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文檔簡介
1、 作用在水閘上的荷載 主要有自重、水重、水平 水壓力、淤沙壓力、揚(yáng)壓 力、浪壓力、土壓力等。 水閘正常擋水時(shí)的荷載計(jì)算簡圖 (一)荷載及其組合 一、閘室的穩(wěn)定計(jì)算 理論5-3 水閘的穩(wěn)定分析與地基 處理 (教材5-7,p219) 1.水平水壓力。作用在鋪蓋與底板連接處的水平水 壓力因鋪蓋所用材料不同而略有差異。如圖525 (a)和(b)所示。 (1)粘土鋪蓋:如圖5-25(a)所示,a點(diǎn)處 水平水壓力強(qiáng)度按靜水壓強(qiáng)計(jì)算,b點(diǎn)處則取 該點(diǎn)的揚(yáng)壓力強(qiáng)度值,兩點(diǎn)之間,以直線相連 進(jìn)行計(jì)算。 (2)混凝土鋪蓋:當(dāng)為混凝土或鋼筋混凝土 鋪蓋時(shí),如圖525(b)所示,止水片以上的水 平水壓力仍按靜水壓力分
2、布計(jì)算,止水片以下 按梯形分布計(jì)算,c點(diǎn)的水平水壓力強(qiáng)度等于 該點(diǎn)的浮托力強(qiáng)度值加上e點(diǎn)的滲透壓力強(qiáng)度 值,d點(diǎn)則取該點(diǎn)的揚(yáng)壓力強(qiáng)度值,c、d點(diǎn)之 間按直線連接計(jì)算。 荷載組合 荷載組合分為基本組合與特殊組合兩類。 基本組合:由基本荷載組成; 特殊組合:由基本荷載和一種或幾種特殊荷載 組成。 荷載見表519 (二)閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算 1計(jì)算公式 (1)土基上水閘閘室沿底板與地基間滑動(dòng) 式中: G作用在閘室單元上總的垂直力; H作用在閘室單元上總的水平力; f閘室底面與土基間的摩擦系數(shù), 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 試驗(yàn)資料選取, 初設(shè)時(shí)參見表5-15。 0、C0分別為閘基土體的內(nèi)摩擦角和凝聚力,見表5-16; A
3、閘室單元的底面積。 (5-37) (5-38) H Gf Kc H ACGtg Kc 00 對(duì)于小型水閘 對(duì)于大、中型水閘 (2)巖基上水閘閘室沿底板與地基間滑動(dòng) H ACGf Kc 式中 f閘室基底面與巖石地基之間的抗剪斷摩擦系數(shù), 查表517; C閘室基底面與巖石地基之間的抗剪斷粘結(jié)力, kPa,查表517 (5-39) 閘室穩(wěn)定性的判斷,要求 : 土基上: K土查表5-13 巖基上: K巖查表5-14 土 KK C 巖 KKC 2提高閘室抗滑穩(wěn)定的工程措施 當(dāng)閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足規(guī)范規(guī)定的允許安 全系數(shù)時(shí),可采取下列措施提高閘室穩(wěn)定性。 (1)適當(dāng)將閘門向閘室下游一端移動(dòng)布置,或
4、將底板向上 游端適當(dāng)加長,充分利用閘室水重。(增加G) (2)改變閘室結(jié)構(gòu)尺寸,增加自身重量。 增加底板厚度時(shí),由于其位于水下,受到水的浮力,有 效重量小,不經(jīng)濟(jì)。 增加閘墩厚度時(shí),雖然增加了自重,但同時(shí)也增加了閘 室前緣寬度和擋水面積,因而也同時(shí)增加了水平推力。 增加閘室順?biāo)鏖L度,可以同時(shí)增加水重和結(jié)構(gòu)總重 (增加G),也可增大了底板抗滑面積(增加A),是較 有效的措施之一。 (3)加深底板上、下游端的齒墻深度,既可以利用底 板以下的地基土的重量(增加G),也可增加水平 抗力(減小H)。 但是,應(yīng)注意齒墻的強(qiáng)度和剛度。所以,齒墻不宜過 長過深。 (4)改變閘下防滲排水措施,降低閘底板的揚(yáng)壓
5、力 (減小向上的U,實(shí)際上增大G)。 (5)設(shè)置鋼筋混凝土拉錨鋪蓋作為阻滑板。利用鋪蓋 的自重(增加G)、鋪蓋上的水重(增加G)、鋪 蓋與地基之間的摩擦力(減小H)等增加閘室穩(wěn)定 性。 增設(shè)鋼筋混凝土抗滑樁(減小H)或預(yù)應(yīng)力錨固 (增加G)結(jié)構(gòu)。 1應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn) 閘底計(jì)算應(yīng)力應(yīng)該滿足兩方面的要求:地基承載力 要求和基底應(yīng)力不均勻系數(shù)。 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001規(guī)定: 地基允許承載力:在各種計(jì)算情況下,閘底平均 應(yīng)力不大于地基允許承載力,即。最大 基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍。 應(yīng)力不均勻系數(shù):閘室基底應(yīng)力不均勻系數(shù),按 不大于表5-20中的取值。 (三)(三) 閘室基底應(yīng)力計(jì)算閘
6、室基底應(yīng)力計(jì)算 2.閘室順?biāo)鞣较虻幕讘?yīng)力 LB M BL G 2 min max 6 式中 M作用在閘室的全部力對(duì)底板底面上的力矩; 按偏心受壓公式計(jì)算 (1)當(dāng)閘室垂直水流方向的荷載對(duì)稱時(shí)上 下游邊緣應(yīng)力最大,按下式計(jì)算。 (2)當(dāng)結(jié)構(gòu)或荷載不對(duì)稱時(shí)應(yīng)該按雙向 偏心受壓公式計(jì)算。 y y x x I M I M BL W min max 式中 Mx、My分別為作用在閘室基底面順流向和 垂直流向形心軸的力矩; Ix、Iy分別為閘室基底面順流向和垂直流向形心軸 的截面模量。 二、地基沉降計(jì)算 對(duì)重要工程或需要控制沉降量的工程,需要進(jìn) 行沉降量計(jì)算。 一般來說,最大允許沉降量不超過15cm,最
7、 大沉降差(不均勻沉降)不超過5cm。 地基最終沉降量可用下式計(jì)算。 n i i i ii h e ee mS 1 1 21 1 式中 n地基壓縮層計(jì)算深度范圍內(nèi)的土層數(shù); e1i基礎(chǔ)底面以下第層土在平均自重應(yīng)力作用 下,由壓縮曲線查得的相應(yīng)孔隙比; e2i基礎(chǔ)底面以下第i層土在平均自重應(yīng)力加平均附加應(yīng)力作用下,由 壓縮曲線查得的相應(yīng)孔隙比; hi基礎(chǔ)底面以下第i層土的厚度; m地基沉降量修正系數(shù),可采用1.01.6(堅(jiān)實(shí)地基取較小值,軟土地 基取較大值)。 當(dāng)?shù)鼗休d力不夠或計(jì)算最大沉降量超過允許值 時(shí),可以采用一定工程措施: 改變結(jié)構(gòu)型式(采用輕型結(jié)構(gòu)或靜定結(jié)構(gòu)), 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度; 增大基
8、礎(chǔ)面積和埋置深度; 采用沉降縫; 進(jìn)行必要的地基處理; 選擇合適的施工程序,盡量減少相鄰建筑物 或填土的重量。 三、地基處理 本節(jié)主要介紹土基的處理。土基的處理在土 石壩等章節(jié)中已有一些介紹。 對(duì)于巖基上的水閘的地基處理,參見重力壩一 章。 (一)換土墊層法 1方法 換土墊層法將基礎(chǔ)表層的軟土層徹底挖除,換 上壓實(shí)后強(qiáng)度大、密實(shí)度高、壓縮性小的土料。 2作用 換土墊層法能夠改善地基應(yīng)力分布,提高地基穩(wěn)定性, 適用于表層軟土層不厚的情況。 3墊層厚度 墊層的厚度根據(jù)土質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)形式、荷載大小等因 素確定,一般為1.53.0m。厚度過小,起不到墊層的 作用;厚度過大,基坑排水有一定困難。 4墊層
9、寬度 換土墊層的設(shè)計(jì)寬度:B=B+2htg 式中:B為閘室順流向長度; h為墊層厚度; 為壓力擴(kuò)散角。 5換土土料 換土土料以中壤土、含礫粘土等較為適宜。 這類土料易于壓實(shí),容易滿足設(shè)計(jì)干容重的 要求。 級(jí)配良好的中砂、粗砂和砂礫料易于振動(dòng)密 實(shí),也適用于作墊層材料。 避免采用粉砂、細(xì)砂、輕砂壤土或輕粉質(zhì)砂 壤土。 墊層材料中不應(yīng)含有植物和雜質(zhì)。 (二)沉井法 1方法 將預(yù)先澆筑的鋼筋混凝土井圈置于設(shè)計(jì)位置,然 后挖除井圈下面的軟土,使井圈逐漸下沉到地基 中,最終下落支撐到硬土層或巖石基礎(chǔ)上。 2作用 沉井可以增加基礎(chǔ)承載力,提高閘室抗滑穩(wěn)定性, 減小沉降量。沉井基礎(chǔ)適用于表層為軟土層或流 砂
10、層、下部為硬土層或巖石基礎(chǔ)的情況。 (三)樁基礎(chǔ)法 1作用 在軟土層厚度較大的地基上,樁基礎(chǔ)是解決地 基承載力不足的有效方法。設(shè)置樁基礎(chǔ)后,能夠 提高地基的承載力和抗滑穩(wěn)定性,減少沉陷量。 2樁基礎(chǔ)型式(按施工方式分) 樁基礎(chǔ)按施工方式分為:打入混凝土預(yù)制樁和鉆 孔灌注混凝土樁兩種。 (1)打入式預(yù)制樁 打入式預(yù)制樁一般采用鋼筋混凝土樁,直徑 d=0.250.55m。現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制樁的長度在2530m;工 廠預(yù)制樁一般長不超過12m,便于運(yùn)輸。 (2)灌注樁 灌注樁是在地基內(nèi)先鉆孔,然后在現(xiàn)場(chǎng)澆注,形成鋼筋 混凝土樁。鉆孔灌注樁施工機(jī)具簡單,工期較短,樁的直 徑較預(yù)制樁大,承載力較大。灌注樁的直徑一般為 0.61.5m。鉆孔灌注樁的關(guān)鍵在于施工造孔。 3樁基礎(chǔ)型式(按受力方式分) (1)承重樁 當(dāng)硬土層埋深較淺時(shí),使樁直達(dá)硬土層,水閘的荷載全 部由樁傳遞到硬土層,稱為承重樁。 (2)摩擦樁 當(dāng)硬土層埋深
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