水電畢設(shè)_防洪閘除險加固工程設(shè)計說明

1、.學(xué)號密級武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文黃天湖防洪閘除險加固工程設(shè)計院（系）名稱：水利水電學(xué)院專 業(yè) 名 稱：水利水電工程學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：二一三年六月學(xué)習(xí)好幫手.鄭重聲明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名：日期：學(xué)習(xí)好幫手.摘要黃天湖防洪閘建成至今已運行 26 年，因建閘施工年代較早，運行時間較長 , 由于年久失修，存在設(shè)備老化、進口

2、翼墻變形、進口鋪蓋裂縫、閘室裂縫、啟閉機房裂縫、止水破損、出口消力池損毀等問題，嚴重影響防洪閘的安全及正常運行。 2011 年中工武大設(shè)計院對黃天湖防洪閘的出險加固工程進行了初步設(shè)計。在本設(shè)計中，主要是在該初步設(shè)計（送審稿）的基礎(chǔ)上，首先對改建加固后的工程進行過流能力復(fù)核；然后分析新建閘室底板的受力情況，計算其閘基反力、不平衡剪力以及彎矩，從而進行配筋計算；再以中墩為例分析閘墩受力情況并進行配筋計算，重點計算閘門槽處配筋方案；最后繪制出詳細的配筋方案圖。關(guān)鍵詞：除險加固工程過流能力閘基反力不平衡剪力配筋計算門槽應(yīng)力學(xué)習(xí)好幫手.ABSTRACTHuang Tianhu flood control

3、 sluice has run 26 years. Due to the earlier construction of the sluice and long time running without repair, it has many problem now. Such as the equipment aging, the deformation of inlet wing wall, the cracks of blanket, lock chamber andmachine room, the sealing damaged, and the outlet stilling ba

4、sin damaged. All the problem seriously affect the safety and normal operation of flood control sluice. This design is mainly on the basis of the preliminary design (2011). Firstly，review the conveyance capacity of the reconstructed sluice . Secondly, analysis the force of the new blanket, calculate

5、its reaction force of the base, the unbalanced cutting power of the water sluice bottom board, and its bending moment. Then according to the calculations of the reinforcement situation draw reinforcement figure. Lastly, analysis the force of the pier, and calculate its reinforcement ratio to draw re

6、inforcement figure.Keywords:danger removal and reinforcement projects ; conveyance capacity;reaction force of the base;unbalanced cutting power; reinforcing quantity學(xué)習(xí)好幫手.目 錄第 1 章 緒言 .11.1工程概況 .11.2工程效益和工程建設(shè)的必要性 .11.3工程現(xiàn)狀布置 .31.3工程建設(shè)內(nèi)容簡介 .31.4工程等別和標準 .41.5設(shè)計原則與主要依據(jù) .51.5.1設(shè)計原則 .51.5.2采用的主要技術(shù)規(guī)范 .51.5

7、.3設(shè)計依據(jù) .51.6設(shè)計基本資料 .51.6.1氣象條件 .51.6.2主要特征水位 .51.6.3主要設(shè)計參數(shù) .61.6.4地質(zhì)資料 .6第 2 章水閘過流能力復(fù)核 .6第 3 章擴建水閘結(jié)構(gòu)計算 .83.1 閘底板結(jié)構(gòu)計算 .83.1.1閘基反力的計算 .93.1.2不平衡剪力的計算 .153.1.3剪力分配百分比計算 .163.1.4底板上荷載的計算 .173.1.5彎矩計算 .203.1.6配筋計算 .243.2 閘墩結(jié)構(gòu)計算 .243.2.1閘墩底部縱向正應(yīng)力的計算 .253.2.2門槽應(yīng)力計算及配筋 .28學(xué)習(xí)好幫手.第 4 章 箱涵的結(jié)構(gòu)計算. 354.1各項荷載分析計算

8、.354.2荷載組合及計算簡圖 .374.3結(jié)構(gòu)計算 .384.3.1保留閘室段計算 .384.3.2新建閘室段箱涵 .42第 5 章 消力池計算 .47結(jié)論.49參考規(guī)范與文獻 .50致 謝 .51附圖一閘底板配筋詳圖附圖二閘室中墩配筋詳圖附圖三箱涵結(jié)構(gòu)配筋詳圖學(xué)習(xí)好幫手.第1章緒言1.1 工程概況黃天湖防洪閘位于公安縣閘口鎮(zhèn)虎渡河右岸民堤0+300 米處，于 1985 年竣工建成，現(xiàn)狀為5 孔鋼筋砼箱涵式結(jié)構(gòu)，平板鋼質(zhì)閘門，卷揚式啟閉機。根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252 2000）及水閘設(shè)計規(guī)范 （ SL2652001）標準劃分工程規(guī)模為中型水閘。該閘與黃天湖新閘、黃天湖老閘

9、和黃山頭泵站組成黃天湖樞紐工程，和公安縣閘口泵站樞紐工程一道承擔(dān)荊江分蓄洪區(qū)54.43 萬畝農(nóng)田排澇和分洪后搶排余洪的任務(wù)，排區(qū)轄8 個鎮(zhèn)、 56 萬人 ,承雨面積 923.86 km 2。3黃天湖防洪閘于于 1985 年竣工建成， 原設(shè)計最大排水流量 200m/s 。根據(jù)灌溉排水工程設(shè)計規(guī)范（ GB5028899）, 黃天湖防洪閘為 3 級建筑物。黃天湖防洪閘工程分由進水渠道、閘室段（拱涵）、消能段、出水渠道組成。1.2 工程效益和工程建設(shè)的必要性黃天湖防洪閘位于公安縣黃山頭鎮(zhèn)，對應(yīng)虎渡河右岸民堤0+300 米處，所屬流域為長江流域虎渡水， 閘址控制流域面積 54.3km2，該工程于 198

10、4 年興建，1985年竣工收益，黃天湖防洪閘運行方式為當外河水位上漲時，關(guān)閉閘門，可防外水倒灌；退落時，打開閘門，排除內(nèi)澇漬水。是一座以防洪、排澇為主的中型水利樞紐工程。該閘與黃天湖新閘、黃天湖老閘和黃山泵站組成黃天湖樞紐工程，和公安縣閘口泵站樞紐工程一道承擔(dān)荊江分蓄洪區(qū)54.43 萬畝農(nóng)田排澇和分洪后搶排余洪的任務(wù)，排區(qū)轄8 個鎮(zhèn)、 56 萬人 ,承雨面積 923.86 平方公里。黃天湖防洪閘由于年久失修，存在設(shè)備老化、進口翼墻變形、進口鋪蓋裂縫、閘室裂縫、止水破損、啟閉機房裂縫、出口消力池損毀等問題。2009 年 3 月，受公安縣水利局的委托，武漢大學(xué)設(shè)計研究總院對黃天湖防洪閘進行了安全評

11、價工作，當月，湖北省水利廳組織相關(guān)專家對湖北省公安縣黃天湖防洪閘安全評價報告進行了評審，認定該閘為三類閘。黃天湖防洪閘建成至今已運行 26 年，因建閘施工年代較早，運行時間較長，加之當時的社會經(jīng)濟條件，施工存在質(zhì)量缺陷、工程標準低、混凝土裂縫、蜂窩學(xué)習(xí)好幫手.麻面、止水老化等問題，嚴重影響防洪閘的安全及正常運行。黃天湖防洪閘主要存在的問題如下：（ 1）黃天湖防洪閘原設(shè)計排澇泄流量為 200m3/s，而防洪閘正常排澇運行時，過閘流量為 181.14m3/s ，不能滿足過流能力要求，非常運行（吐洪）時，過閘流量為 219.43m3/s ，能滿足過流能力要求，因此判定黃天湖防洪閘只能滿足吐洪要求，但

12、不滿足正常排澇要求，水閘泄流能力不滿足要求。涵閘所處虎右民大堤堤頂高程也不足，無法抵御外河洪水，洪水期導(dǎo)致水流漫頂。（ 2）通過對涵洞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復(fù)核計算可知，混凝土拱圈在最不利荷載組合工況運行下，漿砌石拱座與隔墻基底應(yīng)力均大于規(guī)范允許值范圍內(nèi)，不滿足規(guī)范要求，而會導(dǎo)致閘基礎(chǔ)不均勻沉陷，破壞涵閘結(jié)構(gòu)。目前涵閘閘室混凝土普遍存在不同程度的老化、剝落現(xiàn)象，特別是受水流沖刷或水位變化部位存在嚴重氣蝕、剝落、露石、露筋、裂縫等現(xiàn)象。涵洞洞身斷裂，有明顯的貫穿式裂縫。啟閉機工作梁混凝土老化、蜂窩麻面。啟閉機房結(jié)構(gòu)簡易，墻體出現(xiàn)多處裂縫，天花板漏水嚴重，內(nèi)外粉刷剝落。（ 3）現(xiàn)有消力池雖能滿足水流消能要求，但

13、消力池底板表層沖刷嚴重，混凝土氣蝕、剝落大，干砌石海漫不滿足抗沖要求，水毀嚴重，塊石松動，尾端部分塊石基本沖走。出水渠道兩側(cè)邊坡脫坡。進口鋪蓋與進口渠道坡面水流沖刷嚴重，塊石松動，伴有跌窩。（ 4）閘室上、下游兩側(cè)漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)不滿足穩(wěn)定要求， 擋墻墻體陳舊老化，塊石風(fēng)化，砂漿剝落、破損，局部存在裂縫。（ 5）閘門和啟閉設(shè)備老化銹蝕嚴重，底止水老化缺失，側(cè)止水損壞，關(guān)閉不嚴，漏水嚴重。（ 6）水閘無安全監(jiān)測設(shè)施，無管理房，缺乏必要的通訊設(shè)施。黃天湖防洪閘能否安全運行，直接影響到荊江分蓄洪區(qū) 54.43 萬畝農(nóng)田排澇和分洪后余洪搶排，以及 8 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、 56 萬人的生命財產(chǎn)安全。為此，對黃天湖防

14、洪閘進行整險加固是非常必要的。學(xué)習(xí)好幫手.1.3 工程現(xiàn)狀布置樞紐工程主要建筑物有穿堤涵閘、上下游導(dǎo)墻、消力池等。黃天湖防洪閘為鋼筋混凝土穿堤涵閘，涵閘為拱涵結(jié)構(gòu)，進口底板高程為29.8m，拱涵分 5 孔，單孔凈寬 3.2m，拱涵由混凝土拱圈與漿砌石拱座組成，混凝土拱圈矢高 1.6m，厚為 0.4m，底板為圓弧形， 厚 0.4m，漿砌石拱座為分體式結(jié)構(gòu)，側(cè)墻高 1.6m，頂寬 0.6m，基礎(chǔ)寬 1.7m，厚 0.4m，隔墻高 1.6m，寬 0.8m，基礎(chǔ)寬1.2m，厚 0.4m。涵閘順水流方向長 27.0m，每 9.3m 分縫一道，涵閘出口上部設(shè)有混凝土排架，立柱斷面尺寸為 0.4m×

15、;0.4m，排架上設(shè)有磚混凝土啟閉房，有簡易混凝土便橋與堤頂連接，控制閘門為平板鋼閘門，門高4.0m，采用 2 臺 20T 與 3臺 15T 螺桿式啟閉機啟閉。涵閘進口設(shè)有漿砌石鋪蓋，頂高程為29.8m，長 6.8m，寬 23.219.2m，底板厚 1.0m。涵閘出口設(shè)有深挖式消力池，池身為 M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)，池長 14.3m，池寬19.225.6m，池深 0.5m，池底高程為 29.3m，底板厚 0.5m。消力池出口設(shè)有干砌石海漫，長 15.0m，厚 0.3m。閘室上、下游兩側(cè)設(shè)置有漿砌石結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻，上游護岸長6.8m，下游護岸長14.3m，墻體為重力式，頂寬0.8m，基礎(chǔ)厚 0.8m，底

16、寬 2.775m，外伸齒腳寬 0.2m。1.3 工程建設(shè)內(nèi)容簡介根據(jù)黃天湖防洪閘安全鑒定報告結(jié)論，確定本次建設(shè)的主要內(nèi)容如下：（ 1）進水渠對水閘進水渠進行清淤處理，結(jié)合防洪閘主體工程擴孔后渠道設(shè)計斷面，對進水渠進行標準斷面開挖修整和預(yù)制六方塊護坡襯砌。（ 2）閘室和箱涵保留現(xiàn)有 5 孔閘室結(jié)構(gòu)，保留段長4.5m，為防止閘墩混凝土碳化現(xiàn)象進一步加劇，影響結(jié)構(gòu)強度，擬對閘室結(jié)構(gòu)混凝土采用丙乳砂漿、丙乳水泥凈漿防碳化處理。閘室臨虎渡河側(cè)設(shè)工作門和檢修門各一扇，設(shè)計孔口尺寸為3.2 m × 3.2m（寬×高）。對保留閘室結(jié)構(gòu)（長4.5m）的閘后拱涵進行拆除重建，采用鋼筋混凝土箱涵

17、結(jié)構(gòu)，箱涵段全長25.5m，分為 2 段：第一段長10.5m，第二段長15m， 2學(xué)習(xí)好幫手.段結(jié)構(gòu)型式相同，單孔凈空尺寸均為3.2m×3.2m（寬×高），底板和頂板厚度均為0.7m，考慮保留的閘室中墩尺寸，側(cè)墻厚度均為0.4m。現(xiàn)有閘室與新建箱涵節(jié)間及側(cè)墻之間設(shè)紫銅片止水。由于現(xiàn)有 5 孔閘室不滿足設(shè)計過流能力，擬在保留現(xiàn)有5 孔閘室的基礎(chǔ)上新增 2 孔閘室，以滿足設(shè)計過流能力的要求。新增 2 孔閘室對稱布置于現(xiàn)有閘室左、右兩側(cè)，結(jié)合閘后拱涵拆除重建，本次新建閘室順水流長度設(shè)計為 15m，單孔孔口尺寸為 4.2 m × 3.2m（寬×高），底板厚 1.

18、2m，邊墩厚 1.0m，高 4.6m、6.0m。閘室臨虎渡河側(cè)設(shè)工作門和檢修門各一扇，設(shè)計孔口尺寸為 3.2 m×3.2m（寬×高）。新建閘室后接 15m長鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)， 箱涵單孔凈空尺寸均為 4.2m×3.2m（寬×高），底板和頂板厚度均為 0.7m，考慮新建的閘室邊墩尺寸， 側(cè)墻厚度均為 1.0m。新建閘室與箱涵節(jié)間及邊墩之間設(shè)紫銅片止水。（ 3）消力池及海漫為保證工程安全，本次加固擬將消力池及海漫段拆除重建。新建消力池仍采用下挖擴散式消力池。1.4 工程等別和標準黃天湖防洪閘設(shè)計流量為200m3/s。根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL2

19、52 2000）和水閘設(shè)計規(guī)范 （SL265 2001），該防洪閘屬等工程、中型規(guī)模。防洪標準按20 年一遇設(shè)計、 50 年一遇校核。水閘閘室部分等主要建筑物按 3 級，消力池、擋土墻及進出水渠等次要建筑物按4 級建筑物設(shè)計，臨時建筑物按 5 級建筑物設(shè)計。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖 （GB183062001），本區(qū)地震反應(yīng)譜特征值為0.35s ，地震動峰值加速度為0.05g ，相應(yīng)地震基本烈度為度。但據(jù)湖北省地震烈度區(qū)劃圖劃分，藕池黃山團山寺三角形區(qū)域內(nèi)屬地震烈度度區(qū)，故本工程區(qū)的地震烈度為度。學(xué)習(xí)好幫手.1.5 設(shè)計原則與主要依據(jù)設(shè)計原則本次除險加固工程設(shè)計不改變防洪閘的功能及規(guī)模，主要是解

20、決黃天湖防洪閘安全鑒定報告提出的問題，消除工程存在的安全隱患，同時，改變過去落后的管理方式，引進先進可靠的運行模式。采用的主要技術(shù)規(guī)范1 水利水電工程等級劃分及洪水標準 （SL2522000）2 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （SL/191-2008）3 水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范 （DL5077 1997）4 水閘設(shè)計規(guī)范（SL2652001）5 水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范 （SL203 97）設(shè)計依據(jù)1 湖北省公安縣黃天湖防洪閘安全鑒定報告 （武漢大學(xué)設(shè)計研究總院）2湖北省公安縣黃天湖防洪閘除險加固工程工程地質(zhì)勘察報告（武漢地質(zhì)工程勘察院）3 湖北省公安縣黃天湖防洪閘安全檢測報告 （水利部泵站檢測中心）

21、1.6 設(shè)計基本資料氣象條件主要水文氣象特征值見表1-1 。表 1-1水文氣象特征值項目單位數(shù)值多年平均降水量mm1853.5多年平均徑流深mm1140多年平均氣溫oC16.4最高氣溫oC38.1最低氣溫o-14.7C多年平均最大風(fēng)速m/s15主要特征水位學(xué)習(xí)好幫手.主要特征水位見表1-2。表 1-2 黃天湖防洪閘水位特征值1內(nèi)河最低運行水位m30.502內(nèi)河設(shè)計水位m34.003內(nèi)河最高運行水位m34.004內(nèi)河最高防洪水位m42.005外河最低運行水位m30.506外河設(shè)計水位m38.957外河最高運行水位m33.238外河最高防洪水位m41.07主要設(shè)計參數(shù)水閘穩(wěn)定計算主要設(shè)計參數(shù)見表1

22、-3。表 1-3水閘抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)及不均勻系數(shù)抗滑安全系數(shù)不均勻系數(shù)荷載組合地基類型3 級4、5 級（基底應(yīng)力最大值備注與最小值之比）基本組合土基1.251.202.50堅實土基特殊組合土基1.101.053.00堅實土基地質(zhì)資料地基土體工程參數(shù)見下表1-4。表 1-4地基土體工程參數(shù)一覽表土層名稱承載力特征值壓縮模量抗剪強度（直剪）f akEsC(kPa)(MPa)( °)(kPa) 粉質(zhì)粘土（ Q4al）1807.51911-1 粉質(zhì)粘土（ Q4al+pl ）24013.03413-2 粉質(zhì)粘土（ Q4al+pl ）.0421632015.0第 2 章水閘過流能力復(fù)核學(xué)習(xí)好幫手

23、.黃天湖防洪閘為穿堤涵閘，涵閘為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，底板高程為29.8m，箱涵分 7 孔，中間 5 孔單孔斷面尺寸為3.2 × 3.2m（寬×高），兩側(cè) 2 孔單孔斷面尺寸為 4.2 ×3.2m（寬×高）。根據(jù)灌溉排水工程設(shè)計規(guī)范 （GB5028899）規(guī)定， L(52 64)h1 時為短洞，反之則為長洞。本涵閘洞身長 30.0m，主要功能為防洪與排澇，水閘上游最高水位為 42.00m，對應(yīng)的下游水位是 41.07m；上游正常運行水位為 34.00m，對應(yīng)的下游水位是 33.23m。上述水位均高出閘孔（或箱涵）頂板高程 33.00m，因此本次涵閘過流能力

24、復(fù)核按淹沒出流有壓短洞簡化計算，計算結(jié)果見表2-1 。計算公式如下：Q m3 A2 g H 0iLh(2-1)m312gLC 2 R(2-2)123456(2-3)(n 取 0.014)(2-4)式中： Q 計算流量（ m3/s）；m3 流量系數(shù)；A箱涵斷面面積（ m2）；H 0 計及流速水頭得箱涵進口水頭（m）；i 箱涵縱坡，平底，取 i 0 ；L 箱涵長度，取 L 30 m ；h箱涵出口水深（ m）；局部水頭損失總和（m）；1進口損失系數(shù)（m），取 1=0.1 ；2 攔污柵損失系數(shù)（ m），取 2 =0；3 閘門槽損失系數(shù)（ m），取 3 =0.1 ×2=0.2 ；4 出口損失系

25、數(shù)（m），取4 =1.0 ；學(xué)習(xí)好幫手.5 進口漸變段損失系數(shù)（ m），取 5 =0.2 ；6 出口漸變段損失系數(shù)（ m），取 6 =0.5 。計算結(jié)果見表 2-1 。表 2-1黃天湖防洪閘泄流能力計算表進水側(cè)（內(nèi)出水側(cè)（外現(xiàn)狀過閘流改造后過閘涵閘底板高水位工況量 Q（ m3/s）流量 Q（ m3/s）程 m垸）水位江）水位設(shè)計運行水外河設(shè)計水135.25206.329.80正常運行位 33.23m位 34.00m最高運行水外河設(shè)計水148.64226.729.80非常運行位 41.07m位 42.00m從上表可以看出，對比黃天湖防洪閘原設(shè)計流量200 m3/s ，現(xiàn)狀最大泄流量僅為 148.

26、64 m3/s 小于 200 m3/s ，不能滿足設(shè)計流量要求；而改造后的防洪閘，無論是正常運行或非常運行工況泄流量均大于200 m3/s 。綜上所述，黃天湖泄洪閘擴孔改造是必要的，且改造后的防洪閘能滿足設(shè)計要求。第 3 章擴建水閘結(jié)構(gòu)計算由于現(xiàn)有 5 孔閘室不滿足設(shè)計過流能力，擬在保留現(xiàn)有5 孔閘室的基礎(chǔ)上新增 2 孔閘室，以滿足設(shè)計過流能力的要求。新增 2 孔閘室對稱布置于現(xiàn)有閘室左、右兩側(cè)，結(jié)合閘后拱涵拆除重建，本次新建閘室順水流長度設(shè)計為 15m，單孔孔口尺寸為 4.2 m × 3.2m（寬×高），底板厚 1.2m，邊墩厚 1.0m，高 4.6m、6.0m。閘室臨虎

27、渡河側(cè)設(shè)工作門和檢修門各一扇，設(shè)計孔口尺寸為 3.2 m×3.2m（寬×高）。新建閘室后接 15m長鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)， 箱涵單孔凈空尺寸均為 4.2m×3.2m（寬×高），底板和頂板厚度均為 0.7m，考慮新建的閘室邊墩尺寸， 側(cè)墻厚度均為 1.0m。新建閘室與箱涵節(jié)間及邊墩之間設(shè)紫銅片止水。本章節(jié)對新建的閘室進行結(jié)構(gòu)計算。3.1 閘底板結(jié)構(gòu)計算新建閘室為平底板，閘底板高程為29.8m，尺寸為（長寬） 15.0m7.2m，學(xué)習(xí)好幫手.厚度為 1.2m。采用彈性基礎(chǔ)梁法。荷載計算時，取鋼筋混凝土容重, 素混凝土容重為，漿砌石重度為, 粘土飽和重度為，浮重

28、度為 9.4Kn/；同時因為地基為粘性土基， 故在計算底板凈反力時應(yīng)計入全部底板自重。閘基反力的計算1. 完建時期 （未放水）參照初步設(shè)計圖紙分部計算，結(jié)果列于表 3-1 中。表 3-1對下游端 B（）求矩部 位重量力臂力矩（KN米）KN）（米）（ ）（ ）底板3.6007.527.00閘墩3.9757.529.813閘門0.09412.0/0.1882啟閉機0.0152.00.030啟閉機平臺0.2122.00.424工作橋0.07657.90.6044合計7.972658.0596（ 1）合力距中心的偏心距：=0.2176m（偏下游）(3-1)（2）用偏心受壓公式計算底板上、下游地基反力：

29、備注（ 1）重量計算分部參照初步設(shè)計（ 2）容重：鋼筋混凝土 25KN/米 3，混凝土 24KN/米 3（ 3）啟閉機重包括混凝土墩重(3-2)（3）求壓力分布不均勻系數(shù)：(3-3)學(xué)習(xí)好幫手.學(xué)習(xí)好幫手.2. 正常運用情況水閘建成后，最不利情況為上下游水位差最大的情況。此時上游為設(shè)計水位（34.0m），下游水位為相應(yīng)于未放水的渠中水位（ 30.5m）。先計算上、下游水壓力、浮托力、滲透壓力和水重， 然后列表計算偏心距和地基反力 ( 水的容重取 10KN/立方米 ) 。（作用荷載如圖3-1 所示）（ 1）上游水壓力：底板上游依次連接箱涵和混凝土鋪蓋，接縫處0.3m 深處設(shè)有止水銅片。根據(jù)初步設(shè)

30、計中滲流計算可知，繞過鋪蓋和箱涵到止水銅片A 處的滲壓損失為 1.9m，下游出口的水頭損失為 0.22m。上游除有靜水壓力作用外還受到風(fēng)浪作用影響，所以要考慮浪壓力，計算公式如下：波浪壅高：(3-4)波 長 ：(3-5)浪高增強系數(shù)：（3-6）波浪陡度：（3-7）風(fēng)浪中心線超高：（3-8）學(xué)習(xí)好幫手.浪壓力剩余強度：（3-9）其中， D為吹程，單位 km，取 D=0.2km； W為計算風(fēng)速，根據(jù)規(guī)定正常運用情況下的級閘計算風(fēng)速取多年平均風(fēng)速的1.5 倍，故 W=1.5×15=22.5m/s；cth(X) 為雙曲余切函數(shù)，可先按雙曲正切函數(shù)公式th(X)= (Exp(X) - Exp(

31、-X)/ (Exp(X) + Exp(-X)求出 th （X）后，再求其倒數(shù)既得；ch （X）為雙曲余弦函數(shù)，計算公式為ch(X) = (Exp(X) + Exp(-X) / 2計算得：k=1.028a=這樣繪得上游水壓力與浪壓力如圖3-1 中所示。上游水壓力及浪壓力圖分為兩部分：止水銅片以上為；止水銅片以下為。因核算得鋪蓋頂面浪壓力剩余強度a=，故可認為在 A 點 a 為 0。算得：=759 KN（3-10）KN（3-11）學(xué)習(xí)好幫手.KN(3-12)（ 2）下游水壓力：穩(wěn)定計算時的下游水位為30.5m，下游出口的水頭損失為0.22m，繪得下游水壓力圖如圖3-1 中所示，計算得：KN(3-1

32、3)KN(3-14)KN(3-15)（ 3）浮托力：(3-16)（ 4）滲透壓力：分三部分計算(3-17)學(xué)習(xí)好幫手.(3-18)(3-19)（ 5）水重：(3-20)(3-21)然后列表計算正常運用情況下力與力矩（對B 點求矩），列于表 3-2 中。根據(jù)表 3-2 可計算得：（ 1） 合力距中心的偏心距：=0.83m （偏下游）(3-22)（ 2）用偏心受壓公式計算底板上、下游地基反力：(3-23)（ 3）求壓力分布不均勻系數(shù)：(3-24)表 3-2正常運用情況下力與力矩計算表（對 B 點求矩）學(xué)習(xí)好幫手. .垂直力（ KN）水平力（ KN）力臂力矩（ KN· m）力的名稱（ m）

33、( )( )水閘自重7972.658059.6上游水壓力7594.5233433168.50.4575.8及浪壓力29.20.38.76361.2344.28下游水壓力50.50.4522.7329.20.38.76浮托力21247.41571811.90.2833.37滲透壓力34.61.034.61069.29.481013658.81.058.8水重1747.28.514851.29778.63239.7115.7956.773045.429409.5合計6538.9 84143636（ ）不平衡剪力的計算以工作閘門的門槽為界分閘室為上、下游段，各自承擔(dān)其段內(nèi)的上部結(jié)構(gòu)重量和其他荷載?，F(xiàn)

34、列表計算不平衡剪力，如表3-3 所示。表 3-3不平衡剪力計算表 （單位： KN）閘室結(jié)構(gòu)或荷載名完建時期正常運用時期稱下游段上游段下游段上游段學(xué)習(xí)好幫手.底板50430965043096閘墩39835773983577閘門94.194.1啟閉機7.57.57.57.5啟閉機平臺8812488124工作橋76.576.5水重58.81747.2浮托力-259-1865滲透壓力-46.5-1069.2地基壓力-859.68-7113.10-849.31-5690.09不平衡剪力138-138-9898注：地基反力計算如下（ 1） 完建時期：下游段上游段（ 2） 正常運用時期：下游段上游段剪力分配

35、百分比計算先求截面的重心軸距截面底邊的垂直距離（截面示意圖如圖3-2 ）：=2.42m(3-25)各纖維層以上面積對截面重心軸的面積矩列表計算于表3-4 中：學(xué)習(xí)好幫手.表 3-4面積矩計算表y00.61.22.425.25.87.2S09.1615.7217.219.485.790繪制 S-y 曲線如圖 3-2 所示，從圖上量的（或通過計算得）對應(yīng)于閘墩部分的面積占總面積的 86.6%，底板占 13.4%，因此分配給閘墩的不平衡剪力為 86.6%，分配給閘底板的不平衡剪力為 13.4%。底板上荷載的計算1. 完建時期（ 1）下游段：均布荷載q= 底板自重 -不平衡剪力分配值學(xué)習(xí)好幫手.=44.95 KN/ 米 (3-26)閘墩集中荷載P=閘墩自重 +上部結(jié)構(gòu)重量 - 不平衡剪力分配值=124.66 KN/ 米 (3-27)（ 2）上游段：均布荷載q=32.04 K