水閘設(shè)計(jì)步驟

1、水閘設(shè)計(jì)步驟一、擬定閘孔形式 比較最高水位與地面高程，確定閘孔結(jié)構(gòu)形式。二、選用堰型及堰頂高程根據(jù)閘基土質(zhì)及運(yùn)行要求，確定堰型三、利用堰流公式初步擬定閘孔寬度。渠道斷面面積： A平均流速： v QA平底堰： he 時(shí)為堰流，否則為閘孔出流；H曲線形堰： he 時(shí)為堰流，否則為閘孔出流。 Hhe 閘門開度計(jì)入行進(jìn)流速的上游水深：2H 0 H v0 2g式中：H 上游水深；流速系數(shù)，取；v0 上游行進(jìn)流速。A hs 時(shí)用下式計(jì)算過(guò)流能力： H0Q mB 2gH 03/ 2hss 時(shí)，H0 2.31 hsH0(1hs 0.4H0)hs水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 公式 s 時(shí) ,H0=1側(cè)收縮系數(shù) .，流量系數(shù) m

2、=B=Qm 2gH 03/2b0b00.1711 b0 0dz 4 b0 dzb0b0b0dz /2 bb4b0 dz /2 bbBhs 時(shí)用下式計(jì)算過(guò)流能力：H0閘孔總凈寬：Q0hsB0 2g(H0 hs )2hs0 0.877 s 0.650 H 0QB= =0hs 2g(H0 hs )時(shí)所需的閘孔總凈寬小于初擬定的閘寬 綜合以上引水情況和排水情況計(jì)算并考慮一定的安全儲(chǔ)備確定 B=六、驗(yàn)算閘孔過(guò)水能力b04m,d z 1.0m, bb 3.66 2.5 0.5 8.65m淹沒系數(shù)為：2.31 hs (1sH0hs 0.4H0)側(cè)收縮系數(shù)為：計(jì)算流量為： = (z N =Q計(jì)1) bNmB

3、2gH 03/2或Q0hsB0 2g(H 0 hs)七、畫出閘孔寬度布置圖消能防沖設(shè)計(jì)、用孔流公式計(jì)算閘門初始開度和出閘水流出使流量設(shè)閘孔開度 e 為根據(jù)閘門相對(duì)開度：判別出流形式由水利學(xué)表8-7 查得平板閘門的垂直收縮系數(shù)：收縮斷面水深：hc2e流量系數(shù)：0.600.176he收縮斷面流速：vcQbhcbe 2gH 0be 22gH0收縮斷面的共軛水深：hChc22vc1 8 c 1ghc潛孔比：hthc H hc由水力學(xué)圖 8-34 查得淹沒系數(shù)s=比較 ht 與 hc 的大小確定出流形式如閘孔為淹沒出流，則流量根據(jù)水力學(xué)8-24)計(jì)算單孔流量： Qss be 2gH 0be 2gH；總流

4、量：以相同的方法設(shè)一組不同的閘孔開度 e 值，求得相應(yīng)的hc ht最大時(shí)，相應(yīng)的下泄水流的能量最最大流量計(jì)算表eeh2hcVchcht hc H hcsQs12345三、計(jì)算出閘水流的水躍 消力池寬度： B單寬流量： q QB上游河道斷面面積： A平均流速： V QA躍前水深 hc 按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（）計(jì)算：2hc3 T0 hc2q 0c 0 c 2g式中：水流動(dòng)能校正系數(shù)，?。籷 過(guò)閘單寬流量；水流動(dòng)能校正系數(shù)，?。籘0 由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能移項(xiàng)得T0 hc2g則T0 hc2 ， 即 hchcT0hc故 hcT0T0按迭代法計(jì)算hc設(shè) hc01.0mhcn 1q2 /2g 2T0

5、hcnT0ahcn式中：T0H0V02 / 2g躍后水深：hchc或根據(jù) Fr 2值查表得共軛水深比出池落差2z 2g 2hs2驗(yàn)算淹沒安全系數(shù)： 應(yīng)滿足四、計(jì)算消力池的長(zhǎng)Fr 22 q2 ghc31 8Fr 2，則 hc 1hcd h szhc消力池長(zhǎng)度 Lsj 按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式）計(jì)算：式中：Ls消力池坡段水平投影長(zhǎng)度；水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，取為；Lsj Ls L j0.25 b1 b2若 hc/ hs 則需設(shè)消力池。的要求L j 水躍長(zhǎng)度， （ hc hc ）五、計(jì)算消力池底板的厚度消力池底板厚度 按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 （）計(jì)算t k1 q H 式中：t 消力池底板始端厚度；H 閘孔泄流時(shí)的上下水

6、位差；k1消力池底板計(jì)算系數(shù)；q 過(guò)閘單寬流量。 考慮到消力池底板的抗浮要求，現(xiàn)取消力池底板厚度為m。六、確定消力池的構(gòu)造七、計(jì)算海漫長(zhǎng)度）計(jì)算：對(duì)于 q s H 在 19 之間的情況，可按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范L p ks qs H式中：Lp 海謾長(zhǎng)度（ m）；q S 消力池末端單寬流量；k s 海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)；H 閘孔泄流時(shí)上下水位差。八、計(jì)算沖刷坑的深度，確定防沖槽的尺寸海漫末端的河床沖刷深度按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（）計(jì)算dmqmhmv0式中：d m 海漫末端河床深度；qm海漫末端單寬流量Q qm A ；hm 海漫末端河床水深。v0 河流土質(zhì)允許不沖流速v 0 的計(jì)算：斷面面積： A b mb h濕

7、周： b 2h 1 m2A水力半徑： R A不沖流速： v0 vR R0.2閘基滲流計(jì)算一、滲流計(jì)算水位組合二、下輪廓線布置，驗(yàn)算防滲長(zhǎng)度（一）地下輪廓線的設(shè)計(jì)步驟（1）根據(jù)水閘的上下游水位差大小和地基土質(zhì)條件選擇地下輪廓的形狀和尺寸。初步擬定其 不透水層部分的長(zhǎng)度（即防滲長(zhǎng)度）時(shí)，一般均采用滲徑系數(shù)法。（ 2）選用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)初步擬定的布置方案進(jìn)行滲流計(jì)算，求出閘底所受 的滲透壓力以及滲透坡降，特別時(shí)滲流出口處的坡降。（ 3）驗(yàn)算閘基及地基的穩(wěn)定性，包括地基土的抗?jié)B穩(wěn)定性。（4）根據(jù)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理的要求，對(duì)初擬的底下輪廓線進(jìn)行修改。在修改底下輪廓線的形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)結(jié)合總體布置和閘室的結(jié)構(gòu)布

8、置與設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考慮。（二）用滲徑系數(shù)法初步擬定閘基的防滲長(zhǎng)度按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（）計(jì)算：L C H式中：L 閘基防滲長(zhǎng)度；C 滲徑系數(shù)，查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表4.3.2；H 上下游最大水位差。（三）初步擬定閘室沿水流方向的長(zhǎng)度L （2.5 4.5） H式中：L 閘室沿水流方向的長(zhǎng)度；H 上下游水位差。則初擬閘底板長(zhǎng)度m；閘底板厚度取閘孔凈寬的 1/61/8 可初擬底板厚度為 m ，底板上下游的齒墻寬度為m ，齒墻深度均為m，上游齒墻的作用是降低閘底板上的滲透壓力，下游的齒墻是減小出逸坡降，有助于防止地基產(chǎn)生滲透變形。（四）驗(yàn)算防滲長(zhǎng)度（五）地下輪廓線布置水閘地基防滲長(zhǎng)度初基輪廓線形狀及尺寸確定，

9、即進(jìn)行地下輪廓線的布置。 布置的總的原則是 滯滲步確定以后， 可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地基土壤的特性， 并參考已有的類似的水閘工程資料進(jìn)行閘與 導(dǎo)滲相結(jié)合。通常在閘室底板上游一側(cè)布置防滲設(shè)施（如鋪蓋、板樁及齒墻等） ，用來(lái)延長(zhǎng)滲徑、 減小底板滲透壓力、降低閘基滲流坡降等，這叫滯流；在下游側(cè)布置排水設(shè)施，使?jié)B透水流盡快地 安全排走，以防止發(fā)生滲透變形，并減小底板滲透壓力，這叫導(dǎo)流。三、滲流計(jì)算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法來(lái)進(jìn)行滲流計(jì)算。（一）地基有效深度的確定當(dāng) L 0 5 時(shí)，可按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（）計(jì)算，有效深度：S0Te 0.5L0當(dāng) L0 5 時(shí)，可按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（）計(jì)算，有效深度：Te5LL0S01

10、.6 L0 2 S0式中：Te 土基上水閘的地基有效深度（m）；L0 地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度；S0 地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度。二）計(jì)算各典型段的阻力系數(shù)表 3-1 各滲流區(qū)段幾何參數(shù)和阻力系數(shù)表段 號(hào)段別S（i S1,S2）（ m）Ti（m）Li（m）i備注1進(jìn)口段2內(nèi)部水 平段3內(nèi)部垂 直段4內(nèi)部水平段5內(nèi)部垂 直段各滲流區(qū)段的阻力系數(shù)可 根據(jù)段別和區(qū)段的幾何特6內(nèi)部水 平段性（ S，T， L）按下列公式 計(jì)算 1、進(jìn)出口段：7內(nèi)部垂直段1.50 1.5 S 0.4412、內(nèi)部垂直段：8內(nèi)部水 平段9內(nèi)部垂 直段2S y lnctg 1 y 4 T3、水平段：10內(nèi)部水平段11內(nèi)部垂 直段Lx

11、 0.7 S1 S2 xT12內(nèi)部水平段13內(nèi)部垂 直段14內(nèi)部水 平段15出口段15計(jì)算得：ii1三）計(jì)算各典型段的滲壓水頭損失根據(jù)式 hii H 計(jì)算i15式中： H ；i1表 3 2 各典型段滲壓水頭損失計(jì)算表滲壓 水頭 損失Hh1h2h3h4h5h6h7h8h9h10h11h12h13h14h15h設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì)反向校核正向當(dāng)?shù)装逵袃A斜段時(shí)，阻力系數(shù)為sLx0.7 S1 S20.7(T1 T2) 1 2 T1T2lnT2T2 T1四) 進(jìn)、出口水頭損失值的修正1)進(jìn)口處修正系數(shù)1.212TS122 0.059TTn 進(jìn)口段水頭損失應(yīng)修正為： h0h0； h0hii1進(jìn)口段水頭損失減小值為

12、： h (1) h0按相應(yīng)公式修正各段的水頭損失值為：2) 出口處修正系數(shù)1.2112T S12 2 0.059 TT出口段水頭損失應(yīng)修正為：表 3-3 ： 滲壓水頭損失計(jì)算匯總于表滲壓水頭損失（ m）h1h2h3h4h5h6h7h8h9h10h11h12h13h14h15h正向擋水修正前設(shè)計(jì)情況修正后反向擋水修正前修正后校核正向擋水修正前情況修正后（五）計(jì)算各滲流角點(diǎn)處的滲壓水頭由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游，從作用水頭值相繼減去各分段水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值。表 3-4 各角點(diǎn)滲壓水頭計(jì)算匯總表滲壓水頭 （m）H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12H13H14

13、H 15H16設(shè)計(jì)情況正向擋水反向擋水校核情況正向擋水（六）繪制閘底滲透壓力分布圖根據(jù)以上算得的滲壓水頭值， 并認(rèn)為沿水平段的水頭損失呈線性變化， 繪出如圖所示的滲壓 力分布圖：1、 計(jì)情況正向擋水2、 計(jì)情況反向擋水2、 校核情況正向擋水（七）驗(yàn)算滲透坡降表 3-5 出口滲透坡降計(jì)算表參數(shù)水位情況h0 （ m）S（m）J備注設(shè)計(jì)正向各水位組合情況的出口滲透坡 降按式（）計(jì)算： J h0/s /設(shè)計(jì)反向校核正向閘室結(jié)構(gòu)布置一、閘室底板的布置二、閘墩的布置擬定閘墩順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度，閘墩厚度，閘墩高度，門槽位置和尺寸。閘墩分中墩和邊墩兩種。中墩上游部分（以閘門分界）的頂部高程一般高出設(shè)計(jì)（校核）

14、水位， 以使閘上交通橋既不防礙過(guò)水， 也不受波浪的影響。 中墩下游部分的頂部高程可以適 當(dāng)降低。 邊墩是閘室與兩岸連接的閘墩， 邊墩頂部高程， 在泄洪時(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)或校核水位加 安全超高值， 關(guān)門時(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)或校核洪水位加安全超高值。 該兩項(xiàng)安全保證條件應(yīng)同時(shí)得 到滿足，以便使上游來(lái)水不漫過(guò)邊墩頂部，確保閘室安全。表 4 1 安全超高數(shù)值表安全超高泄洪時(shí)擋水時(shí)設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位泄洪時(shí)：設(shè)計(jì)（校核）洪水位 +關(guān)門時(shí)：設(shè)計(jì)（校核）洪水位 + +（2hl ho ）表 4 2 閘頂高程計(jì)算表水位情況設(shè)計(jì)水位（ m）安全超高（ m ）閘頂高程（ m ）設(shè)計(jì)正向泄洪擋水設(shè)計(jì)反向泄洪擋水校核正向泄洪擋水三、

15、閘門結(jié)構(gòu)的布置 擬定閘門高度，閘門形式，估算閘門重量，估算閘門啟閉所用的啟門力和閉門力（一）計(jì)算胸墻底緣高程Z 堰頂高程 堰頂下游水深（二）估算閘門重量 采用直升式平面鋼閘門，初擬擬閘門高度為6.5m ：估算閘門重量：G 0.073k1k2k3A0.97H s0.79 9.8式中：k 1 閘門工作性質(zhì)系數(shù)，取值；k2 孔口高度比修正系數(shù)，取值；k 3 水頭修正系數(shù)，取值為；H孔口高度； B孔口寬度。（三）估算閘門啟閉力選定啟閉機(jī)：?jiǎn)㈤T力： FQ 0.10.12 P 1.2G閉門力： Fw (0.1 0.12)P 0.9G表 4 3 OPQ-2型閘門啟閉機(jī)外形主要尺寸型號(hào)外形主要尺寸（ mm ）

16、懸掛點(diǎn)（ mm）ABEFIJHh1h2dDCe表 4 4 OPQ-2型閘門啟閉機(jī)外形主要尺寸型號(hào)基礎(chǔ)主要尺寸（ mm）作用荷載ABCEFGIJMNQ1Q2Q3Q4四、工作橋尺寸擬定為了安置閘門的啟閉設(shè)備及工作人員操作的需要，通常要設(shè)置工作橋，并在閘墩上修 建支墩或排架來(lái)支承工作橋。（一）工作橋的總寬度確定總寬度 =基座寬度 +2 （操作寬度 ）+2（欄桿柱尺寸 ）（二）工作橋高程及排架尺寸的確定 堰頂以上至工作橋底梁之間的凈高為： h h1 h2 e式中： h1為相應(yīng)于最大過(guò)閘流量的堰頂水深；h2為閘門高度， ； e為富裕高度。五、交通橋、工作便橋形式的擬定六、分縫和止水的布置七、兩岸連接建筑

17、物的布置水閘兩端與河岸連接時(shí)，需設(shè)置連接建筑物，其組成部分有岸墻，上下游翼墻。（一）上下游翼墻的布置圖 5 1 閘室荷載示意圖（二）岸墻的布置閘室穩(wěn)定計(jì)算一、閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算 取相鄰順?biāo)飨蛴谰每p之間的閘段作為計(jì)算 單元。閘室所受荷載如圖 51 所示：一）閘室自重及彎矩計(jì)算表 5-1 ： 閘室自重及彎矩計(jì)算表（以底板中點(diǎn)為矩心）構(gòu)件名稱算式重力（KN）力臂（m）力矩（ KNm）閘墩底板工作橋交通橋檢修便橋排架活動(dòng)門槽啟閉機(jī)閘門胸墻合計(jì)注： 1、采用鋼筋砼容重取為 24KN/m 3;2、所有彎矩以逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)二）計(jì)算水重及其彎矩表 5-2 ： 水重和彎矩計(jì)算表（以底板中點(diǎn)為矩心）計(jì)算情

18、況算式水重（ KN）力臂（ m ）力矩（ KNm）設(shè)計(jì) 情況正 向 擋 水上游水重下游水重反 向 擋 水上游水重下游水重校核 情況正 向 擋 水上游水重下游水重（三）揚(yáng)壓力的計(jì)算1、浮托力的計(jì)算表 5-3 ： 浮托力和彎矩計(jì)算表（以底板中點(diǎn)為矩心）計(jì)算情況算式浮托力（KN）力臂（m）力矩（KNm）設(shè)計(jì) 情 況正向擋水反向擋水校核 情 況正向擋水2、滲透壓力的計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示參照前表數(shù)據(jù)及圖，列表計(jì)算如下：表 5-4 ： 滲透壓力和彎矩計(jì)算表（以底板中點(diǎn)為矩心）計(jì)算情況算式滲透壓力（KN）力臂（m）力矩 （KNm）設(shè) 計(jì) 情 況正向擋水設(shè) 計(jì) 情 況反向擋水校 核 情 況正向擋水四）水平水壓

19、力的計(jì)算表 5-5 ： 水平壓力和彎矩計(jì)算表（以底板中點(diǎn)為矩心）計(jì)算情況算式水平壓力（KN）力臂 （m）力矩 （m）設(shè)計(jì) 情 況正向 擋 水上游止水以上止水以下下游止水以上止水以下設(shè)計(jì) 情 況反向 擋 水上游止水以上止水以下下游止水以上止水以下校核 情 況正向 擋 水上游止水以上止水以下下游止水以上止水以下、閘室結(jié)構(gòu)荷載匯總 將各種荷載分完建、設(shè)計(jì)情況和校核情況分別進(jìn)行匯總，如表所示(一)設(shè)計(jì)情況正向擋水閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算匯總表 5-6： 設(shè)計(jì)情況正向擋水閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算匯總表荷載名稱垂直力 (KN)水平力 (KN)力臂(m)力矩順時(shí)針逆時(shí)針閘室機(jī)構(gòu)自重上游水壓力P1P2P3下游水壓力P4P5P

20、6浮托力滲透壓力水重上游下游合計(jì)二)設(shè)計(jì)情況反向擋水閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算匯總表 5-7 設(shè)計(jì)情況反向擋水閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算匯總表荷載名稱垂直力 (KN)水平力 (KN)力臂(m)力矩順時(shí)針逆時(shí)針閘室機(jī)構(gòu)自重上游水壓力P1P2P3下游水壓力P4P5P6浮托力滲透壓力水重上游下游合計(jì)三)校核情況正向擋水閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算匯總表 5-8 ： 校核情況正向擋水閘室結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算匯總表荷載名稱垂直力 (KN)水平力 (KN)力臂 (m)力矩順時(shí)針逆時(shí)針閘室機(jī)構(gòu)自重上游水壓力P1P2P3下游水壓力P4P5P6浮托力滲透壓力水重上游下游合計(jì)三、抗滑穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)水閘設(shè)計(jì)公式( 5-18)計(jì)算：tg 0 W C 0 AK

21、ccP式中：0 =W 所有作用在閘室上垂直力的總和；P 作用在閘室上所有水平力的總和；C0 0.3CA 底板與地基的接觸面積， A=BL=?，F(xiàn)列表 59 計(jì)算抗穩(wěn)定安全系數(shù)如下：表 5-9：閘室抗滑穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì)反向校核正向C（ kPa）0（）Tg0W （ kN）P （ kN ）Kc四、基底壓力計(jì)算基底壓力的分布與底板剛度、尺寸、砌置深度及地基性質(zhì)等因素有關(guān)，呈曲線分布。由于閘墩在順?biāo)鞣较騽偠群艽螅?可近似地把基底壓力作為直線分布， 這與實(shí)際情況較接近，其壓強(qiáng) 按水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（）計(jì)算：max minGMAW式中：m ax閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值；m inG 作用在閘室上

22、的全部豎向荷載（包括閘室基礎(chǔ)底面上的揚(yáng)壓力在內(nèi)）M 作用在閘室上的全部豎向和水平向的荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的 形心軸的力矩；A 閘室基底面的面積 A=BL=；W 閘室基底面對(duì)于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩12Wbl 26現(xiàn)根據(jù)上式列表 5-10 計(jì)算基底壓力如下：表 5-10 基底壓力計(jì)算表計(jì)算參數(shù)完建期設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì)反向校核正向G（KN）M （ kN? m）max （ kPa）min （ kPa）（kPa）max min五、地基允許承載力計(jì)算（一）完建期 完建期采用太沙基極限承載力公式計(jì)算極限承載力1Pu0.4 bN0dNq 1.2CN cK式中：Pu 地基所能承受的豎向極限荷載；

23、地基土的重度；0 基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土的重度；d 基礎(chǔ)埋深 ,取為；K 地基承載力安全系數(shù)；N ,Nq ,Nc 承載力系數(shù)；承載力系數(shù)與的關(guān)系表得：N6.8,NqPu 1 0.4 bN20dNq 1.2CNc二）運(yùn)行期對(duì)均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，在中心荷載作用下， 利用漢森極限承載力公式計(jì)算豎向地基承載力式中：RK 0.5B BN S iqNq Sqdqiq cNcScdcicR 按漢森公式計(jì)算的土質(zhì)地基允許承載力；土的容重，水下用浮容重；K 地基承載力安全系數(shù)，取為；S 、 Sq 、 Sc 基礎(chǔ)的形狀系數(shù)；i 、iq、 ic 荷傾斜系數(shù)；dq、 d c 深度系數(shù)；N 、 Nq、 Nc 基礎(chǔ)的形

24、狀系數(shù)； 當(dāng)為設(shè)計(jì)情況正向檔水時(shí)計(jì)算地基承載力如下： 作用在基底上的豎向荷載 ： p 作用在基底上的水平荷載 ：tg p ctg p ctg 查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表，表，表，得傾斜系數(shù)：i r , i q ,i c查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范表，得承載力系數(shù)：N , N q , N形狀系數(shù)為： S 1 0.4 B L ；Sq Sc 1 0.2 B L基底面以上的有效邊荷載： q D 深度系數(shù)： d q dc 1 0.35 D B地基允許承載力為： R列表計(jì)算地基極限承載力和容許承載力：表 5-11 ：地基容許承載力計(jì)算計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì)反向校核正向p (Kpa)(Kpa)tgiiqicNNqNcSSqScq (

25、Kpa)dqdcR (Kpa)第六章 閘室底板結(jié)構(gòu)計(jì)算、計(jì)算閘底板順?biāo)鞣较虻牡鼗戳Ρ?6 1 地基反力匯總表地基反力完建期設(shè)計(jì)正向設(shè)計(jì)反向校核正向PmaxPmin二、計(jì)算不平衡剪力以胸墻與閘門之間的連接為界（閘門的側(cè)止水布置在上游側(cè)） 分閘室為上、 下游段，各自承擔(dān)其分段內(nèi)的上部結(jié)構(gòu)重力和其他荷載，計(jì)算不平衡剪力如表表 6 2 不平衡剪力計(jì)算表荷載名稱完建期設(shè)計(jì)正向上游段下游段小計(jì)上游段下游段小計(jì)結(jié)構(gòu) 重 力閘墩底板胸墻交通橋工作橋便橋啟閉機(jī)閘門排架合計(jì)水重力浮托力滲透壓力地基反力不平衡力不平衡剪力表 6 2： 不平衡剪力計(jì)算表荷載名稱設(shè)計(jì)反向校核正向上游段下游段小計(jì)上游段下游段小計(jì)結(jié)構(gòu)

26、重 力閘墩底板胸墻交通橋工作橋便橋啟閉機(jī)閘門排架合計(jì)水重力浮托力滲透壓力地基反力不平衡力不平衡剪力三、不平衡剪力分配值的計(jì)算設(shè) A1， A2分別為剪力分配圖中分配給閘墩和底板的相對(duì)剪力面積，則不平衡剪力按下式計(jì)算：Q1A1A1 A2Q2A2A1A2A1h1h2Sydyh1h2 2d1 2d2 h1yyh1 y2dy1 0.6 1 3h13 3h12h2 h23為了計(jì)算方便，求 A2時(shí)取 y 坐標(biāo)向下為正則得A2y0h2 L y0yyy0 y2dy1L2y0323y0 h2底板：閘墩：Q墩A1A1 A2QQ底A2QA1 A2表 6 3 不平衡剪力分配計(jì)算表上游側(cè)下游側(cè)Q墩Q底QQ墩Q底Q完建期設(shè)

27、計(jì)正向設(shè)計(jì)反向校核正向四、彈性地基梁的荷載計(jì)算分配給閘墩的不平衡剪力可近似地按集中力考慮，此時(shí)通過(guò)中墩傳給地基梁的荷載1 和通過(guò)縫墩傳給地基梁的荷載 N2 為Qd1N1G12d12d2N2G2Qd22d12d2式中：G1中墩重（包括上部結(jié)構(gòu)）G2 縫墩重 （包括上部結(jié)構(gòu) ）分配給底板的不平衡剪力按均勻分布考慮并與底板自重q1，水重 q 2 ，浮托力 q3 ，和滲透壓力 q4 等相加，則可得到地基梁上的均布荷載。Qq q1 q2 q3 q42b式中：q1 底板自重q2 水重q 3 浮托力q4 滲透壓力表 6 4彈性地基梁荷載計(jì)算表荷載時(shí)期均布荷載（ KN/m ）集中荷載 （KN）q1q2q3q4

28、qG1G2P1P2上 游 段完 建 情 況設(shè) 計(jì) 正 向設(shè) 計(jì) 反 向校 核 情 況下 游 段完 建 情 況設(shè) 計(jì) 正 向設(shè) 計(jì) 反 向校 核 情 況五、邊荷載的計(jì)算邊荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 62 所示：（一）完建期（二）設(shè)計(jì)情況正向擋水（三）設(shè)計(jì)情況反向擋水（四）校核情況正向擋水六、彎矩計(jì)算 先計(jì)算梁的柔性指數(shù)，查表 610和611得E0KN/m 2；取 EhKN/m 2，所以梁的柔性指數(shù)為：t 10 E0 （ l ）3Eh h式中：E0 基土的變形模量；Eh 混凝土的變形模量；l 地基梁的半梁長(zhǎng)度；h 底板厚度按短梁查郭氏表，荷載參見圖。根據(jù)板條上荷載情況和數(shù)值，查附錄及，得各有關(guān)斷面的彎矩系數(shù)

29、 M ，并計(jì)算各個(gè)時(shí) 期的彎矩值。查表計(jì)算的成果匯于表6-5。表 6 5 彎矩計(jì)算匯總表段別彎距系數(shù) M板帶上荷載邊荷載均布集中荷載PP荷載 qP1（ a=）P2（ a=）上游段01下游段01表 6 5 續(xù)表：板帶上荷載產(chǎn)生的彎距值完建時(shí)期q 上 =P1 上=P2 上=q 下 =P1下=P2 下= =*q*=或Pl=表 6 5 續(xù)表：板帶上荷載產(chǎn)生的彎距值設(shè)計(jì)情況正向擋水q 上 = q 下 =P1 上=P2 上=P1 下=P2 下=q2l=或Pl=+表 6 5 續(xù)表：板帶上荷載產(chǎn)生的彎距值設(shè)計(jì)情況反向擋水q 上 =q 下 =P1 上=P2 上=P1 下 =P2 下=q2l=或Pl=+表 6 5

30、 續(xù)表：板帶上荷載產(chǎn)生的彎距值校核情況正向擋水q 上 =P1 上 =P2 上=q 下 =P1 下 =P2 下=q2l=或Pl=+表 6 5 續(xù)表：邊荷載產(chǎn)生的彎距值 MB完建時(shí)期設(shè)計(jì)情況正向擋水P1=P2=P10P11=P12= =P15P1=P2=P10P11=P12= =P15=（上 ）=（上 ）=（上 ）=（ 上 ）P1=P2=P10=P11=P12= =P15=P1=P2=P10=P11=P12= =P15=（下）（下）（下）（下）（18）= l（19）= l（20）= l（21）= l表 6 5 續(xù)表：邊荷載產(chǎn)生的彎距值 M B設(shè)計(jì)情況反向擋水校核洪水情況P1=P2=P10=（上）P

31、11=P12= =P15=（上）P1=P2=P10=（上）P11=P12;= =P15=（上）P1=P2=P10=（下）P11=P12= =P15=（下）P1=P2=P10=（下）P11=P12= =P15=（下）（22）= l（23）= l（24）= l（25）= l表 6 5 續(xù)表：彎距總和完建時(shí)期設(shè)計(jì)情況正向擋水設(shè)計(jì)情況反向擋水校核洪水情況(26)=(8)+(18)+(19)(27)=(11)+(20)+(21)(28)=(11)+(22)+(23)(29)=(14)+(19)+(20)七、底板配筋計(jì)算 （一）底板底層鋼筋配筋（二）底板面層鋼筋配筋八、閘底板抗裂驗(yàn)算由 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

32、學(xué)附錄二表2 、表 5、表 6 查得混凝土彈性模量：Ec 2.8 104 N/mm 2鋼筋彈性模量：Es2.010 5 N/mm 2混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：f tk 1.75 N/mm 2 ；由附錄五表 4 查得矩形截面矩的塑性系數(shù)：則彈性模量比：混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)EEsc 22.80 110055 7.14ct ，對(duì)荷載效應(yīng)的短期組合取為，對(duì)長(zhǎng)期組合取為；一）閘底板底面鋼筋抗裂驗(yàn)算按水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)公式（8-12）、公式（ 8-13）計(jì)算 y0及 I 0 ：考慮截面高度影響對(duì) m 值進(jìn)行修正，得m (0.7 300 )m 12001.55 1.4725閘底板的抗裂計(jì)算按照長(zhǎng)期荷載組合

33、計(jì)算，首先按水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)公式（8-8）進(jìn)行抗裂驗(yàn)算：m ct ftkW0mctI0tkh y0如水閘底板跨中截面不滿足抗裂要求，則需進(jìn)行裂縫開展深度的驗(yàn)算Ml0.87h0Asmax1 2 3 Ess (3c 0.1d)E ste式中：sl 按荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合計(jì)算的縱向受拉鋼筋應(yīng)力；1構(gòu)件受力特征系數(shù)，受彎構(gòu)件?。?2 鋼筋表面形狀系數(shù)，變形鋼筋為；3 荷載長(zhǎng)期作用影響系數(shù)，荷載效應(yīng)的長(zhǎng)期組合為；c 最外排縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離，20mm；d 受拉鋼筋直徑， 28mm ；te 縱向受拉鋼筋的有效配筋率，Ate 有效受拉混凝土截面面積；As 受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積。故滿足裂

34、縫寬度要求。（二）閘底板面層筋抗裂驗(yàn)算第七章 閘墩結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算基本假定：1、把閘墩看作固接于底板上的懸臂梁，按材料力學(xué)偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；2、閘墩沿水流方向（即縱向）的慣性矩很大，墩底水平截面上的垂直正應(yīng)力一般可不 予校核。但為了計(jì)算門槽應(yīng)力，必須先計(jì)算出垂直應(yīng)力及剪應(yīng)力。3、閘墩門槽處截面較小，故在門槽垂直截面上的應(yīng)力應(yīng)予校核。門槽截面處應(yīng)力屬于 彎曲受拉狀態(tài)， 計(jì)算時(shí)可從閘墩與底板的截面處切開， 把墩底截面上的垂直正應(yīng)力核剪應(yīng)力 作為外荷載作用于閘墩上， 再在閘墩的門槽處切開， 在所有外荷載 （閘墩自重、 上部荷載重、 水壓、浪壓、墩底正應(yīng)力、 剪應(yīng)力等） 作用下， 按偏心受拉構(gòu)件， 用材料

35、力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。4、閘墩水平截面的側(cè)向慣性矩遠(yuǎn)小于縱向慣性矩，故水平截面的側(cè)面垂直應(yīng)力應(yīng)予校核。一、閘墩底部縱向正應(yīng)力計(jì)算（一）完建期G 中墩重 上部荷載重 M墩底水平截面的形心軸至上游端的距離為：x墩底截面對(duì)形心軸的慣性矩為：偏心矩：exmax min式中 ：G 作用于閘墩上的鉛直力總和（包括閘墩自重）A 閘墩底面積；X-X的力矩總和；閘墩底部平面以上縱向Mx 作用于閘墩上的各個(gè)作用荷載對(duì)墩底截面形心軸I x 墩底截面對(duì)其形心軸 X-X 的慣性矩；L 閘墩順?biāo)鞣较虻膶挾龋粍t：max min二）運(yùn)行期當(dāng)為設(shè)計(jì)情況反向擋水水， 水位差最大為最不利情況， 閘門關(guān)閉。正應(yīng)力列表 71 計(jì)算如下：表 7 1 縱向正應(yīng)力計(jì)算表（對(duì)閘墩墩底求矩）荷載名稱計(jì)算式鉛直力水平力力臂力矩閘墩及上部結(jié)構(gòu)自重上游水壓力下游水壓力合計(jì)閘墩結(jié)構(gòu)計(jì)算圖如圖 71 所示：P1-P2xP1-P2x圖71 閘墩結(jié)構(gòu)計(jì)算圖偏心矩：emax min（三）檢修期在水閘檢修期間， 當(dāng)一孔檢修， 即上下游檢修閘門關(guān)閉而相鄰閘孔過(guò)水時(shí)， 閘墩承受水壓力 自重及其上部結(jié)構(gòu)重等荷載，這是橫向