水工设计手册（第2版）第7卷-泄水与过坝建筑物

《水工设计手册》(第2版）共11卷。本卷为第7卷—泄水与过坝建筑物，共分5章，其内容分别为:泄水建筑物，通航建筑物，其他过坝建筑物，闸门、阀门和启闭设备,水闸。
本手册可作为水利水电工程规划、勘测、设计、施工、管理等专业的工程技术人员和科研人员的常备工具书，同时也可作为大专院校相关专业师生的重要参考书。

内容索引：

第一章泄水建筑物
1. 1 概述……..3
1. 2 茧流坝…………………………… ……3
1. 2. 1 流坝分类及主要设计内容………… 3
1. 2. 1. 1 坝茵注:进………… ………………3
1. 2. 1. 2 厂顶溢流及厂前挑流……… ………3
1. 2. 1. 3 溢流坝的主要设计内容…………. 4
1. 2. 2 开敞式溢流表孔………… .. ……………4
1. 2. 2. 1 建筑物的组成………………………4
1. 2. 2. 2 堪面形状……………………………4
1. 2. 2. 3 闸敦型式 ...... ... ... ... ... ... ... .. . 7
1. 2. 2. 4 泄流能力……………………………7
1.2. 2. 5 水面线的确定………………………7
1. 2. 2. 6 自然掺气对水面线的影响………… 11
1. 2.2.7 反弧半径……………………………11
1. 2. 2. 8 流速系数及能量损失……………… 12
1. 2. 2. 9 坝面压强和反弧段压强…………… 12
1. 2. 2. 10 坝面空蚀的防止与不平整度控制…….. 13
1. 2. 2. 11 闸门控制 …… …………………… 13
1. 2. 2. 12 排冰孔的设计………… ………… 15
1. 2. 2. 13 台阶式滥流坝…………………… 15
1. 2. 3 胸墙式 Æí:流表孔………………………… 20
1. 2.3.1 堪面形状…………………………… 20
1. 2. 3. 2 非真空实用堪……………………… 20
1. 2. 3. 3 驼峰堪………………………..…… 21
1. 2. 3. 4 活动式胸墙…………………………21
1. 2. 4 溢流拱坝………………………………… 21
1. 2. 5 国内外溢流坝工程基本资料…………… 21
1. 3 坝身泄水孔..................................... 26
1. 3. 1 坝身泄水孔分类……………...........… 26
1. 3. 2 短有压泄水孔……………................. 27
1. 3. 2.1 进口段… ……………………….. 27
1. 3. 2.2 事故检恪 棺F.1… ……………….. 27
1. 3. 2.3 压坡段…………………………….. 28
1. 3. 2. 4 明流泄拈段………………………. 28
1. 3.2.5 扩跌坎体型………..…………… 28
1. 3. 3 长有压泄水 孔……..…................... 28
1. 3. 4 闸门段………………..……………… 29
1. 3. 4. 1 闸门的位置………………. 29
1. 3. 4. 2 闸门的类型…………29
1. 3. 5 泄流能力…………………………….. 31
1. 3. 5. 1 短有压泄水孔闸门全开………. ..… 31
1. 3. 5. 2 长有压泄水孔闸门全开.............. . 32
1. 3. 5. 3 闸门局部开启 ……………………… 34
1. 3. 5. 4 淹没出流 …………………… 34
1. 3. 5. 5 多层注水孔与坝面苗流联合泄洪………… 34
1. 3. 6 国内外深孔闸门基本资料……………… 35
1. 4 泄洪洞………………………………..… 39
1. 4. 1 泄洪洞分类和工程实例 ………… …… 39
1. 4. 1. 1 泄洪洞分类… ………………… 39
1.4. 1. 2 工程实例……… …………………… 39
1. 4.1 .3 国内外部分典型泄洪洞 工程特性………… 43
1. 4. 2 常规泄洪洞……………………… ……43
1. 4. 2. 1 布置原则……………...……. 43
1. 4. 2. 2 明流泄洪洞 ………………… 47
1. 4. 2. 3 有压泄洪洞和有压接无压泄洪洞……… 49
1. 4. 2. 4 水力计算.………. 55
1. 4. 3 竖井式泄洪洞......... …59
1. 4. 3.1 基本掏成及水力特性……………… 59
1. 4. 3. 2 溢流堪与井口导流防涡设施……… 60
1. 4. 3. 3 过渡段与喉道断面……………… 66
1. 4. 3. 4 竖井段、弯管段和退水隧洞段… .. 68
1. 4. 4 内消能泄洪洞……. 70
1. 4.4.1竖井旋流泄洪洞… ……… 71

1.4.4,2水平旋流泄洪洞……………73
1.4.4.3孔板泄洪洞………75
1.4.4.洞离泄洪洞………………79
1.5岸边溢洪道………82
1.5.1岸边流洪道的分类……82
1.5.2正指式溢洪道………82
1.5,2.1进水渠……………82
1.5.2.2控制段……………85
1.5.2.3过波段……………86
1.5.2.4陡槽段………87
1.5,2.5加城泄指…………90
1.5,2.6台阶泄槽…90
1.5.3侧惜式溢洪道……………90
1.5,3.1设计原则………………………90
1.5.3.2水力设计……………………91
1.5.4虹吸式溢洪道………………93
1.5.4.1原理及组成………………93
1.5.4.2布置特点及适用条件……………93
1.5,5非常溢洪道………………94
1.5.5,1基本型式及布置原则…………94
1.5.5.2漫流式溢洪道…………………94
1.5.5.3自溃式溢洪道…………………94
1.5.5.4燥破引溃式溢洪道……………95
1.6底流消能……95

1.6.1底流消能特点…………………95
1.6.2不同形态平底消力池的水跃计算…95
1.6.2.1梯形断面…………95
1.6.2.2圆管断面…………96
1.6.2.3扩散型水跃…………98
1.6.2.4扇形收缩水跃………99
1.6.3水跃发生位置的控制…99
1.6.3.1薄坎………99
1.6.3.2厚坎…99
1.6.3.3升坎……99
1.6.3.4斜坡100
1.6.3.5跌坎……101
1.6.4辅助消能工101
1.6.4.1趾墩101
1.6.4.2前墩101
1.6.4.3后墩………………102
1.6.4.4尾坎………102
1.6.5底流消能工的水力设计103
1.6.5.1消力池的水力计算103
1.6.5.2尾坎的水力计算104
1.6.5.3综合消力池的水力计算104

1.6.5.4底流清能水力设计中其他值得关注的间104
1.6.6玩尾缴与底流消力池联台消能工…104
1,6.6.1宽尾激-消力池联台消能的机理104
1.6.6.2宽尾墩的布置型式与设计原则………105
1.6.6.3宽尾墩底流消力池联台消能工水力计算……106
1.6.6.4宽尾墩底孔挑流一消力池联台消能工………106
1.6.6.5宽尾墩与阶梯坝面联台消能工…107
1.6.7底流消力池的常见类型与工程实例107
1.6.7.1传统的底流消力池……………107
1.6.7.2跌坎型底流消力池107
1.6.7.3宽尾墩与底流消力池联合消能工……………107
1.6.7.4USBRⅡ型消力池……110
1.6.7.5USBⅢ型消力池………110
1.6.7.6斜坡消力池111
1.6.7.7反坡消力池111
1.6,8下游消能防冲…112

1.6.8.1下游局部冲刷…112
1.6.8.2消能防冲措施…114
1.7挑流消能…114
1.7.1挑流消能的特点…114
1.7.2水力计算114
1.7.2.1水舌挑距115
1.7.2.2冲刷深度115
1.7.3消能工体型设计115
1.7.3.1连续挑坎116
1.7.3.2差动挑坎117
1.7.3.3窄缝挑坎117
1.7.3.4异型挑坎…119
1.7.4水垫塘水力设计119
1.7.4.1水垫塘深度120
1.7.4.2水垫塘长度121
1.7.4.3二道坝高度121
1.7.5防冲措施128
1.7.6工程实例128
1.8面流消能……128
1.8.1面流消能特点128
1.8.2跌坎面流128

1.8.2.1基本流态129
1.8.2.2流态的界限水深计算130
1.8.2.3跌坎面流水力计算130
1.8.5戽头面流…………131
1.8.3.1基本流态…………131
1.8.3.2戽斗体型及水力计算133
1.8.4下游冲刷及防冲措施136
1.8.4.1冲深估算……138
1.8.4.2防冲措施139
1.9特殊消能工140
1.9.1加墩陡槽140
1.9.1.1消能特点140
1.9.1.2适用范围140
1.9.1.3工程实例140
1.9.1.4水力设计140
1.9.2涵管冲击消能箱141
1.9.2.1消能特点142
1.9.2.2适用范围142
1.9.2.3工程实例142
1.9.2.4水力设计143
1.9.3消能栅144
1.9.3.1消能特点144
1.9.3.2适用范围145

1.9.3.3水力设计145
1.9.4潜涵式消波工145
1.9.4.1消能特点145
1.9.4.2适用范围145
1.9.4.3工程实例145
1.9.4.4水力设计145
1.9.5其他型式的消波工146
1.9.5.1消波梁146
1.9.5.2消波排146
1.10空化空蚀146
1.10.1概述146
1.10.1.1空化发生条件…146
1.10.1.2空化发展阶段146
1.10.1.3空化类型………146
1.10.1.4空蚀部位………………147
1.10.2免空蚀体型设计147
1.10.2.1溢流坝…147
1.10.2.2平板闸门棺………149
1.10.2.3压力管进口曲线段………149
1.10.2.4压力管渐变段及弯段150
1.10.2.5压力管出口突扩突跌体型…151
1.10.3若干体型初生空化数………152

1.10.3.1若干滥流体型的初生空化点…152
1,1.3.2水道表面不平登体的初出空化数………152
1.10.3.3正向弧形闸门部分开启时的初生空化数……152
1.10.5.反向弧形闲门部分开启时的初生空化数…152
1.10.3.5闸门止水缝隙的初生空化数…157
1.10.3.6弯管的初生空化数……………157
1.10.3.7孔板的初生空化数………157
1.10.3.8楔形体的初生空化数…………158
1.10.3.9消力墩的初生空化数……………158
1.10.4抗蚀材料……………………159
1.10.5施工不平整度控制…………165
1.10.6空蚀破环工程实例…………166
1.11水流掺气与掺气减蚀167
1.11.1基本特性………………………167
1.11.2水流自掺气………………167
1.11.2.1水流渗气的临界流速……167
1.11.2.2水流掺气起始点位置…………167
1.11.2.3台阶溢流坝水流掺气起始点位置………167
1.11.2.4掺气水深的计算…………167

1. 11. 3 掺气减蚀设施………… ………….. 168
1. 11. 3. 1 挎气减蚀的应用原则 …… …… 168
1. 11. 3.2 捞气减蚀的布置型式…………… 168
1. 11. 3. 3 捂气战蚀设施的水力计算…… 168
1. 11.3.4气减蚀设施的保护长度和尺寸布置….. 169
1. 11. 3. 5 国内典型揍气 或蚀设施布置与应用… 170
1. 12 急流冲击波… ………… ……… ……….. 172
1. 12. 1 概述…………………………………… 172
1. 12. 2 冲击波的分析计算…………………… 173
1. 12. 2. 1 小扰动引起的缓冲击战-……….. 173
1. 12. 2. 2 较大扰动引起的陡冲击波……… 173
1. 12. 3 急流收缩段冲击波…………………. 173
1. 12.3.1 急流收缩段的合理曲线…… 173
1. 12. 3. 2 直线收缩段的合理布置. …. 173
1. 12. 4 急流扩散段的负冲击波… …… …… 174
1. 12. 4. 1 平底明渠急流扩散……………… 174
1. 12. 1 . 2 陡坡明宋急流扩散 …………. 175
1. 12. 4. 3 反弧曲面上总流扩散-………… 175
1. 12. 5 弯道急 流冲击波……176
1. 12.5.1 弯道急流冲击波形态…………… 176

1. 12.~ 2 弯道急流冲击波计算………… 176
1. 12 .5.3 玛道急昂冲击波控制…………… 177
1. 13 泄洪雾化179
1. 13. 1 泄洪雾化现象及影响 ………… …. 179
1. 13. 2 主要影响因子 .. .. ... .... ,…………… 179
1. 13.2.1 水力气数的影响 ………………… 179
1. 13.2.2 地形参数的影响…………… …. 180
1. 13.2.3 气象参数的影响 …………….. 180
1. ] 3. 3 泄洪雾化分区吱其产生的分级… …… 180
1. 13.3.1 分区…………… ……… ………. 180
1. 13. 3. 2 降雨强噎分级……… ……… .. 180
1. ] 3. 3. 二算流分级 ………………………… 180
1. 13. 4 预测研究现状与计算……………….. 180
1. 13.4.1 预测研究现状…… …………… 181
1. 13. 4. 2 预测计算………………………181
1. 13 . 5 防护设计原则 …… ………… …… 181
1. 13. 5.1 避免 原则… …………… ……… 181
1. 13. 5. 2 削减原则…… …… ……… 181
1. 13.5.3 防护原则……………………….. 182
1. 13. 6 防护措施……………………………… 182
1. 13.6.1 防护措施的研究现状………….. 182
1. 13. 6.2 分区防护………… ……… 182
1. 13.6. 3 分级 防护 …… …………………… 182
1. 13. 6. 4 行调度防护 则………… …… 182
1. 14 水力学安全监测……… ……… ……… 182
1. 14. 1 监测目的…… …………………… 182
1. 14. 2 监测内容 …… ……… ………… …… 183
1. 14. 2. 1 水流流态………………………… 183
1. 14. 2. 2 水位 ………… …… ……… …… 183
1. 14. 2. 3 流速………… …………… …… 183
1. 14. 2. 4 动水压强……………. .... ... ..,… 183
1. 14. 2. 5 混凝土磨蚀……………………… 83
1. 14. 2. 6 水下噪声…… ………………… 183
1. 14.2.7 水下地形………………………… 183
1. 14.2.8 波浪………………… …………… 183
1. 14. 2. 9 通气管风速………………… …… 183
1. 14. 2. 10 近璧掺气浓度……… ………… 183
1. 14. 2.11 冲淤………… ………………… 184
1. 14. 2. 12 雾雨强度…………… …… …… 184
1. 14. 3 监测方法…………… ………………… 184
1. 14. 3. 1 流态….... .……………………… 184
1. 14.3. 2 水位……………………………… 184
1. 14. 3. 3 流速……………………….. 184
1. 14. 3. 4 动水压强……… …...... ...... .. 184
1. 14.3. 5 昆凝土磨蚀.......... ....……….. 185
1. 14.0.6 水下噪声……………………….185
i. 14.3.1 通飞舌风速… ……………… 185
1.1 4.3 . 8 掺气浓度…… ………… …… .. 186
1. 14.3 . 9 波浪，.. ,.……………………… .. 186
1. 14. 3. 10 雨强度…………………….. 186
1. 14. 3. 11 水下地形 ……………………. 186
1. 14. 4 测点布置……………………………. 186
1. 14.4.1 水流流态…………………… 186
1.14.4. 2 水位…………… …… …… 186
1. 14. 4.3 动水压强………………………… 186
1. 14.4.4 流速…… .. ……… …….. 187
1. 14. 4. 5 混凝土磨蚀…………………… 187
1. 14.4. 6 水下噪声……… ………………. 187
1. 14.4.7 通气量………………… ……. 187
1. 14. 4. 8 掺气浓度…… …………….. 187
1. 14. 4.9 雾雨强度………… …………… 18
1. 14. 5 资料分析… ……………… ………….. 187
参考文献… ………………………………… 188
第二章通航建筑物
2. 1 概述… …………… ………………… 195
2. 1. 1 主要功能、特点与发展趋势… ……… 195
2. 1. 1. 1 建筑物主要功能…………… 195
2. 1. 1.2 设计工作特点…………………… 195
2. 1. 1. 3 工程发展趋势…………………… 195
2. 1. 2 设计 的主要技术问题和工作内 容…… 195
2. 1. 2. 1 技术问题………………………… 195
2. 1. 2. 2 工作内容………………………… 195
2. 1. 3 基本资料……………………………… 196
2. 1. 3. 1 航运规划 …………… ………… 196
2. 1. 3. 2 自然资料………… ………….. 196
2. 1. 3. 3 枢纽资料………………… ……… 196
2.2 总体设计…… …… ……… ………… …… 196
2.2.1 通航建筑物等级…… ……………… 196
2. 2. 2 通航建筑物基本型式……………… 196
2.2.2. 1 船闸 …………… ………………… 196
2. 2. 2. 2 升船机 ……………… …… 196
2. 2. 2. 3 型式选择.................. ...…… 196
2. 2. 3 建筑物规模…………………………… 196
2.2.3. 1 设计水平年 .. ................….. 197
2.2. 3. 2 规划运量………………………… 197
2. 2. 3. 3 设计船型………………………… 197
2.2.3.4 船闸有效尺寸… ……………….. 197
2.2. 3. 5 通航建筑物线数……………… 198

2. 2. 4 通航水位电流 …………………….. 198
2.2.4.l 通航水位……………………198
2.2 .4.2 通航流量………….. 199
2.2.5 通航建筑物布置………………….. 199
2. 2. 5. 1 一般原则…………………. 199
2. 2.5.2 通航 筑物 组成……………... 199
2. 2. 5. 3 纯路选择要点…………………. 199
2. 2. 5.4 通航建筑物布置………………… 199
2. 2. 5. 5 通航建筑物运行 …………… 202
2.2. 5. 6 枢纽整体水工及泥沙模型试验…... 203
2.3 船闸设计………………………………….. 203
2.3.1 基本型式…………………………….. 203
2. 2. 1. 1 单级船闸………………………… 203
2. 3. 1. 2 多级船闸 …………………… .. 204
2. 3. 1. 3 型式选择………………… ……. 205
2. 3. 2 总体布置 …… …… …… ………… 207
2. 3. 2. 1 布置要求豆影响因素... .. ...... .. 207
2.3.2.2 建筑物… ……….. …………… 207
2.3. 2.3 金属结构及机械……………… .. 208
2.3.2.4 电气及消防 …… ………… ……… 209
2. 3. 2. 5 附属工程及设施… ……… 209
2.3.3 船闸输水系统水力设计 ……… …….. 210
2.3 . 3. 1 一般要求………………………… 210
2. 3. 3. 2 工作内容……………………….. 210
2.3.3.3 型式选择 …… …………………… 210
2.3.3.4 输水 统布置………………… 215
2. 3. 3. 5 水力计算……… …… ……… 221
2.3.3. 6 水力学模型试验及原型观测 …… 229
2. 3. 4 建筑物结掏设计……………………… 30
2. 3.4. 1 设计标准…… …………………… 230
2.3.4.2 闸室结构… …… …… …… 231
2. 3. 4. 3 闸首结构……… ……… ………… 243
2. 3. 4. 4 引航道结构…… ………………… 249
2.3. 4. 5 地基处理特点和要求…………… 250
2.3.5 金属结构及机械设计………………… 251
2.3.5. 1 金属结构设计… ………… ……… 251
2. 3. 5. 2 机械设计...……………………… 254
2.3. 6 机电与消防设计……………………… 257
2. 3. 6. 1 机电设计………………………… 257
2. 3. 6. 2 消防设计……… ……… …… 260
2.3.7 安全监测设计……………………… 261
2. 3.7. 1 变形监测……………… ………… 261
2.3. 7.2 流监测…………… ………… 262
2.3.7.3 结构应力、应变监测… ………… 262
2.4 升船机设计 …………… ……… ... 262
2. 4. 1 墓本型式 ……………… ………… 262
2. 4. 1. 1 王直升船机………………… .. 262
2. 4. 1. 2 斜面升船机………………….. 265
2. 1. 型式选择 ……………………… 268
.2 总体布置…………………… …. 271
2. 4. 2. 1 计条件及 究敖…………… 271
2. 4. 2. 2 布置需考虑的问题…………… 271
2.4.2. 3 布置要 ………… ……… …. 271
2.4 . 3 建筑物结构设计…… …… ………… 276
2. 4. 3. 1 垂直升船机.. .. .. .. ....  ... . .. ... . 276
2.4. 3.2 斜面升船机 … . ... ... .. ....... ..… . 277
2. 4. 4 金属结向及机械设计… …… …..… 279
4. 1 闸首 .... '" ...... ... ,. . ........ .….. 279
2. 4. .1. 2 承船厢室段……… …………. 280
2. .1. 5 电气与消防设计… ………… ..……… 299
2.4. 5. 1 电气……………………… ……… 299
2.4.5.2 消防…………………… …… 303
2‘ 4. 6 安全监测设计…304
2.4. 6. 1 变形监测 .304
2. 4.6.2 流监测………3 05
2. 4.6. 3 应力、应变 测… ……………… 305
2. 4. 6.4 震动安全监测........ 305
参考文献…………………………………305
第三章其他过坝建筑物
3. 1 过鱼建筑物 ……………………… ……… 309
3. 1. 1 概述…………… …… ……… ………… 309
3. 1. 1. 1 设计基本资料... ... ... ...... .. . ... ... 309
3. 1. 1. 2 过鱼建筑物的基本类型…… …… 311
3. 1. 2 鱼道 …… ………… …………………… 312
3. 1. 2. 1 国内外鱼道工程发展概况 312
3. 1. 2. 2 分类及其适用条件... ..………. 315
3. 1. 2.3 鱼道设计基本要求………… …… 316
3. 1. 2. 4 基本设计多数的选择… …… 317
3. 1. 2. 5 鱼道布置…... ... ........ ..... .... ... 318
3. 1. 2. 6 主体建筑物设计……………… 321
3. 1. 2.7 辅助设施………………………… 330
3. 1. 2. 8 水工模型试验… ………………… 331
3. 1. 2.9 鱼道运行管理… …………….. 33 1
3. 1. 2.10 鱼道案例………… ……… …… 332
3. 1. 3 其他过鱼设施………… …………… 333
3. 1. 3. 1 开闸纳茵…… …… ………… 334
3. 1. 3. 2 鱼闸………………………… …. 334

3. 1. 3.3 升鱼机…………………………. 334
3. 1. 3.4 集运鱼船………………………. 335
3. 1. 3.5 人工如化场及严卵槽…………. 335
3. 1. 3.6 鱼类下行设施 …………………. 336
3.2 过木建筑物 …………………………... 337
3. 2. 1 榄述………………………………….. 337
3. 2. 1. 1 类型……………………………… 33
3. 2. 1. 2 型式选择…… ……… …………… 337
3.2. 1. 3 设计基本资料…………………... 338
3.2. 1. 4 设计原则……………………….. 339
3.2. 1. 5 木材过坝能力………………….. 339
3.2.2 木材水力过坝 ……………………… 340
3.2.2. 1 布置 ……………………………. 340
3. 2. 2. 2 流木槽………………………… 340
3.2. 2.3 流木道和统道……… ……… …… 342
3.2.2.4 利用通航建筑物过木…………… 351
3. 2. 2. 6 施工期木材水力过坝…………… 351
3. 2. 3 木材机械过坝………………………… 352
3.2.3. 1 木材运输机……………………… 352
3. 2. 3. 2 升排机…………………………… 358
3.2.3.3 起重机………………… ……… .. 359
3. 2. 3. 4 索道……………………………… 360
3.3 排漂建筑物 ……………………………… 361
3. 3. 1 概述…………………………………… 361
3.3. 1. 1 设计基本资料…………………… 362
3. 3. 1. 2 设计原则………………………… 362
3.3. 1. 3 枢纽布置及泄洪调度方式……… 362
3. 3. 1. 4 排漂方式及选择………………… 363
3. 3. 2 坝身排漂孔…………………………… 363
3. 3.2. 1 布置…………………………….. 363
3.3.2.2 设计…………………… ……… 366
3.3.3 排漂孔闸门……………… ………… 367
3.3.3.1 表孔舌瓣门..................….. 367
3. 3. 3. 2 带舌瓣的弧门…..…….. 367
3.3.3.3 带舌瓣的平板门……… ………… 368
3. 3. 3. 4 潜孔弧形闸门…………………… 368
3. 3. 4 导(拦)漂设施……………………… 368
3.3.4. 1 型式………...………………….. 368
3.3.4.2 总体布置原则及实例 …… ……… 37
3.3.4.3 结构设计.......................…. 374
3. 3. 4. 4 支承方式………………………… 377
3. 3.4.5 导(拦〉漂排钢结怕…………… 378
3. 3.5 排(拦、导)漂建筑物模型试验…… 380
参考文献... .........…. 380
第四章闸门、阀门和启闭设备
4. 1 概述 ... ......……… . 383
4. 1. 1 闸门的组成、分类和设计基本料…….. 383
4.1. 1. 1 闸门的组成…………………….. 383
4.1.1. 2闸门的分 …………………….. 383
4. 1. 1 .3闸门设计的基本资料…………… 384
4. 1. 2 孔口尺寸和设计水头系列………….. 385
4. 1. 2. 1 孔口尺寸……………………… .. 385
4. 1. 2. 2 设计水头……………………….. 385
4. 1. 3 闸门的型式和选择…………………… 385
4. 1. 3. 1 平面直升闸门…………………. 385
4. 1. 3. 2 弧形闸门………………………… 389
4. 1. 3. 3 翻板闸门... ... ........ ..............- 390
4. 1. 3. 4 人字闸门………………..………. 391
4. 1. 3. 5 横拉闸门……………………….. 391
4. 1. 3. 6 三角闸门………………………… 392
4. 1. 3. 7 浮箱闸 …… -……… ……..…… 392
4. 1. 3. 8 闸阔……………………………… 393
4. 1. 3. 9 锥形阀门…… ………………… 393
4. 1. 3. 10 蝴蝶阅门…… …… ……………… 393
4. 1. 3. 11 球形阅门………………………… 394
4.2 闸门在水工建筑物中的布置… ………… 395
4.2.1 总体布置原则………………… ….. 395
4.2.2 泄水系统……………………………… 395
4.2.2.1 表孔溢洪道……………………… 395
4.2. 2.2 深孔泄水道……………………… 396
4.2.2.3 水闸……………………………… 397
4. 2. 3 引水系统……………………………… 398
4. 2. 3. 1 电站引水道……………………… 398
4. 2. 3. 2 泵站引水道……………………… 399
4. 2. 4 通航系统…… ………………… …… 400
4.2.4.1 船闸系统………………………… 400
4. 2. 4. 2 升船机系统……………………… 401
4.3 闸门的结构布置………………………… 402
4.3. 1 平面闸门……………………………… 402
4. 3. 1. 1 梁系布置………………………… 402
4.3. 1. 2 主梁高噎…………………… …… 403
4.3. 1. 3 支承系统……………………….. 403
4. 3.2 弧形闸门…………………………….. 404
4.3. 2. 1 主横梁同层布置………………. 404
4.3 . 2.2 主纵梁叠层布置……………….. 404
4. 3. 2. 3 主纵梁同层布置………………… 404

4.3 .2. 4 主框架型式 ………………….. 405
4. 3.2. 5主框架单位刚度比 ……… … 406
4. 3. 2.6 支臂计算长度系数 ………… 406
4. 3. 3 人字闸门 .. ... ...... ....……………….. 406
4. 3. 3. 1 结构布置 ………………………. 406
4.3.3.2 平面尺寸布置…………………. 407
4. 3.3.3 主要零部件布置 …… …………… 407
4. 3. 4 横拉闸门…………… …………·… 407
4. 3. 5 三角闸门…………………………….. 408
4. 3. 6阀门………………………………… 408
4.4 水力设计………… …… …………·……… 409
4.4. 1 泄流能力…………………………….. 409
4. 4. 2 作用在闸门上的水压力……………. 410
4. 4. 2. 1平面闸门… ………………… 412
4. 4. 2. 2 弧形闸门… …………………. 413
4.4. 2. 3 舌瓣闸门……………………413
4.4.2.4 蝴蝶阀门………………………… 414
4. . 4. 2. 5 球形阅门……………… ……… 414
4.4.3 空化与空蚀………………… …… 414
4. 4. 4 门槽型式的选择…………………….. 415
4.4.5 通气孔面积计算……………………… 415
4.4.6 闸门的振动…………………………… 417
4. 4.6. 1 振动原因………………………… 417
4.4.6.2 闸门流激振动试验研究……… 418
4.4. 6. 3 防止和减轻闸门有害振动的方法…… 419
4.5 结构设计…………………………………… 422
4.5.1 荷载………………………………….. 422
4. 5.2 材料和容许应力……………………… 422
4.5.2. 1 结构钢…………………………… 422
4.5.2.2 铸铁……………………………… 422
4.5.2.3 铸钢、优质嵌素钢和合金钢…… 422
4.5.2.4 铜合金…………………………… 425
4.5.2.5 复合材料………………………… 425
4.5.2.6 止水材料…… ………………… 426
4.5.3 计算方法……………………………… 426
4. 5.3. 1平面结构体系分析法……… 427
4.5.3.2 空间结构体系分析法…………… 429
4.5.3.3 高强度螺栓连接的应用……….. 431
4. 6 机械零部件设计与埋设件设计…… …… 433
4. 6. 1 设计原则……… …………………… 433
4.6. 1.] 零部件设计的基本原则………… 433
4. 6. 1. 2 埋设件设计的基本原则 433
4. 6. 2 零件的接触应力计算……… .. .…… 433
4. 6. 2. 1 平面接触问题………………… 433
4. 6. 2.2空间接触问题……………….. 433
4.6.2. 3 与接触问题有关的其他计算…. 434
4. 6. 3 行走 支承装置....................... 435
4. 6.3. 1 滑动式行走支 ………………. 435
4. 6. 3. 2 滚动式行走支承………………… 436
4. 6. 3. 3 快接式立承装孟……………....438
4. 6. 4 止水装置…………………………….. 444
~. G. 4. 1 止水装置的普通型式…………… 445
4. 6.4 . 2 止水装置的特味型式…………… 446
4.6. 5 其他 …… ……………………….. 446
4. 6. 5.1 导引装置… …………………… 446
4.6.5. 2 吊头 . 447
4. 6. 5.3 充水阀………….. 447
4.7 启闭力计算与启闭机… ……… …… 448
4. 7. 1 摩擦系数 和摩阻力………… ….. 448
4.7 . 2 启闭力计算 ………………………. 450
4.7.2. 1 平面闸门的启闭力计算………… 451
4.7.2. 2 弧形闸门的启闭力计算……. 452
4.7.2.3 横拉闸门的启闭力计算………… 453
4.7.2.4 人字闸门的启闭力计算 ………… 453
4.7.2. 5 三角闸门的启闭力计算……….. 453
4. 7. 3 启闭设备的分类、构造和选型……… 454
.7. "3 .1 启闭设备的分类… ………… 454
4.7.3. 2 启闭设备的构造……………… 454
4.7.3.3 启闭设备的选型………… 480
4. 7. 4 启闭设备的电气控制系统…………… 484
4.7.4.1 电气…………………………… 485
4.7.4.2 自动控制 ……………………… 487
4.8 拦污栅及清污机 ………………………… 490
4. 8. 1 拦污栅…………………………… 490
4. 8. 1. 1 拦污栅的用途及布置型式……… 490
4. 8. 1. 2 拦污栅的结构……… …… ……… 491
4. 8. 1. 3 拦污栅的水头损失与过栅流速…… 493
4.8. 1. 4 拦污栅的结构计算 ……………… 493
4. 8.2 清污机…………………………… 494
4.8.2. 1 清污方式………………………… 494
4. 8. 2. 2 清污机型式…………………… 494
4.9 防腐蚀设计 ……………………………… 497
4. 9. 1 概述…………………………....…. 497
4.9 . 2 防腐蚀方法 ………………………… 497
4. 9. 3 防腐蚀措施………………………… 497
4. 9. 3. 1 表面预处理 …………………… 497
4.9.3.2 涂料保护………………………. 499
4.9. 3.3 金属热喷涂保护 ………………. 500

4. 9 . 3. 4 牺牲阳极阴级保护…………… 501
4 . 10 抗冰冻设计..………………….... 504
4. 10 . 1概述………………………………. 504
4. 10. 2 闸门……………………………… 504
4. 10. 2. 1 闸门 防冰冻要求………………. 504
4. 10. 2. 2 闸门埋件………............…… . 504
4. 10. 2.3 闸门门叶………………… …. 505
4. 10. 3 拦污栅…………………..………… 508
4.11 抗震设计……………………………….. 509
4. 11. 1 概述……………………………… 509
4. 11. 2 抗震计算…………………………….. 509
4. 11. 3 抗震措施…………………………… 510
4.. 11. 3. 1 概述…… …………………… 510
4. 11. 3. 2 闸门抗震要求…………………. 511
4.1 1. 3.3 启闭机抗震要求 …………. 511
参考文献 ……………………………………. 512
第五章水闸
5. 1 概述……517
5. 1. 1 基本资料517
5. 1. 2 水闸的常用结构型式………………… 518
5. 1. 3 阐址选择519
5.2 总体布置…………………………………… 522
5.2.1 枢纽布置522
5. 2. 2 闸室布置……………… 522
5. 2. 3 消能与防冲布置523
5. 2. 4 防渗与排水布置523
5. 2. 5 连接建筑物布置523
5.2. 6 拦沙及排沙设施524
5.3 过流能力与闸室轮廓尺寸.................. 524
5. 3. 1 闸孔规模确定(过流能力) ………… 524
5.3.2 挡潮闸水力计算要点………………… 528
5.3.3 闸室轮廓尺寸529
5.4 消能与防冲532
5.4.1 消能工型式…………………………… 532
5. 4. 2 设计条件532
5. 4. 3 消能防冲计算及消能工尺寸确定…… 533
5. 4. 3. 1消能防冲计算534
5. 4. 3. 2 消能工(包括海漫与防冲槽〕的构造及布置534
5. 4. 4 辅助消能工的构造及布置…………… 536
5.5 防渗与排水537
5. 5. 1 闸基渗流分析537
5.5. 1. 1 土的渗透变形判别(方法 一)…… 537
5.5. 1. 2 土的渗透变形判别(方法二 )…… 538
5. 5. 1. 3 闸基渗流计算 ……………… 539
5. 5. 2地下轮廓布置541
5. 5. 3 阿飞辛设施 …………………………. 542
5.5.4分缝与止水 ……….....… … 543
5.5. 5 排水及反设施…………………….. 544
5. 5.6 侧向组渗和 向排水布量 ……… 545
5.6 稳定分析… ………………………… 548
5. 6. 1 荷载计算及组合……………………… 548
5. I.J . 1. 1 荷载及其计算 ………………….. 548
5. G. 1. 2 荷载组合… ………………….. 550
5. 6. 2 闸主稳定分析'………………………. 552
5. 6. 2. 1 闸室计算单元选取………… 552
5. G. 2. 2 闸室基底应力计算……………… 552
5. 6. 2. 3 闸室抗滑稳定计算… ………… 553
5. 6. 2. 4 闸室抗滑稳定计算……..…… 555
5.6.3 岸墙、翼墙稳定分析………………… 555
5. 6. 3. 1 岸墙、翼墙计算单元选取………… 555
5. 6‘ 3. 2 岸墙、翼墙基底应力计算………… 555
5.6. 3.3 岸墙、翼墙的抗滑稳定计算……… 555
5. 6. 3. 4 岸墙、翼墙的抗倾覆稳定计算…… 556
5. 6. 3. 5 岸墙、翼墙的抗浮稳定计算……… 556
5.6. 4 抗剪强度指标选用… …… …….. 556
5.6.5 抗清稳定构造措施……… ………… 558
5.7 闸室结构应力分析……………………… 560
5. 7. 1 底板的内力分析……………………… 560
5.7. 2 闸墩的应力分析……………………… 563
5.7.2.1 闸墩型式及计算条件…………… 563
5. 7. 2. 2 平面闸门的闸墩应力计算……… 563
5.7. 2.3 弧形阐门的闸墩应力计算……… 565
5.7. 2. 4. 预应力闸墩应力计算………… .. 566
5.7.2.5 闸墩配筋及结构设计…… …… 566
5. 7. 3 闸室结构计算的有限单元法………… 567
5. 7. 3. 1 计算单元划分原则 ……… 567
5. 7. 3. 2 1.昆凝土与地基的本构模型……… 567
5. 7.3. 3 采用接触单元的有限单元法…… 567
5.8 地基设计... .. ............ ...... .... ...........… 568
5.8. 1 地基整体稳定计算………………… 568
5.8.2 地基沉降计算…………… ………… 569
5.8. 3 地基处理...... .. . .......... .. ... .....……. 57
5.8.3. 1 换土垫层法...………………… .. 571
5. 8. 3. 2 桩基础…………………………… 571
5.8. 3.3 振动水冲法……………………… 572
5. 8. 3. 4 强力夯实法(强劳法)………… 573
5.8.3.5 沉井基础……………………….. 573

5.8. 3. 6 深层搅拌世法…………….. 574
5.8.3.7湿陷性黄土地基处理…… 576
5. 8. 3. 8 地震液化地基处理 ………… 576
5.9 闸室混凝土施工期裂缝控制.....…….. 576
5. 9. 1 闸室混凝土施工期的应力特点和裂缝形成机理… 576
5. 9. 2 控制计算方法…………………… 577
5.9.3 裂缝控 制措施 …………………… 578
5. 10 附属结构及连接建筑物设计……… 580
5. 10. 1 闸室附属结构…………………. 580
5. 10. 1. 1 胸墙……………………… …… 580
5. 10. 1. 2 作桥 及交通 ………… ……… 581
5.1 0. 1. 3 排架 …………………… 583
5. 10. 1. 4 启间机房及控制室……………… 583
5.10. 1. 5 他附属结柑……… …… ……. 583
5. 10. 2 连接建筑竹……………… ……… 58
5.10.2.1 闸室段... 584
5. 10. 2. 2 上、下 游连接段…… ……… 585
5. 10. 2. 3 上、下游连接段结崎设计……… 585
5.11 橡胶坝… …… ………………… ………… 587
5. 11. 1 橡胶坝类型及组成… …………….. 588
5. 11. 2 橡胶坝工程布置………………… 588
5. 11. 2. 1 工程布 原则 …………………. 588
5. 11. 2.2 工程总体布置… ………………… 588
5. 11. 3 橡胶坝结构设计………………… …… 589
5.11. 3.1 土建结构设计………… ……… 589
5.11. 3.2 坝袋结构设计… ……………. 591
5.1 1. 3.3 坝袋锚固设计……………… 593
5.11 . 4橡胶坝水力计算…… …… …. 594
5.11. 4.1 坝 流能力 计算……… 594
5. 11. 4. 2 橡胶坝尚能防冲设计…………. 595
5. 11. 5 充、排 (气)系 统设计... ..... ... ... ... 595
5. 12 安全监测……………………… …… …… 596
5. 12. 1 概述 …… ………… …………… 596
5. 12. 2 安全监测设计………………………… 596
5. 12. 3 巡视检查………… …… ……………… 597
5. 12 . 4 监测要求及资料整理 整编 …… 597
5. 13 其他闸型设计………… ………… ……… 598
5. 13. 1 立交 函闸… …………………… …. 598
5.13. 1. 1 概述…… …………… ………… 598
5. 13. 1. 2 总体布置 ………………… 598
5. 13. 1. 3 规模确定……… …………….. 599
5. 13. 1. 4防渗排水设汁要点..………….. 600
5. 13.1. 5消能防冲设计……….….. 600
5. 13. 1. 6 结构设计要点 ……………...….. 600
5. 13. 2 浮运式水闸………………………….. 600
5. 13. 2. 1 结构特点及型式 …………..… 601
5. 13. 2. 2 设计要点………………….. .. 502
5. 13.3 水力自动翻板闸 ……………… 60
5. 13. 3. 1 水力自动翻板闸分类…………. 607
5. 13. 3. 2 水力自动翻板闸设计………..... 608
参考文献.............................................. 610

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