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