对水闸设计方法的探讨

【关键词】水闸；设计；结构 

　　一、水闸的组成部分及工作特点 

　　（一）上游连接段 

　　上游连接段的主要作用是引导水流平顺地进入闸室，保护上游河床及河岸免遭冲刷并有防渗作用。上游连接段一般包括铺盖、上游防冲槽及两岸的翼墙及护坡等部分。铺盖主要起防渗作用，上游防冲槽主要是保护铺盖头部不被损坏，两岸翼墙的作用是使水流平顺地进入闸孔，并起侧向防渗的作用。 

　　（二）闸室是水闸的主体部分 

　　闸室是水闸挡水和泄水的主体部分。通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。底板是闸室的基础，承受闸室的全部荷载，并较均匀地传给地基。闸墩的作用是分隔闸孔、支承闸门、工作桥及交通桥等上部结构。闸门的作用是挡水和控制下泄水流。底板、闸墩、闸门是闸室段的三个主要部分，闸室段一般为混凝土或钢筋混凝土结构，小型水闸也可用浆砌料石结构。 

　　（三）下游连接段 

　　下游连接段具有消能和扩散水流的功能。使出闸水流在消力池中形成水跃消能，再使水流平顺地扩散，防止闸后水流的有害冲刷。下游连接段通常包括下游翼墙护坦、消力池、海漫、下游防冲槽以及护坡、护底等。下游防冲槽（齿墙）是海漫末端的防冲保护设施。 

　　（四）水闸的工作特点 

　　水闸既是挡水建筑物，也是泄水建筑物，一般修建在平原地区，平原地区的覆盖层很厚，地基的压缩性很大，抗滑能力差，承载能力低，所以闸的稳定是设计中的一个重要问题。 

　　水闸靠闸门挡水，在闸上下游形成的水头差作用下会产生通过闸基及两岸的渗流，对水闸底部产生渗透压力，抵消水闸的有效重量，对闸室及两岸连接建筑物的稳定不利，并可能产生有害的渗透变形危及水闸的安全。 

　　水闸开闸泄水时，闸下无水或水很浅，在上下游水头差作用下往往有很大的流速，过闸水流携带的能量将引起下游的冲刷，给闸下消能带来了困难。因水闸上下游水位差较小，容易产生波状水跃，消能效率低，水面波动向下游延伸很长，对下游河床及岸产生冲刷，也可能会危及水闸的稳定和安全。 

　　二、软土地基水闸结构设计方法 

　　（一）半解析法 

　　在一般的水闸结构设计中，可以采用截条法，将水闸结构简化为弹性地基上的平面框架结构，采用半解析法进行计算。该法将上部杆系结构和平面地基看成两个子结构，用刚性链杆代替底梁和地基之间的联系，用杆系有限单元法求解上部结构底梁的单位位移，用解析法求解各种平面地基模型的单位沉陷系数，根据底梁和地基接触面间的变形协调和整体平衡条件、建立求解地基反力的混合法典型方程，据此求出地基反力，再根据叠加原理，用有限单元法求解整个结构的位移和内力。 

　　在地基模型的实际应用中，必须注意其应用范围，应当根据不同的地质条件选用。理论计算和现场测量表明，文克尔地基模型适用于地基可压缩土层与基