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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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