大湾水利枢纽工程拦河闸结构稳定分析

张利国，苏长刚，赵 岩

(1.牡丹江市水务科学研究院，黑龙江牡丹江157000;2.牡丹江市市政设计研究院有限责任公司，黑龙江牡丹江157000)

1 工程概况

1.1 工程地理位置及目的

牡丹江市大湾拦河闸工程工程是原橡胶坝改扩建工程。工程地点位于牡丹江堤防左岸桩号10+375 km处，距江滨公园3 km，座落在牡丹江干流上，控制流域面积22 720 km2，占全流域面积的60%。修建拦河闸的主要任务是在牡丹江枯水期下闸蓄水，抬高江道水位，扩大水域，改善牡丹江水景观，保障牡丹江城市用水，同时也更加改善了大牡丹江建设的投资环境。

1.2 工程等级及设计标准

依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)的规定，按水库分等指标确定牡丹江市大湾拦河闸工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。按拦河水闸分等指标确定工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型，主要建筑物为2级。综合分析后，确定工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。

1.3 工程相关数据

工程正常蓄水位为231.20 m，相应库容1 194万m3，设计洪水位为234.75 m，相应库容为3 065万m3，校核洪水位为236.37 m，相应库容为4 161万m3。大湾拦河闸共设17孔闸，孔口尺寸为:净宽12.5 m，高度13 m，中墩厚度2.5 m，两边墩厚度为1.25 m。两岸以圆弧翼墙与岸坡连接。17孔闸全长255 m，是一座闸桥相结合的多功能性建筑物。此次闸门采用平板钢闸门，尺寸为:宽度13.3 m，高度6 m。启吊装置采用17台双吊点、集中驱动，启门力F=2×400 kN单台功率W=22 kW卷扬机。

2 设计标准及结构布置

2.1 设计标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)的规定，本工程永久性水工建筑物拦河闸的洪水标准为:30 a一遇洪水设计，100 a一遇洪水校核。施工导流建筑物为Ⅳ级，导流标准为10 a一遇洪水设计，消能防冲为30 a一遇洪水标准。

表1 建筑物级别与洪水标准一览表

2.2 结构布置

17孔拦河闸轴线布置在原橡胶坝轴线上游10 m处，拦河闸由闸室上游铺盖段、闸室段、消力池段、海漫段4个部分组成。

3 结构稳定分析及底板内力计算

大湾拦河闸工程分为3层，底层为13 m高的闸室，中间层为9.10 m高的启闭排架，顶层为7.15 m高的启闭房。拦河闸地面以上的总高度为29.25 m，同时处在主江道中，其自身稳定必须认真认证。

3.1 底板受力分析及抗倾验算

已知条件:取一单孔作为计算部分。单孔长度为B=15 m。γ水=10 kN/m3;γ钢筋混凝土=25 kN/m3。

此次考虑在工程在正常运行情况下的抗倾覆计算。将抗倾计算的矩心设为底板下游齿点M。

3.2 倾覆力矩M0计算

1)静水压力作用:

2)浮托力作用:

3)渗透压力作用:

利用直线比例法计算渗透压力，渗径长度为60.90 m。计算简图见图1。

图1 渗透压力计算简图

底板上游、下游趾的压力水头值计算为:

上游、下游趾的压力值计算为:

3.3 抗倾覆力矩My计算

1)正常挡水位时，水体重量为:

2)底板自重:

3)闸墩自重:

4)闸墩悬臂重量:

5)交通桥面板自重:

6)检修桥左面板自重:

7)检修桥右面板自重:

8)启闭台支柱自重:

9)启闭台T形梁自重:

10)启闭房自重:

11)启闭房顶面板自重:

12)启闭机及闸门自重:

3.4 抗倾系数K值计算

基底应力经计算，此结构的重力合力为G=21 921 kN↓偏心距，基底不产生拉应力。

∴基底应力值为:

4 结语

综上所述，笔者认为此次拦河闸工程的设计理念前瞻、结构布置设计科学合理。工程在设计理念上考虑到城市建设、旅游开发、水能开发、二期工程的电能开发，在结构布置上采用一闸多能―闸桥结合形式。牡丹江大湾水利枢纽工程不但可以改善牡丹江的水域景观，更重要的是带动了牡丹江两岸的经济发展，创建了良好的投资环境。工程的建成，还将为牡丹江百姓创建美好的休闲、娱乐的之地。

［1］华东水利学院.水工设计手册［R］.北京:水利电力出版社，1982.

［2］牡丹江市水利勘测设计研究院.黑龙江省牡丹江市橡胶坝改建工程初步设计报告［R］.牡丹江:牡丹江市水利勘测设计研究院，2008.