大環(huán)水閘計(jì)算書(學(xué)習(xí)版)

1基本設(shè)計(jì)資料

1.1工程概況

沙堆東堤位于沙堆鎮(zhèn)的東南部，虎跳門水道右岸，現(xiàn)狀東堤堤圍總長

21km，其中未達(dá)標(biāo)堤圍長16.950km。沙堆東堤是新會(huì)區(qū)萬畝以上重點(diǎn)堤圍，

圍是當(dāng)?shù)氐恼巍⒔?jīng)濟(jì)、文化中心，保護(hù)耕地面積3萬畝，捍衛(wèi)人口3.3萬

人。本次東堤加固工程圍北起白沙沖南堤，南至白沙圍尾端，整段堤圍形成

了一條閉合防線，是沙堆鎮(zhèn)抵抗臺(tái)風(fēng)暴潮侵襲，阻擋西江洪水和虎跳門水道

海潮的重要防洪（潮）屏障，是沙堆鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的前提條件。

加固圍現(xiàn)有排水、擋潮閘14座，均為小型水閘。

大環(huán)水閘位于沙堆東堤下游，樁號(hào)1+780處，主要功能為擋潮、排澇。

原大環(huán)水閘建于上世紀(jì)五六十年代，由于受當(dāng)時(shí)歷史條件限制，水閘建設(shè)標(biāo)

準(zhǔn)較低，閘室已經(jīng)向臨江側(cè)偏移，雖已經(jīng)采取糾偏措施改善水閘受力狀況，

但水閘現(xiàn)狀進(jìn)一步向臨江側(cè)偏移趨勢明顯，同時(shí)由于工程運(yùn)行時(shí)間較長，建

筑結(jié)構(gòu)破損、鋼筋外露、閘門銹蝕、啟閉設(shè)備不靈活等問題使得該水閘的運(yùn)

行存在較大的安全隱患，由于大環(huán)水閘原址10m圍已建有多宗民房，給基坑

開挖造成很大困難，水閘涌兩岸也多為住宅，工程圍堰選址較難，且產(chǎn)生較

大的征地補(bǔ)償費(fèi)用，因此有必要對大環(huán)水閘進(jìn)行移址重建。選址為原水閘臨

外江側(cè)約32m（交通橋中心距），重建后大環(huán)水閘為1孔凈寬4m的開敞式

水閘，閘底板高程-2.00m，閘頂板高程3.20m,交通橋?qū)?m。

1.2水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)》（SL438-2008）以及《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》

（SD265-2001），位于防洪（擋潮）堤上的水閘，其級(jí)別不得低于防洪（擋

潮）堤的級(jí)別，確定大環(huán)水閘為III等工"大環(huán)以擋潮為主，兼負(fù)引水灌溉功能，卜要建

故不校核排澇能力（50-100年一遇）,

只以歷史最高潮水位作為校核潮水標(biāo)

筑物級(jí)別為4級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為5W準(zhǔn)。

水閘的防洪（擋潮）標(biāo)準(zhǔn)為30年///1f（據(jù)水文計(jì)算，相應(yīng)外江虎跳

門水道的設(shè)計(jì)潮水位為2.59m;梅/藕（擋潮）水位取臨時(shí)最高潮水位

2.78m。

水閘排澇標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇24小時(shí)暴雨所產(chǎn)生的徑流量，城鎮(zhèn)、魚塘1

天排干，農(nóng)田3天排干設(shè)計(jì)，相應(yīng)設(shè)計(jì)最大過閘流量取最大洪峰流量為

3

25m/so

1.3特征水位

外江設(shè)計(jì)洪潮水位為2.59m（P=3.33%）;

外江校核洪潮水位為2.78m（歷史最高潮水位）；

外江多年平均高潮水位為0.59m;

外江多年平均低潮水位為-0.36m;

河最高限制水位為0.80m;

河正常蓄水位為-0.20m;

河最低水位為-0.70m。

1.4結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

大環(huán)水閘為鋼筋硅整體式結(jié)構(gòu)，共1孔，凈寬4m。閘頂高程3.20m,

閘底板高程-2.00m,水閘閘室順?biāo)鞣较蚩傞L23.85m,前后干砌石護(hù)坦長

5.00m。閘頂設(shè)交通橋，寬7m,設(shè)計(jì)荷載等級(jí)按公路-II級(jí)折減設(shè)計(jì)。

1.5工程地質(zhì)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，閘址處原始地貌為珠江三角洲淤積、沖積平原地貌。

閘基礎(chǔ)底部分布淤泥厚度大，具有高壓縮性，承載力小，震動(dòng)下易發(fā)生觸變，

產(chǎn)生抗滑穩(wěn)定與沉降變形問題。中粗砂、殘積土和基巖承載力較高，是良好

持力層。閘基礎(chǔ)的主體部分建議采用鉆孔樁基礎(chǔ)或地基加固處理措施。對其

他擋墻等次要部位，因一般荷載較小，可采用天然地基型式，以淺層淤泥層

作為建筑物基礎(chǔ)的天然地基持力層，但應(yīng)在上部鋪上墊層，必要時(shí)可采用地

基加固處理措施。場地的地下水及地表水對混凝土具有碳酸型弱腐蝕性，對

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

1.6地震設(shè)防烈度

根據(jù)本階段勘察結(jié)果，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，勘察場地及附近未

發(fā)現(xiàn)有影響場地穩(wěn)定性的地質(zhì)構(gòu)造和不良地質(zhì)作用，場地是穩(wěn)定的，但其上

部分布的軟弱土層，即淤泥層屬于震陷敏感的軟弱地層。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)》(GB50011-2001)及《中國地震動(dòng)峰值加速度

區(qū)劃圖》(GB18306-2001),該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加

速度值為0.10g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為0.40s。

2閘頂高程計(jì)算

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》SL265-2001第424條規(guī)定，水閘閘頂高程不應(yīng)低

于正常水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高之和；位于防

洪（擋潮）堤上的水閘，其閘頂高程不得低于*S'j湎-3-國口=坦-；故

根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況

確定，取較大者，難點(diǎn)：波浪計(jì)

大環(huán)水閘閘頂高程計(jì)算確定如下:

算高度。

2.1計(jì)算工況

大環(huán)水閘擋潮工況下，外江歷史最高潮水位為2.78m（珠基，下同）,

水閘規(guī)：附錄E.0.1：浪壓力參與

設(shè)計(jì)風(fēng)速采用重現(xiàn)期為50年的年平均最大風(fēng)速力基本組合時(shí)，50年一遇；參與特殊

組合時(shí)，選多年平均最大風(fēng)速（氣

2.2計(jì)算公式I象站提供）______________

閘頂高程按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》（SL265-2001）中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，相

關(guān)公式如下：

Z=%+hp+h+A《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》

F=0.13〃?

噌

&=13.91

%?

2

h7=——cth---

LmmL

式中：Z—閘頂高程（m）;

ho—計(jì)算潮水位（m）;

A—安全超高（m）,取A=0.3m;

hm—平均波局（m）;水文提供基本數(shù)據(jù)：計(jì)算風(fēng)速（注意擴(kuò)

大系數(shù)）、風(fēng)區(qū)長度、風(fēng)區(qū)內(nèi)平均水深

vo—計(jì)算風(fēng)速（m/s）;（注意那種工況）。

1、由三數(shù)據(jù)（VoD乩（極可能要做相應(yīng)修

D—風(fēng)區(qū)長度（m）;本工程取500

,改））推出根據(jù)hr和乩及水閘規(guī)

Hm—風(fēng)區(qū)的平均水深（m）;

表E.0.1-2,推出hp

Tm-平均波周期（S）；2、由hm、v0推出Tm

3、根據(jù)Tm、H經(jīng)試算推出Lm

4、根據(jù)Lm,計(jì)算波浪破碎的臨界水

平均波長

Lm—（m）;深及hz（水閘規(guī)E.0.2）

5、根據(jù)H、Hk、Lm/2之間關(guān)系推波

H—閘前水深（m）;浪壓力P（浪壓力用在閘室穩(wěn)定計(jì)算、

工況不同，壓力不同）

hp—相應(yīng)于波列累積頻率5%的波高（6、根據(jù)浪壓力斷面型式求浪壓力作用

點(diǎn)，（形心）。

hz—波浪中心線超出計(jì)算水位的高度（mb

根據(jù)上述，采用Excel表計(jì)算，結(jié)果如下表221所示。

波浪爬高包括兩部分：hph2

圖E.0.2—1

表2.2-1水閘閘頂高程計(jì)算

1、計(jì)算平均波高及hm/Hm

gD/vogHm/vo

hmhm/Hmghm/vo2VoHmD

22

28.0500.

0.3230.0410.0046.2560.7.78

00

2、計(jì)算設(shè)計(jì)波浪波列累計(jì)頻率波高

hp水閘級(jí)別波列累計(jì)頻率P（%）hm/Hmhp/hm

0.61935.0000.0411.918

3、計(jì)算設(shè)計(jì)波浪平均周期Tm值

gTm/vo

13.9(ghm/vo2)0.5

TmVohm

2.52028.0000.323

4、計(jì)算平均波長Lm（試算）

Lm=(gTm2/2TT)*th(2*TTH/Lm)

LmTmH（閘前水深）TT△410-3

9.8722.5204.7803.1420.0008

5、計(jì)算波浪破碎的臨界水深

Hk=(Lm/4TT)*ln[(Lm+2TThp)/(Lm-2TThp)]

HkLmhpTT

0.6549.8720.6193.142

6、計(jì)算hz

a.判別閘前水深H與臨界水深Hk及與(Lm/2)關(guān)系

關(guān)

關(guān)系

HHkHLm/2

系

4.784.93

4.780>0.654<

06

b.計(jì)算波浪中心線超出計(jì)算水位的高度

hz=(TThp2/Lm)*Cth(2TTH/Lm)

hzTThpLmH

4.78

0.1223.1420.6199.872

0

6、閘頂高程計(jì)算

Z=ho+hp+hz+A

zhohphzA

3.8212.7800.6190.1220.300

2.3閘頂高程確定

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》SL265-2001第4.2.4條規(guī)定，擋水時(shí)，水閘閘頂高

程不應(yīng)低于正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高之

和；位于防洪（擋潮）堤上的水閘，其閘頂高程不得低于防洪（擋潮）堤堤

頂高程。則本次設(shè)計(jì)的閘頂高程取水閘兩側(cè)堤防堤頂高程為4.20m。

3水力計(jì)算

本項(xiàng)目可用理正軟件計(jì)算，

1、設(shè)計(jì)2、復(fù)核（0.1-0.3m高差）

3.1閘孔總凈寬計(jì)算

3.1.1計(jì)算公式

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》（SL265-2001）,各水閘采用過流計(jì)算公式如下：

（1）對于平底閘，當(dāng)為堰流時(shí)，水閘的泄流能力計(jì)算根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)

規(guī)》（SL265-2001）附錄A.0.1規(guī)定的水力計(jì)算公式：

,/h\04

Q=&mB.回簿2;3=2.31去1--^

"oI"oJ

式中：Q—水閘泄流量（m%）;b—淹沒系數(shù)；

￡—側(cè)收縮系數(shù)，按水力學(xué)的弗朗西斯公式計(jì)算確定；

加一流量系數(shù)，取0.385;

為一水閘過流凈寬（m）;

八一堰頂算起的下游水深（m）;

“。一計(jì)入行近流速水頭的堰上水深（m）,近似采用堰上水頭

（2）對于平底閘，當(dāng)堰流處于高淹沒度時(shí)（h/H0N09）,水閘的泄流

能力計(jì)算根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》（SL265-2001）附錄A.0.2規(guī)定的水力計(jì)算公

式：

2

Q=〃也B。阿瓦F；4。=0577+065

式中：Q—水閘的泄流流量（m3/s）;

〃。一淹沒堰流的綜合流量系數(shù)；

B?！l過流凈寬（m）;

g—重力加速度，采用9.81m/s2;

〃，一由堰頂算起的下游水深（m）;

4—計(jì)入行近流速水頭的堰上水深（m）,近似采用堰上水頭

H（尸H。

（3）當(dāng)過閘泄流過程為孔口出流時(shí)，采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

Q=b血BoJgHo\/.i=(ps

0.4

16—

2.718M

式中：飽一孔口高度（m）;

。一孔流流速系數(shù)，采用0.95m;

〃一孔流流量系數(shù)，按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》表A.0.3-1查得;

￡—孔流垂直收縮系數(shù);

4—計(jì)算系數(shù)；

r—胸墻底圓弧半徑（m）;

b-孔流淹沒系數(shù)，按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》表A.0.3-2查得。

3.1.2計(jì)算工況

本次水閘規(guī)模復(fù)核，以排澇流量完全自排設(shè)計(jì)，各水閘水位按圍地面控

制高程來確定，閘底高程根據(jù)外側(cè)河道底高程綜合確定，過閘水頭差取

0.15m,推求各水閘相應(yīng)的總凈寬。

3.1.3計(jì)算成果

根據(jù)上述，本次水閘規(guī)模復(fù)核使用理正巖土5.6—水力學(xué)計(jì)算軟件計(jì)算，

其計(jì)算成果如下：

**********************************************************************

計(jì)算項(xiàng)目：大環(huán)閘孔總凈寬計(jì)算

**********************************************************************

［水閘型式簡圖］

［計(jì)算條件］

［基本參數(shù)］

閘坎型式未設(shè)底坎的寬頂堰

閘門型式平板閘門

計(jì)算目標(biāo)計(jì)算閘門總凈寬

判斷水流狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)he/H0.650

上游水位(m)0.700

下游水位(m)0.550

堰頂高程(m)-2.000

行進(jìn)流速水頭(m)0.150

閘門開啟高度he(m)3.500

設(shè)計(jì)閘孔數(shù)1

設(shè)計(jì)流量Q(m3/s)25.000

判斷高淹沒度的標(biāo)準(zhǔn)hs/HO0.900

流量系數(shù)計(jì)算

L流量系數(shù)值0.385

收縮系數(shù)計(jì)算

L上游河道寬度bs(m)9.000

淹沒系數(shù)計(jì)算

［計(jì)算過程］

1、判斷水流狀態(tài)。

水流狀態(tài)：因?yàn)閔e/H=1.296>0.650o所以屬于堰流。

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》SL265-2001附錄A計(jì)算。

2、判斷是否高淹沒度出流。

因?yàn)閷?shí)際淹沒度：0.895<0.900,所以，堰流為非高淹沒度出流。

3、淹沒系數(shù)。

無底坎寬頂堰淹沒系數(shù)：。=0.840o

4、流量系數(shù)。

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》取流量系數(shù)為：0.385o

5、求解閘孔寬度：

閘孔寬度側(cè)收縮系數(shù)計(jì)算流量流量差

(m)(m3/s)(m3/s)

19.9631.25421172.453147.45325

11.7961.0568585.86960.86904

7.7130.9764751.87526.87512

5.6710.9436536.86111.86139

4.6510.9299329.7874.78695

4.1400.9239526.3471.34714

3.8850.9212224.6500.35006

4.0120.9225725.4970.49670

3.9490.9218925.0.07286

3.9170.9215624.8610.13871

3.9330.9217224.9670.03295

3.9410.9218125.0200.01995

經(jīng)過試算，滿足設(shè)計(jì)流量的閘孔總凈寬為：3.941(m)o

3.1.4確定閘孔總凈寬

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，大環(huán)水閘閘門總凈寬為3.941m,實(shí)取水閘總凈寬

為4m、單孔。

3.2水閘消能防沖

3.2.1計(jì)算工況

由于本水閘為原地區(qū)感潮河道的河口擋潮閘，當(dāng)外江水位較高時(shí)，水處

于關(guān)閉擋潮階段，不進(jìn)行過流，當(dāng)需要引水時(shí)，外水位一般較低，過閘流量

較小，而排澇時(shí)水位較高，流量較大，故本次消能防沖計(jì)算選擇排澇工程進(jìn)

行復(fù)核，相應(yīng)水位為廣

，1、工況選取，合理制定內(nèi)外水位

2、水力學(xué)，武大版，P210

江水位為0.50m。

3.2.2消能判別

(1)判斷是否需要建消力池

單寬流量:q=Q/B=25/4=6.25/n3/(s-ni)

行近流速水頭：—=0.25/21；

2g

:可總水頭：￡0=2.00+0.80+0.25=3.05m

歸==1.586〃

臨界水深：hk=

vgV9.8

由2=1.92,0=0.95查“矩形斷面明渠收縮斷面水深及水躍共輒水深求解

%

圖”得久=0.65,則0.65x1.586=1.031加。

4

由共筑水深公式：,其中々=方右，則

1.0316.252

也=----J1+8----------=2.08m

2V9.8x1.031

已知下游水深〃,=2.0+0.5=2.5利，即/<〃，，水閘泄流發(fā)生淹沒式水躍，

無需建消力池。

(2)結(jié)論

根據(jù)上述計(jì)算可知，本水閘泄流時(shí)，躍后水深小于下游水位，為淹沒式

水躍，無需建消力池，只需加設(shè)輔助消能設(shè)施即可。故本工程在水閘進(jìn)出口

底板設(shè)分流式消力墩輔助消能，消力墩尺寸500x600x6000mm(高x寬x長),

每個(gè)消力墩之間間距1m。水閘進(jìn)出口設(shè)5m長，0.50m厚干砌石護(hù)面，防

止水流沖刷掏空閘底。

4滲流穩(wěn)定計(jì)算

4.1滲流穩(wěn)定計(jì)算公式

防滲設(shè)計(jì)按外江設(shè)計(jì)防洪（潮）水位與堤最低水位（按降低堤田面高程

確定）情況組合為最不利工況進(jìn)行計(jì)算，按規(guī)推薦的改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行計(jì)

算，計(jì)算公式如下：

①地基有效深度：當(dāng)L/So”時(shí)，4=0.5%

式中：7；—地基的有效深度，m;

心—地下輪廓的水平投影長度，m;

5。一地下輪廓的垂直投影長度，m;

3

②進(jìn)、出口段：4=1.5停J+0.441

式中：無一進(jìn)出口段的阻力系數(shù)；

s—齒墻的入土深度，m;

T—地基的透水層深度，m;

③部垂直段：%=2In11-搟）］

式中：,一部垂直段的阻力系數(shù)；

④水平段：g4-876+52）

式中：&一水平段的阻力系數(shù)；

人一水平段長度，m;

5、邑一進(jìn)出口段板樁或齒墻的入土深度，m;

⑤各分段水頭損失值：%=或”

式中：也一各分段水頭損失值，m;

當(dāng)一各分段的阻力系數(shù);

〃一總分段數(shù)。修正部分需格外注意

⑥進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值公式

%=力,

/=1

式中：兒一進(jìn)、出口段修正后的水頭損失，m;

〃。一進(jìn)出口段水頭損失值，m;

"一阻力修正系數(shù)，當(dāng)計(jì)算的夕N1.0時(shí)，采用"=1.0;

s，一底板埋深與板樁入土深度之和，m;

r—板樁另一側(cè)地基透水層深度，m;

△力—修正后水頭損失的減小值，mo

⑦進(jìn)、出口齒墻不規(guī)則部位水頭損失修正公式

當(dāng)為<M,且hx+瑪<M時(shí)，h'y-2hy,Jicd=hcd+M—仇+7iv）

4.2閘基滲流穩(wěn)定計(jì)算

本工程水閘閘基防滲輪廓主要由閘底板及其齒墻、沉箱組成，防滲輪廓

總長34.85m,計(jì)算簡圖如下：用

I-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

4.2.1計(jì)算工況擬定

本工程水閘閘基滲流穩(wěn)定計(jì)算按水閘外水位差最大情況進(jìn)行計(jì)算，即按

外江設(shè)計(jì)防洪（潮）水位與堤最低水位（按降低堤田面高程確定）情況組合

為最不利工況進(jìn)行計(jì)算。

水位組合：外江設(shè)計(jì)防洪潮水位2.59m,河最低水位-0.70m。

4.2.2計(jì)算過程

本次水閘閘基滲流穩(wěn)定計(jì)算采用EXCEL表格計(jì)算，其計(jì)算過程如下表

4.2-1所示。

表4.2-1滲透穩(wěn)定計(jì)算表（水位組合：外江設(shè)計(jì)防洪潮水位2.59m,河最低水位-0.70m）

改進(jìn)阻力系數(shù)法

一、確定地基計(jì)算深度

Tc=11.925地基計(jì)算深度

Te=11.925地基有效深度

To=26.15透水地基實(shí)際深度

Lo=23.85地下輪廓線的水平投影長度

So=3.5地下輪廓線的鉛直投影長度

二、分段計(jì)算阻力系數(shù)

設(shè)計(jì)外水位2.59

設(shè)計(jì)水位-0.7

水頭差h3.29

總段數(shù)11

計(jì)算公式

進(jìn)/出口段

Q喏『+0.441

部垂直段4喏

工-。卷+$）

水平段

i

.專業(yè)資料.

段數(shù)滲流段名稱阻力系數(shù)目水頭損失hi修正后滲透水頭hiLSSiS2T坡降

11進(jìn)口段0.46670.69390.42931.522.550.286

23水平段0.02380.03530.07060.50021.050.141

32部垂直段0.04540.06750.1350122.050.135

43水平段0.12240.18200.34385.51322.050.

52部垂直段0.13710.20380.2038322.050.068

63水平段0.62200.92480.924811.850019.050.078

72部垂直段0.13710.20380.2038322.050.068

83水平段0.12240.18200.34385.53122.050.

92部垂直段0.04540.06750.1350122.050.135

103水平段0.02380.03530.07060.50021.050.141

11-1出口段0.46670.69390.42931.522.550.286

S2.2129計(jì)算正確計(jì)算正確

三、進(jìn)出口水頭損失值及滲透壓力局部修正

進(jìn)口段出口段

ho-|3'ho=0.42930.4293

△h=ho-ho-0.26460.2646

S'=1.51.5

T=22.5522.55

T'=22.0522.05

P'=0.61870.6187

h'x=0.07060.0706

.專業(yè)資料.

h'y=0.13500.1350

h'cd=0.34380.3438

四、出口段滲透坡降（出逸坡降）

出口段J=ho7S'=0.286

水平段J=ho/s=0.141

五、滲透壓力

節(jié)點(diǎn)上下節(jié)點(diǎn)水頭差節(jié)點(diǎn)水頭經(jīng)過修正間距長度

03.29003290.0023850XY（X、Y）

10.42932.86072860.00430.00023850329023850,3290

20.07062.79002790.0070.0050023850286023850,2860

30.13502.65512655.00135.00023350279023350,2790

40.34382.31122311.00344.00550023350265523350,2655

50.20382.10742107.00204.00017850231117850,2311

60.92481.18261182.00925.001185017850210717850,2107

70.20380.9788978.00204.00060001182.006000,1182

80.34380.6349634.00344.0055006000978.006000,978

90.13500.5000499.00135.000500634500,634

100.07060.4293429.0070.00500500499500,499

110.429300.00429.00004290,429

計(jì)算正確計(jì)算正確計(jì)算正確000,0

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，淤泥質(zhì)土出口端滲透坡降允許值為0.35,水平段為0.25,由上述計(jì)算可知，水閘閘基出口

.專業(yè)資料.

段滲透坡降0.286<0.35,水平段滲透坡降0.141<0.25,滿足滲透穩(wěn)定要求。

.專業(yè)資料.

5水閘應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算

5.1計(jì)算工況及荷載組合

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》(SL265-2001)規(guī)定，計(jì)算閘室穩(wěn)定和應(yīng)力時(shí)的荷

載組合分基本組合和特殊組合。

計(jì)算工況荷載組合詳見下表5.1-1:

表5.1-1閘室穩(wěn)定計(jì)算工況及荷載表

閘外水荷載組合

閘水位

計(jì)算工況位自靜水壓揚(yáng)壓浪壓風(fēng)壓地震荷

(m)

(m)重力力力力載

完建期無水無水

基本組合

設(shè)計(jì)擋潮期2.59-0.20VVV

特殊組合正常蓄水+7度

-0.36-0.201V7

II地震

完建情況閘外水位及閘水位相同，取與閘室底板齊平，及-2.00m。

設(shè)計(jì)擋潮情況外水位取30年一遇設(shè)計(jì)洪潮水位2.59m,相應(yīng)閘水位取

正常水位-0.20m。

正常蓄水位遭遇7度地震情況，外江水位取多年平均低潮位-0.36m,水

位取正常水位-0.20m。

圖5.1-1水閘計(jì)算簡圖

5.2計(jì)算公式

包括水閘沿基礎(chǔ)底面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算、閘室基底應(yīng)力、基底應(yīng)力不均均

系數(shù)的計(jì)算。

5.2.1水閘沿基礎(chǔ)底面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》（SL265-2001）,計(jì)算公式如下：

K=—

式中：K,-沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

ZG—作用在閘室上的全部豎向荷載（kN）;

Z”一作用在閘室上的全部水平荷載（kN）;

閘室基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)勘察成果，淤

泥質(zhì)地基摩擦系數(shù)為0.15;

在各種荷載組合工況下，水閘基礎(chǔ)底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值應(yīng)滿足

KC>[KC],對于3級(jí)建筑物，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值[K]如下：

.專業(yè)資料.

基本組合：［K/>1.25

特殊組合：［K/>1.05

522水閘基底應(yīng)力計(jì)算

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)》（SL265-2001）,當(dāng)結(jié)構(gòu)布置及受力情況對稱時(shí)，計(jì)

材料力學(xué)w：彎曲截面系數(shù)

算公式如下:I〃2

w=—二，通常當(dāng)做矩形計(jì)算，w=—

Wax6

4ax

minA-W

式中：匕ax—閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值（kPa）;

min

ZG—作用在閘室上的全部豎向荷載（包括閘室基礎(chǔ)底面上的揚(yáng)

壓力在，kN）;

作用在閘室上的全部豎向和水平荷載對于基礎(chǔ)底面水流方

向的形心軸的力矩（kNm）;

A—閘室基底面的面積（m2）;

卬一閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩

平均基底應(yīng)力：P=^Pm.^+Pmin）

基底應(yīng)力不均勻系數(shù)：7=—

Enin

對于本工程地質(zhì)情況，在各種荷載組合工況下，基底應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)滿

足下列要求：

.專業(yè)資料.

在各種工況計(jì)算下:P4(P允)；PgW1.2(P允)

基本組合：”1.50

特殊組合：r1<2.00

其中地震慣性力代表值根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)》規(guī)定，采用擬靜

力法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)》(SL203-97)第4.1.1條：一般情況下，

水工建筑物可只考慮水平向地震作用；第4.2.1條：一般情況下，水工建筑

物抗震計(jì)算應(yīng)考慮的地震作用力：建筑物自重和其上的荷載所產(chǎn)生的地震慣

性力、地震動(dòng)土壓力、水平向地震動(dòng)水壓力。

(1)沿建筑物高度作用于各質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值應(yīng)按下式

F

i=ah^GEiai/g

式中匕一作用在質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值；

地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)，除另有規(guī)定外，取0.25；

GE,—集中在質(zhì)點(diǎn)i的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值；

%—質(zhì)點(diǎn)i的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)應(yīng)按《水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)XSL203-97)

各類水工建筑物章節(jié)中的有關(guān)條文規(guī)定采用；

g—重力加速度。

(2)地震動(dòng)水壓力作用在水面以下0.54H。處，其代表值Fo按下式計(jì)算：

.專業(yè)資料.

F。=065a自用:

注意!

式中：P,,—水體質(zhì)量密度標(biāo)準(zhǔn)值；

Ho—水深。

5.3計(jì)算過程

本次閘室應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算采用Excel表格計(jì)算其計(jì)算過程如下表5.3-1~

5.3-7所示。

.專業(yè)資料.

表5.3-1基本組合：設(shè)計(jì)擋潮期風(fēng)浪壓力計(jì)算

1、計(jì)算平均波高及hm/Hm

gHm/Vo

hmhm/Hmghm/vo2gD/vo2VoHmD

2

0.3220.0.0046.2560.09528.007.59500.0

2、計(jì)算設(shè)計(jì)波浪波列累計(jì)頻率波高

hp水閘級(jí)別波列累計(jì)頻率P(%)hm/Hmhp/hm

0.61735.0000.1.915

3、計(jì)算設(shè)計(jì)波浪平均周期Tm值

gTm/vo

205

13.9(ghm/vo)-

TmVohm

2.52028.0000.322

4、計(jì)算平均波長Lm(試算)

=

Lm(gTm2/2TT)*th(2*TTH/Lm)

(閘前水深)△410-3

LmTmHTT

9.8572.5204.5903.1420.0019

5、計(jì)算波浪破碎的臨界水深

Hk=(Lm/4TT)*ln[(Lm+2TThp)/(Lm-2TThp)]

HkLmhpTT

0.6529.8570.6173.142

6、計(jì)算波浪壓力

a.判別閘前水深H與臨界水深Hk及與(Lm/2)關(guān)系

關(guān)系關(guān)系

HHkHLm/2

4.590>0.6524.590<4.929

b.計(jì)算波浪中心線超出計(jì)算水位的高度

hz=(TThp2/Lm)*cth(2TTH/Lm)

TT

hzhpLmH

0.1223.1420.6179.8574.590

c.選擇計(jì)算公式

根據(jù)以上判斷結(jié)果

公式二

可判斷采取公式

公式二

Pi=(1/2)*[(hp+hz)(Y*H+ps)+H*ps]

.專業(yè)資料.

公式

PiYLmhphzHPs

18.3729.8109.8570.6170.1224.590.648

7、計(jì)算波浪壓力作用點(diǎn)（離水閘底板距離H1適合于公式二）

H'hphzLm/2PiHY

3.0.6170.1224.92918.3724.5909.810

表5.3-2特殊組合II:正常蓄水遭遇7度地震風(fēng)浪壓力計(jì)算

序荷載重（kN）力臂（m）力矩（kNm）

號(hào)部位備注

垂直力水平力正負(fù)

7584.6

1結(jié)構(gòu)自重0.191434.81

3

水重（外江側(cè)）707.177.004950.18

1188.9

水重（河側(cè)）-5.33-6337.03

4

-1826.9

浮托力0.00

6

滲透壓力-95.403.98-379.22

靜水壓力（外江側(cè)）-53.79