第四章 排水闸稳定及结构计算

1.各排水闸概况

1.1水文资料

根据龙门县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：龙门中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。根据《龙门县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。 表1.1-1 各排水闸洪水成果表

地面控外江洪水位（m） 内江洪水成果编河流支流名排水闸名称 桩 号 制水位（P=10%） 号 名称 称 （m） P=2% P=20% Q设（m3/s） 西左1 西 樟洞水 龙门中学 68.60 69.07 67.98 97 2+567.56 林 江水、龙西左2 河 老干局 68.10 68.44 67.50 87 洞水 3+548.53 白右3 邬村水 师范学校 70.80 72.45 70.26 22 5+949.92 白 热水锅白右4 沙 石龙头 73.40 74.16 72.82 43 水 8+203.84 河 盘龙水、白左5 罗江围 66.90 68.44 66.65 43.4 王宾水 1+191.00 1. 2地质资料

根据《龙门县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。

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表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表 闸底承载力标准闸基土质 摩擦系数 高程 值（kPa） 0.35～龙门中学 64.90 残积土 200 0.40 0.35～老干局 64.40 砂砾层 180 0.40 0.35～师范学校 66.30 中粗砂 180 0.40 0.35～石龙头 68.70 中粗砾砂 180 0.40 0.30～罗江围 61.90 中细砂 130 0.35 1.3等级与安全系数

根据《龙门县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。

表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值

地基类别 粉砂 细砂 中砂 粗砂 中砾、细砾 粗砾夹卵石 砂壤土 壤土 软粘土 坚硬粘土 极坚硬粘土

排水闸名称 渗透情况 弱透水层 强透水层 强透水层 强透水层 强透水层 备注 水平段 0.05～0.07 0.07～0.10 0.10～0.13 0.13～0.17 0.17～0.22 0.22～0.28 0.15～0.25 0.25～0.35 0.30～0.40 0.40～0.50 0.50～0.60 允许渗流坡降值 出口段 0.25～0.30 0.30～0.35 0.35～0.40 0.40～0.45 0.45～0.50 0.50～0.55 0.40～0.50 0.50～0.60 0.60～0.70 0.70～0.80 0.80～0.90 4-2

1.4地震烈度

龙门县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。

2.主要计算公式及工况

2.1闸孔净宽B0计算公式

根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：

B0?Q??m2gH32 （A.0.1-1）

0?b0?b0单孔闸 ??1?0.171??1?b??4b （A.0.1-2）

s?s?多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 ???Z(N?1)??bN （A.0.1-3）

?b0?4?b?d （A.0.1-4）

Z?0? ?Z?1?0.171?1???b0b0?dZ????b0b0 ?b?1?0.171?1? （A.0.1-5） ?4dZdZ?b0??bb?b0??b022??h?hs??1? ??2.31s?? （A.0.1-6） H0?H0??0.4式中 B0——闸孔总宽度（m）； Q——过闸流量（m3/s）；

H0——计入行近流速水头的堰上水深（m），在此忽略不计； g——重力加速度，可采用9.81（m/s2）； m——堰流流量系数，可采用0.385；

?——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表

A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；

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b0——闸孔净宽（m）；

bs——上游河道一半水深处的宽度（m）； N——闸孔数；

?Z——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查

得，但表中bs为b0+dz； dz——中闸墩厚度（m）；

?b——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1

查得，但表中bs为b0?dZ?bb； 2bb——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m）；

?——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查

得；

hs——由堰顶算起的下游水深（m）。 2.2整体稳定及应力计算公式 2.2.1整体稳定及应力计算公式

根据《水闸设计规范SL265-2001》，利用闸室基底应力和闸室抗滑稳定安全系数计算公式可分别计算各工况下排水闸的整体稳定及基底应力。

max?闸室基底应力Pmin?G?M? （7.3.4-1） AWf?G （7.3.6-1） ?H抗滑稳定安全系数Kc?max式中 Pmin——闸室基底应力的最大值或最小值（kPa）；

?G——作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在

内，kN）；

?M——作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础地面垂直水流方向

的形心轴的力矩（kN.m）；

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