3工程復(fù)核計(jì)算分析報(bào)告

1、3 防洪標(biāo)準(zhǔn)防洪標(biāo)準(zhǔn)主要復(fù)核閘頂高程和防浪墻高程，其中閘頂高程為4.80m，防浪墻頂高程為7.0m，原設(shè)計(jì)水閘閘門允許越浪，所以僅復(fù)核防浪墻高程。防洪高程等于水閘設(shè)計(jì)洪水水位加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高值之和。波浪爬高采用莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算, 首先計(jì)算波浪要素，影響波浪要素計(jì)算的重要參數(shù)為風(fēng)速、風(fēng)區(qū)長度。（1）平均波高、平均波周期可按下列公式（3-1）、（3-2）計(jì)算： （3-1） （3-2）式中：為計(jì)算風(fēng)速（m/s）；為風(fēng)區(qū)長度（m）；為水域的平均水深（m），與相應(yīng)計(jì)算工況下的靜水位一致。根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范之“附錄E浪壓力計(jì)算”中表E.0.1-1規(guī)定：2級水閘的波列累積頻率=2（%），根據(jù)波高

2、與平均水深的比值、波列累積頻率可查得相應(yīng)于波列累積頻率的波高與波高的比值。（2）平均波長、和波浪中心線超出計(jì)算水位的高度按式（3-3）、（3-4）計(jì)算： （3-3） （3-4）式中：為閘前水深（m）。（3）波浪爬高 （3-5）根據(jù)最新的太湖流域防洪規(guī)劃（2003年），百年一遇的設(shè)計(jì)防洪水位為4.80m，計(jì)算風(fēng)速參與基本組合時(shí)采用50年一遇的年最大風(fēng)速，取20，風(fēng)區(qū)長度取太湖平均寬度為35.7km，當(dāng)太湖水位為2.99m時(shí)，平均水深為1.89m，類推設(shè)計(jì)洪水水位工況的的水域的平均水深取3.7m。 本工程水閘為2級，安全超高下限值為0.5m。計(jì)算得=1.333m，=0.320m，防浪墻的防洪高程為

3、6.95m，所以防浪墻的防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足百年一遇的防洪要求。4 水力設(shè)計(jì)復(fù)核根據(jù)蘇州市水利勘測設(shè)計(jì)研究院提供的設(shè)計(jì)運(yùn)行制度，節(jié)制閘在水位差>50cm時(shí)的閘門啟動(dòng)：閘門開啟高度50cm，歷時(shí)5min，提高開啟度至100cm，至上下游水位平。船閘運(yùn)行時(shí)的閘門啟閉：從太湖進(jìn)內(nèi)河，上閘首閘門開啟高度50cm，歷時(shí)3min，提高開啟度至100cm，歷時(shí)約2min，至閘室水位與太湖水位平；從內(nèi)河出太湖，下閘首閘門關(guān)閉，上閘首小開度開啟，放水過程同前，待閘室水位與太湖平。本次復(fù)核計(jì)算采用的消能防沖和原來采用值得比較見表4-1。總體規(guī)劃節(jié)制閘最大過閘流量為60m3/s。在運(yùn)行制度的基礎(chǔ)上通過水力計(jì)算，確定過

4、閘水流流態(tài)及過閘流量、消力池深度、消力池長度、消力池底板厚度，海漫長度等。表4-1 船閘最新和原消能標(biāo)準(zhǔn)比較 （吳淞水位：m）標(biāo)準(zhǔn)消能方向太湖側(cè)H上內(nèi)河側(cè)H下2006正向4.203.50反向2.803.501996正向4.663.50反向3.003.504.1 過水能力4.1.1節(jié)制閘過水能力根據(jù)設(shè)計(jì)要求的節(jié)制閘運(yùn)行制度：“節(jié)制閘在水位差>50cm時(shí)的閘門啟動(dòng)：閘門開啟高度50cm，歷時(shí)5min，提高開啟度至100cm，至上下游水位平”。按百年一遇的消能水位組合標(biāo)準(zhǔn)，正向過水是太湖側(cè)4.80m，內(nèi)河側(cè)3.50m，水位差為1.3m；反向過水是太湖側(cè)3.00m，內(nèi)河側(cè)3.50m，水位差為0.

5、5m。在開啟度為0.5m和1.0m時(shí)過水形式均為孔流形式。過水形式為孔流形式時(shí)，過閘流量可用式（4-1）（4-4）計(jì)算： （4-1） （4-2） （4-3） （4-4）式中：孔口高度（m）；孔流流量系數(shù)；孔流流速系數(shù)，可采用0.951.0，本工程取0.97；孔流垂直收縮系數(shù)；計(jì)算系數(shù)，計(jì)算公式適用于范圍；胸墻底圓弧半徑（m）；孔流淹沒系數(shù)，可查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SL265-2001）表A.0.3-2。閘門B016m，鋼閘門底圓弧半徑0 m，正向過水太湖側(cè)4.80m，內(nèi)河側(cè)3.50m，開啟度0.5m時(shí)，0.4，=0.61，0.57，可得45 m3/s。同理，可得開啟度1.0m時(shí)，87 m3/s。表4

6、-2 兩種開啟度工況的節(jié)制閘過閘流量 開閘形式過閘流量Q （m3/s）正向反向開度0.5m4538開度1.0m87744.1.2船閘過水能力根據(jù)設(shè)計(jì)要求的船閘運(yùn)行時(shí)的閘門啟閉制度：從太湖進(jìn)內(nèi)河，上閘首閘門開啟高度50cm，歷時(shí)3min，提高開啟度至100cm，歷時(shí)約2min，至閘室水位與太湖水位平；從內(nèi)河出太湖，下閘首閘門關(guān)閉，上閘首小開度開啟，放水過程同前，待閘室水位與太湖平。過水形式為孔流形式時(shí)，過閘流量可同節(jié)制閘控制開啟度工況下的過水流量計(jì)算。開啟度0.5m，正向過水（太湖側(cè)4.20m，內(nèi)河側(cè)3.50m）時(shí)；反向過水（太湖側(cè)2.81m，內(nèi)河側(cè)3.50m）時(shí)。開啟度，時(shí)，正向過水（太湖側(cè)4

7、.20m，內(nèi)河側(cè)3.50m）時(shí)；反向過水（太湖側(cè)2.81m，內(nèi)河側(cè)3.50m）時(shí)。計(jì)算可知，閘室在開啟度0.5m過水3min后，太湖或胥江的水位能夠基本持平，所在船閘閘首的消能防沖復(fù)核時(shí)僅需考慮開啟度0.5m過水工況。4.2 消能防沖4.2.1 消力池深度節(jié)制閘最大過閘流量為60m3/s，實(shí)際在正向過水、開度1m時(shí)的流量為87 m3/s。以87 m3/s進(jìn)行消能復(fù)核，根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范，先計(jì)算收縮水深hc，然后計(jì)算躍后水深hc/，再計(jì)算出池落差Z，確定消力池深度。（1）收縮水深hc計(jì)算： （4-5）式中：hc收縮水深（m）；T0總勢能（m）；q過閘單寬流量（m2/s）；水流動(dòng)能系數(shù)，可采用1.0

8、1.05；流速系數(shù)，一般采用0.95； （4-6） （4-7）以hc為未知量解方程，得hc=0.105 m（2）躍后水深hc/計(jì)算： （4-6）式中：b1消力池首端寬度，b1=16m，b2消力池末端寬度，b2=22m，代入計(jì)算得：2.59m（3）出池落差Z計(jì)算： （4-7）式中：Z出池落差（m） hs/出池河床水深（m），hs/3.5m。代入上式計(jì)算得：Z 0.07m（4）消力池深度d計(jì)算 （4-8）式中：0水躍淹沒系數(shù)，可取1.051.10，取1.1。代入上式計(jì)算得：d = 0.5m，水閘實(shí)際消力池深1.5 m，滿足當(dāng)初設(shè)計(jì)要求。4.2.2 消力池長度消力池長度可按式（4-9）、（4-10）

9、計(jì)算： （4-9） （4-10）式中：Lsj消力池長度（m）；Ls消力池斜坡段投影長度（m），Ls6m；水躍長度校正系數(shù)，可取0.70.8，取0.75；Lj水躍長度（m）。由消力池深度計(jì)算可知，躍后水深hc/=4.09m，收縮水深hc=1.1 m，可得Lsj20.525m。節(jié)制閘實(shí)際消力池長度為20 m，基本滿足規(guī)范要求。4.2.3 消力池底板厚度根據(jù)抗沖要求，消力池底板厚度可按式（4-11）計(jì)算： （4-11）式中：t消力池底板始端厚度（m）；H泄水時(shí)上、下游水位差（m）；K1消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.1750.20。由消力池深度計(jì)算可知，過閘單寬流量q=5.44 m2/s，H4.8-3

10、.5=1.3m，代入上式計(jì)算得： t = 0.50m。節(jié)制閘實(shí)際消力池底板厚度為0.6 m，滿足規(guī)范要求。4.2.4 海漫長度海漫長度計(jì)算可按式（4-12）計(jì)算： （4-12） 式中：Lp海漫長度（m）；q/消力池末端單寬流量； Ks海漫長度計(jì)算系數(shù)，本河床土為粉質(zhì)壤土，取Ks =11。由消力池深度計(jì)算可知，末端寬度b2=22m，3.98 m2/s，則Lp23.4m，節(jié)制閘實(shí)際海漫長度25m，滿足規(guī)范要求。4.2.4 沖刷深度海漫末端河床沖刷深度按式（4-13）計(jì)算 （4-13）式中：d/海漫末端河床沖刷深度（m）；q/海漫末端單寬流量；hs/海漫末端河床水深（m）；河床粉砂質(zhì)的不沖流速，粉質(zhì)

11、壤土取0.70 m/s。海漫末端單寬流量q/2.65 m2/s，末端河床水深hs/4.1 m，則沖刷深度d=0.07m，可以按構(gòu)造設(shè)置防沖槽深度，實(shí)際設(shè)計(jì)防沖槽深度為1.0 m，滿足規(guī)范要求。5 防滲復(fù)核防滲復(fù)核主要是復(fù)核滲徑是否滿足規(guī)范要求，抗?jié)B是否穩(wěn)定。水閘的防滲長度為閘室滲流的第一根流線，自鋪蓋前端開始，到排水前端為止，沿鋪蓋、板框兩側(cè)、底板、護(hù)坦等與地基的接觸線，也稱地下輪廓線。5.1 滲徑系數(shù)法滲徑長度采用滲徑系數(shù)法，計(jì)算公式為（5-1）、（5-2）： （5-1） （5-2）式中：L閘基防滲化引總長度（m）；閘基輪廓線防滲部分水平段（m）；閘基輪廓線垂直段長度（m）；c勃萊滲徑系數(shù)，

12、本工程為粉土，取c=13；H水閘承受的最大上下游水位差，H=1.3m。要求滲徑長度 16.9m，水閘設(shè)計(jì)地下滲透輪廓線直線展開法計(jì)算L=12+10.5+12=34.5m，滲徑長度滿足要求。5.2 改進(jìn)阻力系數(shù)法根據(jù)規(guī)范要求，抗?jié)B穩(wěn)定需應(yīng)用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行校核，計(jì)算水平段滲透坡降和出口段出逸坡降。5.2.1 計(jì)算原理（1）地基有效深度計(jì)算當(dāng)時(shí)， （5-3） 當(dāng)時(shí)， （5-4）式中：地基有效深度（m）；地下輪廓的水平投影長度（m）； 地下輪廓的垂直投影長度（m）；（2）分段阻力系數(shù)計(jì)算分別采用式（5-5），垂直段用式（5-6），水平段用式（5-7）計(jì)算： （5-5） （5-6）式中：進(jìn)、出口段的

13、阻力系數(shù)；內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)；板樁或齒墻的入土深度（m）；地基透水層深度（m）。 （5-7）式中：水平段的阻力系數(shù)；水平段長度（m）；、進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度（m）。（3）各段水頭損失及壓力水頭各分段水頭損失值可按式（5-8）計(jì)算： （5-8） 進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值可按式（5-9）（5-11）計(jì)算 （5-9） （5-10）出口段阻力修正系數(shù) （5-11）式中：進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值（m）；進(jìn)、出口段水頭損失值（m）；阻力修正系數(shù)，當(dāng)計(jì)算的時(shí)，采用；底板埋深與板樁入土深度之和（m）；板樁另一側(cè)地基透水層深度（m）。（4）水頭坡降水平坡降： （5-12）出逸坡降： （5-1

14、3）式中：各水平段長度；各水平段阻力系數(shù)；出口段修正水頭損失；消力池段地基深度。5.2.2 節(jié)制閘滲透計(jì)算根據(jù)水下探摸情況可知，消力池的排水孔基本淤堵失效，閘基滲徑包括上下游消力池和閘室。（1）閘基地下輪廓線圖4-1 閘基滲流區(qū)段劃分將閘基輪廓線分為15個(gè)區(qū)段，其中1、15為進(jìn)出口段，2、4、6、8、10、12、14為水平段。（2）地基有效深度，所以采用公式（5-3）計(jì)算地基有效厚度，本工程地下30m內(nèi)地質(zhì)均為粘土，所以地基有效厚度取17.25。（3）阻力系數(shù)計(jì)算各滲流段阻力系數(shù)計(jì)算參數(shù)和阻力系數(shù)見表5-1。表5-1 各滲流段阻力系數(shù)計(jì)算參數(shù)和阻力系數(shù)流段類型S1S2TLx1進(jìn)口段1.617.

15、250.4832水平段0015.650.50.0323內(nèi)部垂直段0.516.150.0314水平段0.51.516.1511.20.6075內(nèi)部垂直段1.516.150.0936水平段14.6510.0687內(nèi)部垂直段115.650.0648水平段1115.656.90.3519內(nèi)部垂直段115.650.06410水平段14.6510.06811內(nèi)部垂直段1.516.150.09312水平段1.50.516.1511.20.60713內(nèi)部垂直段0.516.150.03114水平段15.650.50.03215出口段1.617.250.483（3）水頭損失通過進(jìn)出口段的水頭損失修正，分別計(jì)算節(jié)制

16、閘在設(shè)計(jì)水位（太湖側(cè)4.80m、胥江側(cè)3.50m）和校核水位（太湖側(cè)5.00m、胥江側(cè)3.80m）的滲區(qū)水頭損失，計(jì)算結(jié)果見表5-2。表5-2 設(shè)計(jì)和校核工況下的水頭損失 （m）流段設(shè)計(jì)工況校核工況修正前hi修正后hi修正前hi修正后hi10.2020.1320.1870.12220.0130.0270.0120.02530.0130.0260.0120.02440.2540.2970.2340.27450.0390.0390.0360.03660.0290.0290.0260.02670.0270.0270.0250.02580.1470.1470.1360.13690.0270.0270.

17、0250.025100.0290.0290.0260.026110.0390.0390.0360.036120.2540.2970.2340.274130.0130.0260.0120.024140.0130.0270.0120.025150.2020.1320.1870.122（4）角點(diǎn)滲透壓力和滲透坡降分別計(jì)算節(jié)制閘在設(shè)計(jì)水位（太湖側(cè)4.80m、胥江側(cè)3.50m）和校核水位（太湖側(cè)5.00m、胥江側(cè)3.80m）的滲區(qū)角點(diǎn)滲透壓力和滲透坡降，計(jì)算結(jié)果見表5-3。圖4-2 設(shè)計(jì)水位工況下的閘基滲透壓力表5-3 角點(diǎn)滲壓水頭流段類型滲壓水頭滲透坡降設(shè)計(jì)工況校核工況設(shè)計(jì)工況校核工況1進(jìn)口段1.30

18、01.2000.0830.0762水平段1.1681.0780.0530.0493內(nèi)部垂直段1.1411.0530.0520.0484水平段1.1151.0290.0270.0245內(nèi)部垂直段0.8180.7550.0260.0246水平段0.7790.7190.0290.0267內(nèi)部垂直段0.7500.6930.0270.0258水平段0.7230.6680.0210.0209內(nèi)部垂直段0.5770.5320.0270.02510水平段0.5500.5070.0290.02611內(nèi)部垂直段0.5210.4810.0260.02412水平段0.4820.4450.0270.02413內(nèi)部垂直段

19、0.1850.1710.0520.04814水平段0.1590.1470.0530.04915出口段0.1320.1220.0830.076圖4-3校核水位工況下的閘基滲透壓力（5）滲透坡降 設(shè)計(jì)水位時(shí)，出口段滲透坡降 校核水位時(shí)，出口段滲透坡降 本閘地基類別為砂壤土，水平段允許坡降為0.150.25，出口段允許坡降為0.400.50，所以均滿足規(guī)范要求。5.3 有限元數(shù)值法5.3.1 模型建立利用大型有限元專業(yè)計(jì)算軟件ANSYS的平面四節(jié)點(diǎn)單元PLANE35進(jìn)行節(jié)制閘地基的滲流計(jì)算，整體坐標(biāo)以水閘底板上游末端為坐標(biāo)原點(diǎn)，x方向?yàn)橹赶蛳掠雾標(biāo)鳎瑈方向?yàn)榇怪彼飨蛏?。共生成單?645個(gè)，節(jié)點(diǎn)

20、11562個(gè)，數(shù)值計(jì)算模型見圖5-4。5.3.2 材料參數(shù)地基滲透系數(shù)為1.0×m/s，水閘上部混凝土滲透系數(shù)為1.0×m/s。5.3.3 邊界條件滲流域內(nèi)： （5-14）不透水邊界： （5-15）設(shè)計(jì)水位工況：上游透水邊界：HH1=1.3m下游透水邊界：HH2=0.0m5.3.4 數(shù)值計(jì)算經(jīng)計(jì)算得到水閘閘基的滲流壓力等值線云圖見圖4-5。圖5-4 閘基滲流二維有限元模型圖5-5 閘基滲流水頭云圖5.4 防滲小結(jié)將改進(jìn)阻力系數(shù)法和有限元數(shù)值計(jì)算法的結(jié)果進(jìn)行比較，兩種方法結(jié)果較為接近，最大差異在第2和第14水平段，有限元結(jié)果比改進(jìn)阻力系數(shù)法的坡降大一倍，但都坡降滿足規(guī)范允許坡

21、降要求。對比結(jié)果見表5-4。表5-4 有限元法和改進(jìn)阻力系數(shù)法結(jié)果比較流段FEM法改進(jìn)阻力系數(shù)法滲透壓力水頭損失hi坡降坡降11.3000.1200.0750.08321.1800.0570.1140.05331.1230.0230.0460.05241.1000.2690.0240.02750.8310.0270.0180.02660.8040.0390.0390.02970.7650.0450.0450.02780.7200.1380.0200.02190.5820.0340.0340.027100.5480.0510.0510.029110.4970.0140.0090.026120.4

22、830.2800.0250.027130.2030.0160.0320.052140.1870.0470.0940.053150.1400.1400.0880.0836 混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)核6.1 加固后啟閉機(jī)工作橋啟閉機(jī)工作橋設(shè)計(jì)混凝土標(biāo)號為250，根據(jù)89年混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TJ10-89）的附錄一中的說明，舊標(biāo)準(zhǔn)的250混凝土相當(dāng)于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)C23混凝土，根據(jù)回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，復(fù)核計(jì)算時(shí)混凝土采用強(qiáng)度等級為C22，軸心設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為10.1MPa，彈性模量26GPa?？v向受力筋為16Mn鋼，設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度為310MPa，彈性模量200GPa；箍筋為A3鋼，設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度為210MPa，梁截

23、面圖見6-1。梁底粘貼6mm的Q345鋼板，5×50扁鋼箍為Q235鋼，粘鋼膠采用JGN建筑結(jié)構(gòu)膠，加固圖見6-2。圖6-1 啟閉機(jī)工作橋截面圖圖6-2 啟閉機(jī)工作橋加固圖6.1.1 荷載計(jì)算加固后的工作橋大梁主要承擔(dān)梁混凝土自重、橋上建筑物（屋面、屋架、墻體）自重、啟閉設(shè)備自重、啟閉力等荷載，以單根梁為計(jì)算對象，梁自重（含翼緣）22.05kN/m，橋上建筑物自重22.7kN/m，啟閉設(shè)備自重15.00kN，單點(diǎn)啟閉力75.00kN。根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T5057-1996），工程為2級建筑物，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)取1.0，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)1.1，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2，計(jì)算跨

24、度為17.2m。6.1.2承載能力極限狀態(tài)復(fù)核（1）正截面受彎承載能力在持久狀況，以工作橋跨中為受彎承載能力控制截面，跨中彎矩設(shè)計(jì)值等于1885 kNm，安全考慮，不計(jì)頂面受壓鋼筋影響，結(jié)構(gòu)彎矩抗力計(jì)算如下：受壓區(qū)混凝土高度： （6-1）式中：混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，取10MPa；截面寬度，取400mm，鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，取310MPa；鋼筋截面面積，原縱筋和加固扁鋼面積合計(jì)7326。得516 mm。受壓區(qū)高度尚應(yīng)滿足如下要求： （6-2） （6-3）式中：相對界限受壓區(qū)計(jì)算高度，等于0.54；截面有效高度，取1400mm，得762mm； 鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣得距離，50mm。經(jīng)過計(jì)算滿足要求

25、。結(jié)構(gòu)彎矩抗力：結(jié)構(gòu)彎矩抗力大于設(shè)計(jì)值1885 kNm，加固后的正截面承載能力滿足規(guī)范要求。（2）斜截面承載能力加固前的鋼筋混凝土梁能夠滿足斜截面承載能力，以啟閉機(jī)梁處支座為斜截面承載能力的控制截面，剪力設(shè)計(jì)值為516kN，大梁在支座配有箍筋和彎起鋼筋，其抗剪承載能力為： （6-4） （6-5） （6-6） （6-7）式中：箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取210MPa；箍筋截面面積，共兩肢8筋，取100；箍筋間距，200mm；彎曲筋的截面面積，共兩根28筋，取1231；彎起筋與縱軸的夾角，取45°。抗剪承載能力大于設(shè)計(jì)值516kN，斜截面承載能力滿足。通過加固后，抗剪承載能力富裕度得到提高。6

26、.1.3 撓度復(fù)核啟閉機(jī)工作橋按出現(xiàn)裂縫的矩形截面構(gòu)件考慮，長期抗彎剛度可由短期抗彎剛度計(jì)算： （6-8） （6-9）式中：鋼筋和混凝土彈性模量之比，；考慮長期作用下?lián)隙鹊脑龃笙禂?shù)，取1.8?？傻谩?gòu)件長期撓度：水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范撓度允許值為計(jì)算跨度的1/400，即43 mm，則撓度驗(yàn)算超出允許值。6.2 人行橋人行橋混凝土標(biāo)號為250相當(dāng)于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)C23混凝土，實(shí)際混凝土強(qiáng)度取值同工作橋，軸心設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為10.1MPa，彈性模量26GPa；箍筋為A3鋼，設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度為210MPa；縱向受力筋為16Mn鋼，設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度為310MPa，彈性模量200GPa，大梁截面圖見圖6-3。圖6-3

27、人行橋截面圖6.2.1 荷載計(jì)算人行橋大梁主要承擔(dān)梁混凝土自重、橋上人行和零星工具等活荷載，以及護(hù)欄附件，梁自重（含翼緣、護(hù)欄、大理石地板）11.4kN/m，人行橋面無大型操作荷載，僅承載人員、零星工具等活荷載，標(biāo)準(zhǔn)值可采用3，梁寬1.2m，線均布荷載為3.6 kN/m，計(jì)算跨度為16.8m。根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T5057-1996），工程為2級建筑物，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)取1.0，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)1.1，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2。6.2.2承載能力極限狀態(tài)復(fù)核（1）正截面受彎承載能力在持久狀況，以人行橋跨中為受彎承載能力控制截面，跨中彎矩設(shè)計(jì)值等于595kNm，安全考慮，不計(jì)頂面受壓鋼筋

28、影響，結(jié)構(gòu)彎矩抗力計(jì)算如下：受壓區(qū)混凝土高度： （6-10）式中：混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，取11MPa；截面寬度，取250mm，鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，取310MPa；鋼筋截面面積，取1901。得214 mm。受壓區(qū)高度尚應(yīng)滿足如下要求： （6-11） （6-12）式中：相對界限受壓區(qū)計(jì)算高度，等于0.54；截面有效高度，取1150mm；鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣得距離，40mm。經(jīng)過計(jì)算滿足要求。結(jié)構(gòu)彎矩抗力： 結(jié)構(gòu)彎矩抗力小于設(shè)計(jì)值595kNm，正截面承載能力不滿足。（2）斜截面承載能力以橋梁處支座為斜截面承載能力的控制截面，剪力設(shè)計(jì)值為142kN，大梁在支座配有箍筋和彎起鋼筋，其抗剪承載能力： （6

29、-13） （6-14） （6-15） （6-16）式中：箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取210MPa；箍筋截面面積，共兩肢6筋，取57；箍筋間距，200mm；彎曲筋的截面面積，共兩根22筋，取760；彎起筋與縱軸的夾角，取45°?？辜舫休d能力大于設(shè)計(jì)值142kN，斜截面承載能力滿足規(guī)范要求。6.2.3 正常使用極限狀態(tài)復(fù)核（1）裂縫寬度驗(yàn)算按荷載長期組合驗(yàn)算人行橋的最大裂縫寬度： （6-17） （6-18）式中：荷載的長期組合彎矩，529 kNm；構(gòu)件受力特征系數(shù)，取1.0；鋼筋表面形狀系數(shù)，取1.0；荷載效應(yīng)長期組合取1.6；按荷載效應(yīng)長期組合計(jì)算的縱筋應(yīng)力，278MPa；鋼筋直徑，取22m

30、m；縱向受拉筋的有效配筋率，0.09。可得0.25mm，等于規(guī)范 “環(huán)境條件類別為二類，構(gòu)件長期組合的最大裂縫寬度允許值為0.25mm” 之規(guī)定。（2）撓度驗(yàn)算人行橋按出現(xiàn)裂縫的矩形截面構(gòu)件考慮，長期抗彎剛度可由短期抗彎剛度計(jì)算： （6-19） （6-20）式中：鋼筋和混凝土彈性模量之比，26GPa，200GPa；考慮長期作用下?lián)隙鹊脑龃笙禂?shù)，取1.8。可得216。構(gòu)件長期撓度：規(guī)范撓度允許值為計(jì)算跨度的1/400，即42mm，所以撓度驗(yàn)算超出允許值。 限載復(fù)核人行橋?yàn)楣芾硖幦诵型ǖ?，可以限載使用，標(biāo)準(zhǔn)為沿橋100kg/m。跨中彎矩設(shè)計(jì)值為485 kNm，支座剪力為115 kN，長期荷載組合下

31、的裂縫寬度為0.20mm，長期跨中撓度為42mm，均滿足規(guī)范要求。6.3 節(jié)制閘閘室穩(wěn)定6.3.1 計(jì)算內(nèi)容和評判標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī)范要求，閘室穩(wěn)定計(jì)算取整個(gè)閘室為單元，土基上的閘室穩(wěn)定計(jì)算內(nèi)容包括在各種工況下，閘室平均基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的最大值和最小值、閘基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。（1）平均基底應(yīng)力規(guī)范規(guī)定，在各種計(jì)算情況下，閘室平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載能力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載能力的1.2倍，本工程閘室基底坐落在第（31）層，以砂性土為主，地基勘探試驗(yàn)數(shù)據(jù)N615擊（平均10擊），c=11kPa，=20°，R=80kN/m2。（2）基底應(yīng)力最大值和最小值之比節(jié)制閘結(jié)構(gòu)布置和

32、受力情況對稱，閘室基底應(yīng)力可按下式計(jì)算，允許比值評判標(biāo)準(zhǔn)見表6-1： （6-21）式中： 閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值（kPa）；作用在閘室上的全部豎向荷載（包括基礎(chǔ)底面揚(yáng)壓力，kN）；作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩（kNm）；閘室基底面面積（m2）； 閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩(m3)。本工程地基為砂性土為主，地基勘探試驗(yàn)平均10擊，屬于中等堅(jiān)實(shí)地基，基本組合工況的允許比值為2.00，特殊組合工況的允許比值為2.50。表6-1 上閘室基底應(yīng)力最大值與最小值之比允許值地基土質(zhì)荷 載 組 合基本組合特殊組合松 軟1.502.00中等

33、堅(jiān)實(shí)2.002.50堅(jiān) 實(shí)2.503.00注：1對于特別重要的大型水閘，其閘室基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值可按表列數(shù)值適當(dāng)減?。?對于地震區(qū)的水閘，閘室基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值可按表列數(shù)值適當(dāng)增大；3對于地基特別堅(jiān)實(shí)或可壓縮土層甚薄的水閘，可不受本表的規(guī)定限制，但要求閘室基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力。（3）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)土基上閘基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式（6-22）計(jì)算，允許值見表6-2： （6-22）式中：沿閘基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；作用在閘室上的水平向荷載（kN）；閘基礎(chǔ)底面與土質(zhì)地基的摩擦角（°），根據(jù)勘測數(shù)據(jù)取18°；閘基礎(chǔ)底面與土質(zhì)地基的粘結(jié)力（kPa）

34、，取3.3 kPa；本工程水閘為2級建筑物，基本組合工況的允許值為1.30，特殊組合工況的允許比值為1.15。表6-2 土基上沿閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值荷載組合水閘級別1234、5基本組合1.351.301.251.20特殊組合1.201.151.101.051.101.051.051.00注：1特殊組合運(yùn)用于施工情況、檢修情況及校核洪水位情況；2特殊組合適用于地震情況。6.3.2 荷載計(jì)算工程位于6度地震區(qū)，可以不抗震設(shè)防，閘室所受的主要荷載：自重、水重、水平水壓力、揚(yáng)壓力（浮托壓力和滲透壓力）、波浪壓力。（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或填土重量 （6-23）式中：計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件或填土重量（kN）；

35、結(jié)構(gòu)構(gòu)件或填土重度（kN/m3）；計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件或填土體積（m3）。（2）靜水壓力 （6-24）式中：單位長度計(jì)算截面以上靜水壓力（kN/m）；計(jì)算截面的作用水頭（m）。閘基側(cè)面的靜水壓力等于浮托力和滲透壓力之和。（3）揚(yáng)壓力閘基底面揚(yáng)壓力等于浮托力和滲透壓力之和，其中滲透壓力參見滲透壓力的計(jì)算結(jié)果， 浮托力計(jì)算示意圖見圖5-4圖5-5。圖6-4 設(shè)計(jì)水位的靜水壓力和浮托力計(jì)算圖圖6-5 校核水位的靜水壓力和浮托力計(jì)算圖（4）浪壓力采用蒲田公式計(jì)算，當(dāng)浪壓力參與荷載的基本組合時(shí)，計(jì)算風(fēng)速采用50年一遇的年最大風(fēng)速，為20 m/s；當(dāng)浪壓力參與特殊組合時(shí)，計(jì)算風(fēng)速采用多年平均最大風(fēng)速，取4.7m/

36、s，2級水閘的波列累計(jì)頻率為2，在50年一遇的年最大風(fēng)速計(jì)算得浪壓力等于330kN，多年平均最大風(fēng)速計(jì)算得浪壓力等于125 kN。（5）計(jì)算荷載以節(jié)制閘為對象，計(jì)算閘基承擔(dān)的荷載，其中彎矩以上游側(cè)齒墻角點(diǎn)0為力矩計(jì)算參考點(diǎn)。圖6-6 節(jié)制閘整體穩(wěn)定計(jì)算示意圖表6-3 閘室荷載計(jì)算表序號荷載類型數(shù)值（KN）力臂(m)力矩（kN.m）1結(jié)構(gòu)自重1.1底板86555.2454401.2邊墩5.533265.2174631.3邊墩9.69486.258901.4人行橋橋墩2210.61321.5人行橋梁2660.61591.6工作橋及附屬物10385.153461.7鋼閘門2235.913261.8啟

37、閉設(shè)備655.13342上游水重力2.1設(shè)計(jì)水位39162.599872.2校核水位40802.5104043下游水重力3.1設(shè)計(jì)水位30247.8235873.2校核水位32837.8256084上游靜水壓力4.1設(shè)計(jì)水位43802.4108054.2校核水位46202.5117065下游靜水壓力5.1設(shè)計(jì)水位29762.060525.2校核水位32762.169906滲透力6.1設(shè)計(jì)水位12553.543956.2校核水位11593.540577浮托力7.1設(shè)計(jì)水位98535.2517297.2校核水位104325.25547728浪壓力8.1設(shè)計(jì)水位3305.1216898.2校核水位1

38、255.096366.3.3 復(fù)核計(jì)算分別復(fù)核設(shè)計(jì)水位和校核水位下的閘基平均應(yīng)力、最大應(yīng)力、應(yīng)力比、抗滑穩(wěn)定，計(jì)算結(jié)果見表6-4和表6-5。表6-4 設(shè)計(jì)水位工況的節(jié)制閘閘室穩(wěn)定計(jì)算表序號荷載類型垂直力（kN）水平力（kN）力矩（kN m）PQ1閘室、啟閉機(jī)重(上游側(cè))391799883水重(下游側(cè))3024235874浮托力9853517295滲透力125643956靜水壓力(上游側(cè))4381108067靜水壓力(下游側(cè))297760538浪壓力3301690小 計(jì)21685 11109 2977 4711 122493 62177 合 計(jì)10576 -1734 6

39、0316 評估項(xiàng)目數(shù)值允許值是否滿足平均基底應(yīng)力54.74 80滿足最大地基應(yīng)力68.91 96滿足最小地基應(yīng)力40.57 無拉應(yīng)力滿足1.70 2.00滿足抗滑穩(wěn)定2.35 1.30滿足表6-5 校核水位工況的節(jié)制閘閘室穩(wěn)定計(jì)算表序號荷載類型垂直力（kN）水平力（kN）力矩（kN m）PQ1閘室、啟閉機(jī)重(上游側(cè))4080104043水重(下游側(cè))3283256094浮托力10433547725滲透力115940576靜水壓力(上游側(cè))4621117067靜水壓力(下游側(cè))327769918浪壓力125638小 計(jì)22107 11592 3277 4746 1244

40、52 65820 合 計(jì)10515 -1469 58632 評估項(xiàng)目數(shù)值允許值是否滿足平均基底應(yīng)力54.43 80滿足最大地基應(yīng)力64.57 96滿足最小地基應(yīng)力44.29 無拉應(yīng)力滿足1.46 2.50滿足抗滑穩(wěn)定2.76 1.15滿足6.4 節(jié)制閘翼墻穩(wěn)定擋土墻包括上游導(dǎo)航墻、上消力池翼墻、下游導(dǎo)航墻和閘室墻，均采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，其截面見圖6-7圖6-10。6.4.1 計(jì)算內(nèi)容和評判標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī)范要求，計(jì)算單元取翼墻或岸墻的單位長度，即1m的墻體。計(jì)算內(nèi)容包括在各種工況下，墻底平均基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的最大值和最小值、墻基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，評判標(biāo)準(zhǔn)同6.3.1。翼墻或擋土墻的基底高程為-0

41、.90m-0.60m，所處在在第（22）層，以粉質(zhì)土為主，地基勘探試驗(yàn)數(shù)據(jù)N平均9擊，c=24kPa，=18°，R=140kN/m2。墻后素填土，粘聚力c=11kPa，內(nèi)摩擦角取17°。圖6-7 上游導(dǎo)航墻截面圖圖6-8 上消力池翼墻圖6-9 下游導(dǎo)航墻截面圖圖6-10 下消力池翼墻6.4.2 荷載計(jì)算工程位于6度地震區(qū)，可以不抗震設(shè)防，翼墻所受的主要荷載：自重、水重、水平水壓力、揚(yáng)壓力（浮托壓力和滲透壓力）、波浪壓力和土壓力，除土壓力外，其它荷載計(jì)算同6.2.2。墻后土為均質(zhì)粘性土，粘聚力c=11kPa，內(nèi)摩擦角17°，參照水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 379-20

42、07）附錄A，土壓力根據(jù)填土內(nèi)地下水因素，采用朗肯土壓力公式進(jìn)行計(jì)算，不計(jì)墻后均布活載： （6-25） （6-26） （6-27） （6-28）式中：主動(dòng)土壓力（kN/m），作用點(diǎn)距墻底為h（為土壓力圖形的形心至擋土墻底的距離）；主動(dòng)土壓力系數(shù)；墻后填土的內(nèi)摩擦角（°），17°；墻后填土的粘結(jié)力(kPa)，11kPa；墻后填土重度（kN/m），地下水位以下取浮重度，；墻頂水平面以上的荷載(包括土重)換算的均布荷載(kN/m2)；墻后地下水位至主動(dòng)土壓力為零處的高度(m)；考慮墻后填土的粘結(jié)力作用時(shí)，主動(dòng)土壓力為零處的深度(m)；墻頂水平面以上的等代填土高度(m)。計(jì)算得主動(dòng)

43、土壓力系數(shù)上游導(dǎo)航墻為最危險(xiǎn)擋土墻，以此結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，計(jì)算工況分別為墻前太湖設(shè)計(jì)水位4.80m、校核水位5.00m和設(shè)計(jì)低水位2.60m，墻后地下水位與墻前水位差0.5m。彎矩以太湖側(cè)齒墻角點(diǎn)0為矩進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表6-6。表6-6 上游導(dǎo)航墻荷載計(jì)算表荷載類型力的方向數(shù)值（kN）力臂（m）力矩（kN m）1自重254.7439.82墻前水重2.1 低水位23.40.4510.52.2 設(shè)計(jì)水位43.20.4519.42.3 校核水位45.00.4520.23墻后水重3.1 低水位25.43.0076.23.2 設(shè)計(jì)水位66.82.71180.73.3 校核水位71.52.68191.64土壓力4.1 低水位98.81.821