Pzs ，Tzs=0.5×18.46=9.23KN; f3——止水与止水座间滑动摩擦系数，橡皮对钢取0.5； 止水摩阻力Tzs=2fbHp,橡皮止水与钢板间摩擦系数f=0.65,橡皮止水受压宽度取为b=0.06m,每边侧止水受水压长度H=5.2m,侧止水平均压强P=5.2/2*9.81*1.0=25.51N/m
Pzs——作用在止水上的水压力，
Pzs=2×侧止水长度×止水挤压宽度×侧止水中心处水
压力强度=2×5.2×0.06×25.51=15.92 KN。
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