水工結(jié)構(gòu)防洪擋潮閘重建工程水閘計算案例

PAGEPAGE99xxxx防洪擋潮閘重建工程水工結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書審核：校核：計算：二0年月目錄HYPERLINK\l"_Toc225761013"一、基本設(shè)計資料1HYPERLINK\l"_Toc225761014"1.1堤防設(shè)計標準1HYPERLINK\l"_Toc225761015"1.2水閘設(shè)計標準1HYPERLINK\l"_Toc225761016"1.3特征水位1HYPERLINK\l"_Toc225761017"1.4結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)2HYPERLINK\l"_Toc225761018"1.5水閘功能2HYPERLINK\l"_Toc225761019"1.6地基特性2HYPERLINK\l"_Toc225761020"1.7地震設(shè)防烈度3HYPERLINK\l"_Toc225761021"二、閘頂高程計算4HYPERLINK\l"_Toc225761022"2.1按《水閘設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定計算閘頂高程4HYPERLINK\l"_Toc225761023"2.2按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定計算堤頂高程5HYPERLINK\l"_Toc225761024"2.3閘頂高程計算結(jié)果7HYPERLINK\l"_Toc225761025"2.4啟閉機房樓面高程復(fù)核計算8HYPERLINK\l"_Toc225761026"三、水閘水力計算9HYPERLINK\l"_Toc225761027"3.1水閘過流能力復(fù)核計算9HYPERLINK\l"_Toc225761028"3.2消能防沖計算11HYPERLINK\l"_Toc225761029"四、滲流穩(wěn)定計算21HYPERLINK\l"_Toc225761030"4.1滲流穩(wěn)定計算公式21HYPERLINK\l"_Toc225761031"4.2閘側(cè)滲流穩(wěn)定計算22HYPERLINK\l"_Toc225761032"4.3閘基滲流穩(wěn)定計算24HYPERLINK\l"_Toc225761033"五、閘室應(yīng)力穩(wěn)定計算28HYPERLINK\l"_Toc225761034"5.1計算工況及荷載組合28HYPERLINK\l"_Toc225761035"5.2計算公式29HYPERLINK\l"_Toc225761036"5.3計算過程31HYPERLINK\l"_Toc225761037"5.4計算成果及分析33HYPERLINK\l"_Toc225761038"六、閘室結(jié)構(gòu)配筋計算34HYPERLINK\l"_Toc225761039"6.1基本資料34HYPERLINK\l"_Toc225761040"6.2邊孔計算35HYPERLINK\l"_Toc225761041"6.3中孔計算51HYPERLINK\l"_Toc225761042"6.4胸墻計算51HYPERLINK\l"_Toc225761043"6.5工作橋配筋及裂縫計算53HYPERLINK\l"_Toc225761044"6.6閘門鎖定座配筋及裂縫計算54HYPERLINK\l"_Toc225761045"6.7水閘交通橋面板計算57HYPERLINK\l"_Toc225761046"七、翼墻計算58HYPERLINK\l"_Toc225761047"7.1計算方法58HYPERLINK\l"_Toc225761048"7.2計算工況59HYPERLINK\l"_Toc225761049"7.3計算過程（具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例）59HYPERLINK\l"_Toc225761050"7.4計算成果60HYPERLINK\l"_Toc225761051"7.5配筋計算60HYPERLINK\l"_Toc225761052"八、其他連接擋墻計算61HYPERLINK\l"_Toc225761053"8.1埋石砼擋墻計算（具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例）61HYPERLINK\l"_Toc225761054"8.2埋石砼擋墻基礎(chǔ)處理62HYPERLINK\l"_Toc225761055"8.3中控樓漿砌石墻計算（具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例）63HYPERLINK\l"_Toc225761056"九、上下游護岸穩(wěn)定計算64HYPERLINK\l"_Toc225761057"9.1計算斷面的選取與假定64HYPERLINK\l"_Toc225761058"9.2計算工況64HYPERLINK\l"_Toc225761059"9.3計算參數(shù)64HYPERLINK\l"_Toc225761060"9.4計算理論和公式65HYPERLINK\l"_Toc225761061"9.5計算過程（具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例）66HYPERLINK\l"_Toc225761062"9.6計算結(jié)果66HYPERLINK\l"_Toc225761063"十、施工圍堰計算67HYPERLINK\l"_Toc225761064"10.1導(dǎo)流級別及標準67HYPERLINK\l"_Toc225761065"10.2圍堰頂高程確定67HYPERLINK\l"_Toc225761066"10.3圍堰穩(wěn)定計算（具體計算詳見堤防設(shè)計計算書案例）68HYPERLINK\l"_Toc225761067"十一、基礎(chǔ)處理設(shè)計計算70HYPERLINK\l"_Toc225761068"11.1閘室基礎(chǔ)處理設(shè)計計算70HYPERLINK\l"_Toc225761069"11.2翼墻基礎(chǔ)處理設(shè)計計算74HYPERLINK\l"_Toc225761070"十二、閘室和翼墻樁基礎(chǔ)配筋計算76HYPERLINK\l"_Toc225761071"12.1計算方法76HYPERLINK\l"_Toc225761072"12.2計算條件76HYPERLINK\l"_Toc225761073"12.3第一彈性零點到地面的距離t的計算76HYPERLINK\l"_Toc225761074"12.4樁的彎距計算77HYPERLINK\l"_Toc225761075"12.5樁頂水平位移Δ計算77HYPERLINK\l"_Toc225761076"12.6配筋計算77HYPERLINK\l"_Toc225761077"12.7灌注樁最大裂縫寬度驗算79一、基本設(shè)計資料1.1堤防設(shè)計標準根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、《廣東省水利廳關(guān)于中順大圍達標加固工程可行性研究報告設(shè)計有關(guān)問題的審查意見》（粵水規(guī)〔2005〕147號）確定中順大圍達標加固工程以洪為主的堤段及穿堤建筑物現(xiàn)階段防洪標準為50年一遇,待上游水庫建成后達到100年一遇，堤防和穿堤建筑物工程級別為1級；以潮為主的堤段及穿堤建筑物防洪(潮)標準為100年一遇，堤防和穿堤建筑物工程級別為1級。1.2水閘設(shè)計標準根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、粵水規(guī)[2005]147號文“關(guān)于中順大圍達標加固工程可行性研究報告設(shè)計有關(guān)問題的審查意見”、粵水規(guī)計[2007]98號文“關(guān)于中順大圍應(yīng)急項目拱北水閘重建工程可行性研究報告的審查意見”以及《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2001）確定拱北水閘為Ⅲ等中型工程，主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級。水閘的設(shè)計防洪（擋潮）標準為50年一遇（經(jīng)西江上游大藤峽和龍灘水庫聯(lián)調(diào)后使中順大圍達到100年一遇防洪標準），相應(yīng)潮水位為3.55m；校核防洪（擋潮）水位取歷史最高潮水位3.66m。水閘的排澇標準按10年一遇24小時暴雨所產(chǎn)生徑流量，城鎮(zhèn)、魚塘1天排干，農(nóng)田3天排干設(shè)計，相應(yīng)設(shè)計最大過閘流量為207m3/s。1.3特征水位外江設(shè)計洪潮水位為3.55m（P=2%）；外江校核洪潮水位為3.66m（歷史最高洪潮水位）；外江多年平均高高潮水位為2.48m；外江多年平均低低潮水位為-0.63m；外江多年平均高潮水位為0.64m；外江多年平均低潮水位為0.14m；設(shè)計、校核擋潮時相應(yīng)內(nèi)河水位為0.50m；內(nèi)河最高限制水位為1.60m；內(nèi)河正常蓄水位為0.80m；引洪時相應(yīng)內(nèi)河最低控制水位為-0.20m。1.4結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)水閘為砼整體式結(jié)構(gòu)，共8孔，每孔凈寬7m，總凈寬56m；每兩孔為一聯(lián)，共四聯(lián)。閘頂高程為5.55m，閘底板面高程-2.20m，閘室順水流方向長18m。底板厚1.0m。閘頂設(shè)交通橋，總寬8m，設(shè)計荷載等級按公路－Ⅱ級。1.5水閘功能水閘功能為防洪、排澇、擋潮及灌溉（承擔橫欄、沙溪、大涌等鎮(zhèn)農(nóng)田的引潮灌溉任務(wù)）為一體的水利工程。排澇流量207m3/s，最大引水流量174.8m3/s。1.6地基特性根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場地內(nèi)特殊巖土主要有軟土。場地內(nèi)軟土厚度較大，強度較低。場地內(nèi)軟土很發(fā)育，為海陸交互相沉積的淤泥（淤泥質(zhì)土），呈飽和，流塑-軟塑狀，層厚10.90～19.05m。該層軟土具地基承載力低，含水量高，孔隙比大，透水性差，強度低，高壓縮性，高靈敏度等不良特殊性能。當其受到震動時，土層結(jié)構(gòu)易受破壞，抗剪強度和承載力隨之大幅下降，從而引起地面震餡。根據(jù)《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JGJ83-91）的要求，在地震基本烈度7度區(qū)，當軟土厚度＞3m,，承載力標準值≤70kpa時，建筑設(shè)計時要考慮震餡的影響。場地地下水在強透水土層中對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。1.7地震設(shè)防烈度根據(jù)地質(zhì)勘察報告,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、地震資料及已建水閘運行情況，擬建工程的抗震設(shè)防應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011執(zhí)行，本場地位于廣東省中山市，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）附錄A.0.17的劃分，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組。二、閘頂高程計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001第4.2.4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。故拱北水閘閘頂高程計算確定如下：2.1按《水閘設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定計算閘頂高程2.1.1計算工況計算分設(shè)計擋潮和校核擋潮兩種工況。設(shè)計擋潮工況下潮水位根據(jù)規(guī)范采用五十年一遇潮水位，即h0＝3.55m(珠基,下同)，設(shè)計風速采用重現(xiàn)期為50年的年最大風速28m/s；校核擋潮工況的潮水位取歷史最高潮位計算，即h0＝3.66m，風速采用多年平均年最大風速，即V0＝16.0m/s。2.1.2計算公式閘頂高程按《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265－2001）中有關(guān)規(guī)定進行計算，相關(guān)公式如下：式中：Z—閘頂高程（m）；h0—計算潮水位（m）；A—安全超高（m）；hm—平均波高（m）；v0—計算風速（m/s）；基本組合時，采用重現(xiàn)期為50年的年最大風速；特殊組合時，采用多年平均年最大風速；D—風區(qū)長度（m）；本工程因閘前水域較狹窄，故采用水閘前沿水面寬度的5倍；Hm—風區(qū)內(nèi)的平均水深（m）；根據(jù)實測地形圖求得沿風向平均河底高程為-2.68m；Tm—平均波周期(s)；Lm—平均波長(m)；H—閘前水深（m）；h1%—相應(yīng)于波列累積頻率1%的波高（m）；hz—波浪中心線超出計算水位的高度（m）。2.1.3計算結(jié)果根據(jù)上述公式計算，結(jié)果下表。閘頂高程應(yīng)取以上兩種工況計算的大值，即5.06m。閘頂高程計算成果表項目設(shè)計擋潮工況校核擋潮工況擋潮水位（m）3.553.66計算風速（m/ss）28.016.0吹程（m）452452平均水深Hm（mm）6.236.34設(shè)計波高hp（mm）0.660.37hz（m）0.150.08安全超高A（m）0.700.50閘頂高程Z（m）5.064.612.2按《堤防工程設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定計算堤頂高程2.2.1計算工況設(shè)計工況取設(shè)計擋潮工況，該工況相應(yīng)參數(shù)為：設(shè)計潮水位為3.55m（P＝2%），依據(jù)《廣東省海堤工程設(shè)計導(dǎo)則》(試行)（DB44/T182-2004）條文說明第6.1.3條，相應(yīng)設(shè)計風速采用重現(xiàn)期為50年的年最大風速28m/s；風區(qū)長度D=452m；根據(jù)實測地形圖，求得風區(qū)內(nèi)的水域平均水深d為6.23m。2.2.2計算公式按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，堤頂高程及風浪要素按下列公式計算確定：式中：Y—堤頂超高（m）；R—設(shè)計波浪爬高（m）；e—設(shè)計風壅增水高度（m）；A—安全加高值（m）；—平均波高（m）；—平均波周期（s）；V—計算風速（m/s）；F—風區(qū)長度（m）；L—堤前波浪的波長（m）；d—水域的平均水深（m）；g—重力加速度,采用9.81（m/s2）；K—綜合摩阻系數(shù)，取K=3.6×10-6；β—風向與垂直于堤軸線的法線的夾角（度）；RP—累計頻率為p的波浪爬高；K△—斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，本處為砌石護面取為0.78；KV—經(jīng)驗系數(shù)；m—斜坡坡率，m=ctgα，α為斜坡角（度）。2.2.3計算結(jié)果根據(jù)上述公式計算，結(jié)果見下表。堤頂高程計算成果表項目設(shè)計擋潮工況備注擋潮水位（m）3.55計算風速（m/ss）28.0吹程（m）452水域平均水深d（m）6.23設(shè)計波浪爬高R（m）0.91設(shè)計風壅增水高度度e(m)0.01安全超高A（m）1.00計算堤頂高程Z（m）5.47又根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-98)第6.3.1條,1.2級堤防的堤頂超高值不應(yīng)小于2.0m,故本次設(shè)計堤頂高程為5.55m。2.3閘頂高程計算結(jié)果綜上，根據(jù)計算的閘頂高程為5.06m，根據(jù)中順大圍設(shè)防標準堤頂高程為5.55m，為使水閘閘頂高程與堤頂高程相同，故本次設(shè)計閘頂高程取5.55m。2.4啟閉機房樓面高程復(fù)核計算閘頂高程為5.55m，閘門高度為4.1m，吊耳及起吊動滑輪高度為0.5m，檢修時閘門底提出閘槽頂0.5m。動滑輪頂高程＝5.55+4.1+0.5+0.5＝10.65m，啟閉機房樓面高程為11.55m，富余為0.9m，滿足啟閉要求。三、水閘水力計算算水閘水力計算的目目的是為了確確定水閘閘孔孔凈寬、驗算算水閘消能防防沖設(shè)施和抗抗?jié)B穩(wěn)定性是是否滿足要求求。3.1水閘過流流能力復(fù)核計計算a.計算公式水閘的過流能力計計算對于平底底閘，當堰流流處于高淹沒沒度時（hs/H0≥0.9），根據(jù)《水水閘設(shè)計規(guī)范范》SL2655-20011附錄A.0.2規(guī)定的水力力計算公式：：式中：B0—閘閘孔總凈寬（m）；Q—過閘流量（m3//s）；H0—計入行進流速水頭頭的堰上水深深（m）；hs—由堰頂算起的下游游水深（m）；g—重力加速度，采用用9.81（m/s2）；μ0—淹沒堰流的綜合流流量系數(shù)。綜上，根據(jù)主要參參數(shù)：單孔凈凈寬bo＝7m，孔數(shù)N＝8，總凈寬Bo＝56m，底板面高高程-2.200m，中墩厚dz＝1.20m，分縫墩厚dz＝2.00m，邊墩參數(shù)bb＝1.00m。根據(jù)中水[20055]14號文件，確確定中順大圍圍圍內(nèi)最高控控制水位為1.60mm,故排澇過流流能力從閘內(nèi)內(nèi)水位為1.60m開始復(fù)核排排澇最不利，根根據(jù)《水閘設(shè)設(shè)計規(guī)范》（SL2655-20011）第5.0.5條“一般情況下下，平原區(qū)水水閘的過閘水水位差可采用用0.1～0.3m”，采用《理理正水力計算算》（5.0版）水閘水水力計算軟件件計算得水閘閘在各種工況況下的過流能能力，列于下下表。水閘排澇過流能力力成果表單位位：m3/s流量(m3/s)閘內(nèi)水位(m)1.601.501.401.301.201.101.000.900.80閘外水位(m)1.50284.81.40385.3277.01.30451.7374.3269.11.20438.3363.3261.31.10424.9352.3253.51.00411.4341.2245.70.90398.0330.2237.80.80384.6319.2230.00.70371.2308.2222.20.60357.8297.20.50344.5排澇工況閘門開度度控制表(最大流量207m3/s)單位：m內(nèi)河水位外江水位1.601.301.000.801.601.30√1.002.26√--0.701.372.27√√0.400.951.31√√0.140.710.931.40√注：1、表中數(shù)值值為閘門運行行時開度的最最大控制值，運運行操作時不不得超過該開開度值。2、表中“0”表示示該水位組合合時反向排水水，“√”表示允許閘閘門全開，“-”表示不允許出出現(xiàn)狀態(tài)。本水閘設(shè)計要求最最大排水流量量為207m3/s。從上表中中可以看出排排水泄洪在過過閘水頭差為為0.10m、0.20m、0.30m時的最小過過閘流量分別別為222.22m3/s、297.22m3/s、344.55m3/s，相應(yīng)的閘閘內(nèi)水位為0.80m，此時已到到內(nèi)河正常蓄蓄水位，故滿滿足設(shè)計最大大排水流量207m3/s的要求。在閘內(nèi)外相同水頭頭差的情況下下，內(nèi)河水位位越低，引水水流量越小，故故可按閘內(nèi)水水位到達內(nèi)河河最低控制水水位-0.200m開始復(fù)核進進洪最不利，根根據(jù)《水閘設(shè)設(shè)計規(guī)范》（SL2655-20011）第5.0.5條“一般情況下下，平原區(qū)水水閘的過閘水水位差可采用用0.1～0.3m”，計算得水水閘在各種水水位組合下的的引水過流能能力列于下表表。水閘引水過流能力力成果表流量(m3/s)閘外水位(m)-0.10-0.060.000.10閘內(nèi)水位(m)-0.20151.9177.7209.4285.5引水工況閘門開度度控制表（最最大流量174.88m3/s）單位：m內(nèi)河水位外江水位0.800.500.20-0.10-0.202.480.600.530.460.360.362.180.680.580.510.370.371.880.890.670.560.450.381.581.240.890.640.530.411.28√1.200.840.620.540.98√√1.190.750.670.680√√1.220.990.3800√√√0.08000√√-0.200000√注：1、表中數(shù)值為閘門門運行時開度度的最大控制制值，運行操操作時不得超超過該開度值值。2、表中中“0”表示該水位位組合時閘門門關(guān)閉；“√”表示內(nèi)外水水位持平，允允許閘門全開開。本水閘設(shè)計要求最最大引水流量量為174.88m3/s。從上表中中可以看出引引水在過閘水水頭差為0.10m、0.14m、0.20m、0.30m時的過閘流流量分別為151.99m3/s、177.77m3/s、209.44m3/s、285.55m3/s，相應(yīng)閘內(nèi)內(nèi)水位為內(nèi)河河最低控制水水位-0.200m，在此水位位工況下當水水頭差為0.14m時已滿足要要求。3.2消能防沖沖計算3.2.1計算算工況拱北水閘為雙向引引、排水，故故計算時分別別按排洪和引引水進行消能能防沖計算。初初擬采用底流流式消能，消消能工采用下下挖式消力池池。排澇時,經(jīng)分析最最不利工況為為圍內(nèi)內(nèi)澇，內(nèi)內(nèi)河水位到達達圍內(nèi)最高控控制水位1.60m，水閘必須須開閘泄水，遇遇閘外江多年年平均低潮水水位為0.14m，相應(yīng)最大大排洪流量為為207m3/s。引水時，經(jīng)分析最最不利工況為為內(nèi)河到達最最低控制水位位-0.200m，遇外江多多年平均高高高潮水位為2.48m，相應(yīng)最大大引水流量取取174.88m3/s。消能防防沖計算工況況見下表：消能防沖計算工況況表計算工況閘內(nèi)水位（m）閘外水位（m）最大流量（m3//s）排洪工況1.600.14207引水工況-0.202.48174.83.2.2計算算公式過流流量、消力池池深度、消力力池長度、消消力池底板厚厚度、海漫長長度、河床沖沖刷深度計算算采用《水閘閘設(shè)計規(guī)范》附附錄B中的相關(guān)公公式，計算公公式如下：①消力池深度計算消力池深度按下列列公式進行計計算：式中：d—消力力池深度（m）；σ0—水躍淹沒系數(shù)，采采用1.05；α—水流動能校正系數(shù)數(shù)，采用1.05；q—過閘單寬流量（mm2/s）；b1—消力池首端端寬度（m）；b2—消力池末端端寬度（m）；T0—由消力池底底板頂面算起起的總勢能（m）；ΔZ—出池落差（m）；；hs′—出池河床水深（mm）。②消力池長度計算消力池長度按下列列公式進行計計算：式中：Lsj—消消力池長度（m）；Ls—消力池斜坡段水平平投影長度（m）；β—水躍長度校正系數(shù)數(shù)，采用0.8；Lj—水躍長度（m）。③消力池底板厚度計計算消力池底板厚度根根據(jù)抗沖和抗抗浮要求，按按下列公式進進行計算，并并取其大值?？箾_抗浮式中：t—消消力池底板始始端厚度（m）（取消力力池底板為等等厚）；ΔH′—閘孔泄水時的上、下下游水位差（m）；q—過閘單寬流量（mm2/s）；k1—消力池底板計算系系數(shù)，采用0.15；k2—消力池底板安全系系數(shù)，采用1.20；U—作用在消力池底板板底面的揚壓壓力(kPa)；W—作用在消力池底板板頂面的水重重(kPa)；Pm—作用在消力池底板板上的脈動壓壓力(kPa)，其值可取取躍前收縮斷斷面流速水頭頭值的5%；通常計算算消力池底板板前半部的脈脈動壓力時取取“＋”，計算消力力池底板后半半部的脈動壓壓力時取“-”；γb-消力池底板的飽和和重度(kN/m3)。④海漫長度計算當，且消能擴散良好好時，海漫長長度按下列公公式進行計算算：式中：Lp——海漫長度（m）；qs—消力池末端端單寬流量（m2/s）；Ks—海漫長度度計算系數(shù)，取12。⑤河床沖刷深度計算算海漫末端的河床沖沖刷深度按下下列公式進行行計算：式中：dm——海漫末端河河床沖刷深度度（m）；qm—海漫末端單單寬流量（m2/s）；[v0]—河床床土質(zhì)允許不不沖流速，取取0.60（m/s）；hm—海漫末端河河床水深（m）。根據(jù)上述公式分別別進行排洪和和引水消能計計算，消能防防沖計算結(jié)果果見下表消能防沖計算成果果表計算工況排洪工況（計算）排洪工況（設(shè)計）引水工況（計算）引水工況（設(shè)計）閘內(nèi)水位（m）1.60-0.20閘外水位（m）0.142.48過閘流量（m3//s）207174.8消力池深（m）－0.500.290.50消力池長度βLjj（m）－12.0014.1915.00消力池底板厚（mm）－0.600.480.60海漫長（m）－40.0026.2040.00沖坑深度（m）－2.473.2.3防沖沖槽斷面面積積計算防沖槽斷面面積按按下游河床沖沖至最深時，拋拋石坍塌在沖沖刷坑上游坡坡面所需要的的面積A＝tL確定，即：式中：dm—海漫漫末端河床沖沖刷深度（m）；t—沖坑上游護面厚度度，即拋石自自然形成的護護面厚度，取取0.5m；m——塌落的堆石石形成的邊坡坡系數(shù)，取m＝3。經(jīng)計算，外河側(cè)不不需要設(shè)消能能工；內(nèi)河側(cè)側(cè)拋石防沖槽槽所需斷面面面積為3.91mm2?，F(xiàn)設(shè)計內(nèi)內(nèi)、外河側(cè)防防沖槽斷面面面積均為6.10mm2，因此內(nèi)、外外河側(cè)均滿足足要求。4）綜上所述，初擬擬消能工尺寸寸滿足要求。5）附計算方法及過過程如下計算方法采用《理理正水力計算算》（5.0版）水閘水水力計算及消消能工水力計計算軟件：***********************************************************************************計算項目：消能工工水力計算排排洪工況***********************************************************************************[消力池斷面簡簡圖][計算條件]][基本參數(shù)]消能工類型:下挖挖式消力池計算目標:設(shè)計尺尺寸上游底部高程:--2.2000(m)下游底部高程:--2.2000(m)消力池首端寬度::66.8000(m)消力池末端寬度::70.8000(m)水流的動能校正系系數(shù):1.0050泄水建筑物下游收收縮斷面處流流速系數(shù):00.950消力池出流流速系系數(shù):0.9950水躍淹沒系數(shù):11.050是否計算消力池前前段長度:計算消力池前端型式::斜坡式寬頂堰的流速系數(shù)數(shù):0.9550寬頂堰的流量系數(shù)數(shù):0.9550寬頂堰的堰頂高程程:-2.2200(m))自由水躍躍長計算算系數(shù):6..900水躍長度校正系數(shù)數(shù):0.8000是否計算消力池底底板的厚度::計算消力池底板計算系系數(shù)K1:00.150消力池底板安全系系數(shù)K2:11.200消力池底板的飽和和重度:255.000((kN/m^^3)脈動壓強系數(shù):00.050海漫長度計算系數(shù)數(shù)Ks:122.000河床土質(zhì)允許不沖沖流速:0..600(mm/s)水位流量的組數(shù)::1序號單寬流量上游游水位下游水水位揚壓力(m3//s*m)(m)((m)(kkPa)13.70001.600000.140322.850[計算過程]]1、判斷是否需要建建消能工。流速水頭公式：α*V^2/(2**g)，V=q/TT其中：q單寬流量量(m^2/ss)，T上游水頭(m)，α水流動能校校正系數(shù)。計算收縮斷面水深深公式：hc^3--T0*hcc^2+α*q^2//(2*g**φ^2)=00其中：hc收縮斷斷面水深(m)，T0消力池底底部以上的總總水頭(m)，φ流速系數(shù)。計算躍后水深公式式(矩形斷面擴擴散渠槽自由由水躍)：hc'=hhc/2*((sqrt((1+(8**α*q^2))/(g*hhc^3)))-1)*((b1/b22)^0.225其中：hc'躍后后水深(m)，b1消力池首首端寬度(m)，b2消力池末末端寬度(m)。判斷水躍型式的條條件：hc'＞ht，遠離式式水躍hc'=ht，臨界界水躍hc'＜ht，淹沒式式水躍其中：ht下游水水深(m)。若發(fā)生遠離式水躍躍，則需要修修建消能工，否否則不需要。序號單寬流量流速速水頭上游總總水頭收縮斷斷面水深躍后后水深下游水水深水躍型式式(m^33/s*m))(mm)((m)(m)(mm)(m))13..7000..0513..8510.49222.17772.3440淹沒沒水躍沒有遠離水躍產(chǎn)生生，所以下游游不需要修建建消能工。***********************************************************************************計算項目：消能工工水力計算引引水工況***********************************************************************************[消力池斷面簡簡圖][計算條件]][基本參數(shù)]消能工類型:下挖挖式消力池計算目標:設(shè)計尺尺寸上游底部高程:--2.2000(m)下游底部高程:--2.2000(m)消力池首端寬度::66.8000(m)消力池末端寬度::71.8000(m)水流的動能校正系系數(shù):1.0050泄水建筑物下游收收縮斷面處流流速系數(shù):00.950消力池出流流速系系數(shù):0.9950水躍淹沒系數(shù):11.050是否計算消力池前前段長度:計算消力池前端型式::斜坡式寬頂堰的流速系數(shù)數(shù):0.9550寬頂堰的流量系數(shù)數(shù):0.9550寬頂堰的堰頂高程程:-2.2200(m))自由水躍躍長計算算系數(shù):6..900水躍長度校正系數(shù)數(shù):0.8000是否計算消力池底底板的厚度::計算消力池底板計算系系數(shù)K1:00.150消力池底板安全系系數(shù)K2:11.200消力池底板的飽和和重度:255.000((kN/m^^3)脈動壓強系數(shù):00.050海漫長度計算系數(shù)數(shù)Ks:122.000河床土質(zhì)允許不沖沖流速:0..600(mm/s)水位流量的組數(shù)::1序號單寬流量上游游水位下游水水位揚壓力(m3//s*m)(m)((m)(kkPa)13.13302.4800--0.2000433.100[計算過程]]1、判斷是否需要建建消能工。流速水頭公式：α*V^2//(2*g))，V=q/TT其中：q單寬流量量(m^2/ss)，T上游水頭(m)，α水流動能校校正系數(shù)。計算收縮斷面水深深公式：hc^3--T0*hcc^2+α*q^2//(2*g**φ^2)=00其中：hc收縮斷斷面水深(m)，T0消力池底底部以上的總總水頭(m)，φ流速系數(shù)。計算躍后水深公式式(矩形斷面擴擴散渠槽自由由水躍)：hc'=hhc/2*((sqrt((1+(8**α*q^2))/(g*hhc^3)))-1)*((b1/b22)^0.225其中：hc'躍后后水深(m)，b1消力池首首端寬度(m)，b2消力池末末端寬度(m)。判斷水躍型式的條條件：hc'＞ht，遠離式式水躍hc'=ht，臨界界水躍hc'＜ht，淹沒式式水躍其中：ht下游水水深(m)。若發(fā)生遠離式水躍躍，則需要修修建消能工，否否則不需要。序號單寬流量流速速水頭上游總總水頭收縮斷斷面水深躍后后水深下游水水深水躍型式式(mm^3/s**m)(m)(m)(mm)(m)((m)13..1300..0244..7040.36662.17792.0000遠離離水躍2、計算消力池池深深。計算消力池出口水水面落差ΔZ公式：ΔZ=(α*(q^22))/(22*g*(φ^2)*((ht^2)))-(α*(q^22))/(22*g*(σ0^2)**(hc'^^2))計算消力池深度dd公式：d=σ0*hc''-ht-ΔZ其中：σ0水躍淹淹沒系數(shù)(又稱為安全全系數(shù))。序號單寬流量總水水頭收縮斷面面水深躍后水水深出口斷面面落差消力池池池深(mm^3/s**m)((m)(m)(m)(mm)(m)13.113044.9900.35442.22230..0490.2866消力池深度為：00.286((m)。3、計算池長。自由水躍躍長Ljj計算公式：：Lj=6..9*(hcc'-hc))系數(shù)6.9可以根根據(jù)需要更改改。計算消能工前段長長度Ls公式：Ls=2*φ*ssqrt(((H0-0..5*G)**(P+0..5*G)))其中：G=2*((1-sqrrt(1-mm))*H00φ流速系數(shù)，H0堰堰頂以上水頭頭(m)，P從池底算起起的堰高(m)，m過堰流量系系數(shù)。消力池池長計算公公式：L=Ls++β*Lj其中：β水躍長度度校正系數(shù)。序號自由水躍躍長長水躍前消能能工長度消能能工總長度(m)(m))((m)1112.89773.886714.1185計算得消能工長度度為：14..185(mm)。4、計算消力池底板板厚度。采用池深為0.2286m，池池長為14..185m計計算底板厚度度。滿足抗沖要求的底底板厚度t：t=k1**sqrt((q*sqrrt(ΔH))其中：k1底板計計算系數(shù)，ΔΔH上下游水位位差(m)。滿足抗浮要求的底底板厚度t：t=k2**(U-W±±Pm)/γb其中：k2底板板安全系數(shù)；；U作用在底板板面的揚壓力力(kPa)；W作用在底板板上的水重((kPa)；Pm作用在底板板上的脈動壓壓力(kPa)，計計算底板前半半部時取"++"號，計算算底板后半部部時取"-""號；γb底板的飽和和重度(kN/m^^3)。序號揚壓力水重脈脈動壓力抗沖沖厚度首端抗抗浮厚度(kPa)(kPPa)((kPa)(m)(m))143..100225.00002.01100.34400..965經(jīng)計算得所需消力力池底板首端端最大厚度為為：0.9665(m)、末末端厚度一般般取首端厚度度的一半為：：0.4833(m)。注意：根據(jù)規(guī)范，消消力池底板厚厚度不宜小于于0.5m的構(gòu)構(gòu)造厚度。5、海漫計算。計算海漫長度和海海漫末端的河河床沖刷深度度。海漫長度L計算公公式：L=Ks**sqrt((qs*sqqrt(ΔH))其中：Ks海漫長長度計算系數(shù)數(shù)，qs消力池末末端單寬流量量(m^2/ss)，ΔH上下游水位位差(m)。公式的適用條件是是：sqrtt(qs*ssqrt(ΔH)=1~~9。海漫末端的河床沖沖刷深度dmm計算公式：：dm=1..1*qm//v0-htt其中：qm海漫末末端單寬流量量(m^2/ss)，v0河床土質(zhì)質(zhì)允許不沖流流速(m/s)。序號上下游水位差差海漫長度海海漫末端河床床沖刷深度(m)(m))(m))12.680026.22012.4770計算得海漫長度為為：26.2201(m))。海漫末端端河床形成的的最大沖刷深深度為：2.4700(m)。四、滲流穩(wěn)定計算算4.1滲流穩(wěn)定計計算公式水閘抗?jié)B穩(wěn)定包括括閘側(cè)和閘基基滲流穩(wěn)定。水閘閘側(cè)和閘基的的抗?jié)B穩(wěn)定計計算采用規(guī)范范推薦的改進進阻力系數(shù)法法計算，計算算公式如下：：①地基有效深度：當當L0/S0≥5時，Te=0.5L0式中：Te—地基基的有效長度度（m）；L0—地下輪廓的水平投投影長度（m）；S0—地下輪廓的垂直投投影長度（m）；②進、出口段：式中：ξ0—進出出口段的阻力力系數(shù)；S—齒墻的入土深度（m）；T—地基的透水層深度度（m）；③內(nèi)部垂直段：式中：ξy—內(nèi)部部垂直段的阻阻力系數(shù)；④水平段：式中：ξx—水平平段的阻力系系數(shù)；Lx—水平段長度（m）；；S1、S2—進出口段板樁或齒齒墻的入土深深度（m）；⑤各分段水頭損失值值：式中：hi—各分分段水頭損失失值（m）；ξi—各分段的阻力系數(shù)數(shù)；n—總分段數(shù)。⑥進、出口段修正后后的水頭損失失值公式式中：h0’—進進、出口段修修正后的水頭頭損失值（m）；h0—進出口段水頭損失失值（m）；β’—阻力修正系數(shù)，當當計算的β’≥1.0時，采用β’＝1.0；S’—底板埋深與板樁入入土深度之和和（m）；T’—板樁另一側(cè)地基透透水層深度（m）；Δh—修正后水頭損失的的減小值（m）。⑦進、出口齒墻不規(guī)規(guī)則部位水頭頭損失修正公公式當hx<Δh，且hx+hy＜＜Δh時，hy’＝2hy，hcd’＝hcd+Δh-(hx+hy)。4.2閘側(cè)滲流穩(wěn)穩(wěn)定計算閘側(cè)防滲輪廓主要要由閘側(cè)、刺刺墻組成，防防滲輪廓總長長24m。計算簡圖如下：計算工況：工況一一：設(shè)計擋潮潮期：設(shè)計外外水位3.55m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.5m；工況二：校校核擋潮期：：校核外水位3.666m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.5m。附工況一：設(shè)計擋擋潮期Exccel表計算算如下：計算結(jié)果見下表：：閘側(cè)滲流穩(wěn)定計算算成果表工況閘外水位閘內(nèi)水位水平段滲透坡降出口段滲透坡降設(shè)計擋潮3.550.500.1220.143校核擋潮3.660.500.1260.149根據(jù)上表及本工程程設(shè)計，閘側(cè)側(cè)回填粘土，閘閘側(cè)設(shè)計、校校核工況下水水平段、出口口段滲透坡降降分別小于水水平段允許滲滲流坡降0.30、出口段的的允許滲流坡坡降0.60，說明閘側(cè)側(cè)防滲效果良良好，不會發(fā)發(fā)生滲透破壞壞、滲透穩(wěn)定定滿足規(guī)范要要求。4.3閘基滲流穩(wěn)穩(wěn)定計算閘基防滲輪廓主要要由閘底板上上、下游側(cè)護護坦、齒墻、閘閘底板組成，防防滲輪廓總長長42.266m。計算簡圖如下：計算工況：工況一一：設(shè)計擋潮潮期：設(shè)計外外水位3.55m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.5m；工況二：內(nèi)河蓄水水期：設(shè)計外外水位-0.633m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.8m；工況三：校核擋潮潮期：設(shè)計外外水位3.66m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.5m；工況四：檢修期：：設(shè)計外水位位2.48m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.5m；工況五：內(nèi)河蓄水水期＋7度地震：設(shè)設(shè)計外水位-0.633m，相應(yīng)內(nèi)水水位0.8m。（說明：設(shè)計擋潮潮工況及校核核擋潮工況為為滲流穩(wěn)定計計算工況，其其他工況作為為閘室穩(wěn)定計計算提供滲透透壓力參數(shù)所所用。）附工況一：設(shè)計擋擋潮期Exccel表計算算如下：計算結(jié)果見下表：：閘基滲流穩(wěn)定計算算成果表工況閘外水位閘內(nèi)水位水平段滲透坡降出口段滲透坡降設(shè)計擋潮3.550.500.0720.255校核擋潮3.660.500.0750.265內(nèi)河蓄水期-0.630.80.0340.067檢修期2.480.50.0470.166內(nèi)河蓄水期＋7度度地震-0.630.80.0350.067閘基座落在淤泥質(zhì)質(zhì)粘土層上，水水平段允許滲滲流坡降值為為[J]=00.25，出口段允允許滲流坡降降值為[J]=00.50。根據(jù)上表表及本工程地地質(zhì)情況，各各工況下水平平段、出口段段滲透坡降分分別小于閘基基水平段允許許滲流坡降0.25、出口段的的允許滲流坡坡降0.50，說明閘基基防滲效果良良好，不會發(fā)發(fā)生滲透破壞壞、滲透穩(wěn)定定滿足規(guī)范要要求。五、閘室應(yīng)力穩(wěn)定定計算5.1計算工況況及荷載組合合根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)規(guī)范》（SL2655-20011）第7.2.111條規(guī)定，計計算閘室穩(wěn)定定和應(yīng)力時的的荷載組合分分基本組合和和特殊組合?；窘M合采用完建建情況、設(shè)計計洪水情況和和正常蓄水位位情況3種工況計算算。計算工況及荷載組組合詳見下表表：閘室穩(wěn)定計算工況況及荷載組合合表計算工況閘外水位(m)閘內(nèi)水位(m)荷載組合自重靜水壓力揚壓力浪壓力風壓力地震荷載基本組合完建期-2.20-2.20√√設(shè)計擋潮期3.550.5√√√√√內(nèi)河蓄水期-0.630.80√√√√√特殊組合Ⅰ校核擋潮期3.660.50√√√√√檢修期2.480.50√√√√√特殊組合Ⅱ正常擋潮+7度地地震2.480.50√√√√√√內(nèi)河蓄水+7度地地震0.140.80√√√√√√完建情況閘外水位位及閘內(nèi)水位位相同，取與與閘室底板齊齊平，即-2.200m考慮。設(shè)計洪水情況閘外外水位取外江江50年一遇設(shè)計計洪潮水位3.55m，相應(yīng)閘內(nèi)內(nèi)水位為0.50m。正常蓄水位情況閘閘外水位取外外江多年平均均低低潮水位位-0.633m，閘內(nèi)水位位取內(nèi)河正常常蓄水位0.80m。特殊組合采用校核核洪水位情況況、檢修情況況、擋潮地震震情況和蓄水水地震情況4種工況計算算。校核洪水位情況閘閘外水位取歷歷史最高洪潮潮水位3.66m，相應(yīng)閘內(nèi)內(nèi)水位為0.50m。檢修情況閘外水位位取外江多年年平均高高潮潮水位為2.48m，相應(yīng)閘內(nèi)內(nèi)水位0.50mm(兩孔中一孔孔無水)。擋潮地震情況閘外外水位取外江江多年平均高高高潮水位為為2.48m，相應(yīng)閘內(nèi)內(nèi)水位0.50m。蓄水地震情況閘外外水位取外江江多年平均低低潮水位0.14m，閘內(nèi)水位位取內(nèi)河正常常蓄水位0.80m。5.2計算公式式包括閘室沿基礎(chǔ)底底面的抗滑穩(wěn)穩(wěn)定計算、閘閘室基底應(yīng)力力、基底應(yīng)力力不均勻系數(shù)數(shù)的計算。5.2.1閘室室沿基礎(chǔ)底面面的抗滑穩(wěn)定定計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)規(guī)范》（SL2655-2001），計算公公式如下：KC＝f∑G/∑H式中：KC—沿閘閘室基底面的的抗滑穩(wěn)定安安全系數(shù)；f—閘室基底面與地基基之間的摩擦擦系數(shù)，根據(jù)據(jù)地質(zhì)勘察勘勘察成果，考考慮樁基作用用，選取為0.25；∑G—作用在閘室上的全全部豎向荷載載（kN）；∑H—作用在閘室上的全全部水平荷載載（kN）。在各種荷載組合工工況下，閘室室基底面抗滑滑穩(wěn)定安全系系數(shù)應(yīng)滿足Kc>[KC]，對于1級建筑物，抗抗滑穩(wěn)定安全全系數(shù)允許值值[Kc]如下：基本組合：[KKC]=1..35特殊組合Ⅰ：[KCC]=1.220特殊組合Ⅱ：[KCC]=1.1105.2.2閘室室基底應(yīng)力計計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)規(guī)范》（SL265－2001），計算公公式如下：式中：—閘室基基底應(yīng)力的最最大值或最小小值（MPaa）；∑G—作用在閘室上的全全部豎向荷載載（kN）；∑M—作用在閘室上的全全部豎向和水水平向荷載對對于基礎(chǔ)底面面垂直水流方方向的形心軸軸的力矩(kN.m)；AA—閘室基礎(chǔ)底底面的面積((m2)；WW—閘室基礎(chǔ)底底面對于該底底面垂直水流流方向的形心心軸的截面矩矩(m3)。平均基底應(yīng)力：基底應(yīng)力不均勻系系數(shù)：η＝Pmax/PPmin對于本工程地質(zhì)情情況，在各種種荷載組合工工況下，基底底應(yīng)力穩(wěn)定計計算應(yīng)滿足下下列要求：在各種計算情況下下：≤〔P允〕；Pmaax≤1.2〔P允〕基本組合：η≤11.50特殊組合：η≤2.00其中地震慣性力代代表值根據(jù)《水水工建筑物抗抗震設(shè)計規(guī)范范》SL-97規(guī)定，采用用進行擬靜力力法計算。根據(jù)《水工建筑物物抗震設(shè)計規(guī)規(guī)范》（SL-2003-97）第4.1.1條:一般情況,水工建筑物物可只考慮水水平向地震作作用；第4.2.1條：一般情情況下，水工工建筑物抗震震計算應(yīng)考慮慮的地震作用用力：建筑物物自重和其上上的荷重所產(chǎn)產(chǎn)生的地震慣慣性力、地震震動土壓力、水水平向地震動動水壓力。（1）沿建筑物高度作作用于各質(zhì)點點的水平向地地震慣性力代代表值：F=ahξGEiiai/g;式中：ah—與設(shè)設(shè)計烈度相對對應(yīng)的水平向向設(shè)計地震加加速度代表值值，取0.1g；ξ—地震作用效應(yīng)應(yīng)折減系數(shù),取0.25；GEii—集中在質(zhì)點i的重力作用用代表值；ai——質(zhì)點i的動態(tài)分布布系數(shù)；g—重重力加速度。（2）動水壓力作用在在水面以下0.54H0處,其代表值F0按下式計算:F0=0.65aahξpwH02式中：pw—水體體質(zhì)量密度標標準質(zhì);H0—水深。（3）作用于水閘上的的地震動水壓壓力：F3=0.655ahξpwH025.3計算過程程計算采用Exceel電子表格格進行計算（本本算例只附設(shè)設(shè)計擋潮期計計算表）：5.4計算成果果及分析閘室穩(wěn)定計算成果果見下表。閘室穩(wěn)定計算成果果表項目計算工況基底應(yīng)力及不均勻勻系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)不均勻系數(shù)允許值值抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)允許值Pmax(kPa)Pmin(kPa)(kPa)ηKc[η][KC]基本組合完建期72.6763.5268.101.141.501.35設(shè)計擋潮期61.8255.8658.841.111.64內(nèi)河蓄水期68.5261.4965.001.113.07特殊組合Ⅰ校核擋潮期63.9053.7258.811.191.712.01.20檢修期35.7926.7831.291.341.80特殊組合Ⅱ正常擋潮＋7度地震60.8458.8559.841.031.972.01.10內(nèi)河蓄水＋7度地震69.0658.2663.661.196.42由計算可知，閘室室抗滑穩(wěn)定安安全系數(shù)kc滿足規(guī)范要要求，而基底底應(yīng)力不均勻勻系數(shù)η也滿足規(guī)范范要求，基底底平均應(yīng)力最最大值68.100kpa>555kpa[[淤泥土層地地基承載力特特征值(f=55kpa)]，基底應(yīng)力力最大值72.677kpa>(11.2×555＝66kpaa)，因此需對對閘室地基進進行處理。六、閘室結(jié)構(gòu)配筋計算算6.1基本資料料6.1.1主要要計算依據(jù)規(guī)規(guī)范中華人民共和國行行業(yè)標準《水水工混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范范》（SL/T191-996）和《水閘設(shè)設(shè)計規(guī)范》（SL2655-20011）等。主要參數(shù)取值如下下：（1）結(jié)構(gòu)所處環(huán)境類類別：根據(jù)拱拱北水閘水文文資料，多年年平均低低潮潮水位為-0.633m，本次計算算以-0.633m為分界點，-0.633m以上閘墩及及胸墻按三類類環(huán)境計算，-0.633m以下閘墩及及底板按二類類環(huán)境計算，其其它露天結(jié)構(gòu)構(gòu)按二類環(huán)境境計算（2）建筑物級別：11級（3）建筑物結(jié)構(gòu)安全全級別：Ⅰ級（4）結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)數(shù)（γ0）：1.1（5）設(shè)計狀況系數(shù)（φ）：對應(yīng)于于持久狀況、短短暫狀況、偶偶然狀況分別別取為1.0、0.95、0.85；（6）結(jié)構(gòu)系數(shù)（γdd）：鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)取取1.20（7）荷載分項系數(shù)（γγG）：1.05（8）可變荷載分項系系數(shù)（γQ）：1.20（9）受力鋼筋基本最小小配筋率：0.15％（10）鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件件最大裂縫寬寬度允許值：：根據(jù)《水閘閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2001）第7.1.2.2條，二類環(huán)境最大裂縫寬度計算值不應(yīng)超過0.20mm，三類環(huán)境不應(yīng)超過0.15mm6.1.2計算算軟件理正結(jié)構(gòu)設(shè)計工具具箱——平面剛桁架及裂縫計計算理正結(jié)構(gòu)設(shè)計工具具箱——單塊矩形板板計算理正結(jié)構(gòu)設(shè)計工具具箱——連續(xù)梁設(shè)計計計算6.2邊孔計算算6.2.1內(nèi)力力計算取最不利工況：對對底板和墩墻墻不利工況考考慮：1、完建期：填土后后，地下水位位平齊底板面面，此時對底底板及邊墩最最不利2、正常水位檢修期期：由初設(shè)計計算成果可知知，此時外河河水位2.48m，內(nèi)河水位0.5m，取閘外作作為計算斷面面，此時2孔中一孔無無水，對中墩墩最不利3、設(shè)計擋潮期：由由閘室穩(wěn)定計計算成果可知知，此時外河河水位3.55m，內(nèi)河水位0.5m，取閘外作作為計算斷面面，此時對縫縫墩最不利三種工況的基底應(yīng)應(yīng)力依據(jù)閘室室穩(wěn)定計算成成果，計算如如下所示：1、完建期填土后，地下水位位平齊底板面面，此時對底底板及邊墩最最不利由應(yīng)力計算可知地基基反力為699.92Kppa（標準值值）q1＝69.92-255×1+100×1＝54.9Kpa（標準值）設(shè)計值為54.99×1.055＝57.7Kpaq2＝rHtg2(455°-φ/2)＝18.5××8.25××1/3＝50.9Kpa（標準值）設(shè)計值為50.99×1.2＝61.1Kpa2、檢修期取閘外作為計算斷斷面，此時2孔中一孔無無水，對中墩墩最不利由應(yīng)力計算可知地基基反力為499.82Kppa（標準值值）q1＝49.82-255×1+100×(3.77+1.266)＝74.4Kpa（標準值）設(shè)計值為74.44×1.055＝78.1Kpaq2＝49.82-255×1-100×4.688+10×((3.7+11.26)＝27.6Kpa（標準值）設(shè)計值為27.66×1.055＝29.0Kpaq3＝rHtg2(455°-φ/2)＝18.5××8.25××1/3＝50.9Kpa（標準值）設(shè)計值為50.99×1.2＝61.1Kpaq4＝rH＝10×4.68＝＝46.8Kpa（標準值）設(shè)計值為46.88×1.0＝46.8Kpa3、設(shè)計擋潮期取閘外作為計算斷斷面，此時對對縫墩最不利利由應(yīng)力計算可知地基基反力為611.75Kppa（標準值值）q1＝61.75-255×1-100×5.755+10×((3.7+11.95)＝＝35.8Kpa（標準值）設(shè)計值為35.88×1.055＝37.6Kpaq2＝rHtg2(455°-φ/2)＝18.5××8.25××1/3＝50.9Kpa（標準值）設(shè)計值為50.99×1.2＝61.1Kpaq3＝rH＝10×5.75＝＝57.5Kpa（標準值）設(shè)計值為57.55×1.0＝57.5Kpa6.2.2配筋筋計算1、完建期設(shè)計值[計算條件]]縱筋級別:Ⅱ級箍筋級別:Ⅰ級箍筋間距:200(mmm)配筋計算時ass:660(mm))支座彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..200（γd）跨中彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..200（γd）單位：鋼混構(gòu)件寬寬(B)mm鋼混構(gòu)件高(H))mmm鋼材截面積(A))**10^2mm^2鋼材慣性矩(I))**10^4mm^4鋼材彈性模量(EEs)*110^8kkN/m^22彎矩kNN-m剪力kNN配筋mmm*mm各荷載工況組合系系數(shù)工況號:11.055（γ0φ＝1.1×00.95）[計算結(jié)果]]2、完建期標準值[計算條件]]縱筋級別:Ⅱ級箍筋級別:Ⅰ級箍筋間距:200(mmm)配筋計算時ass:660(mm))支座彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..000跨中彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..000單位：鋼混構(gòu)件寬寬(B)mm鋼混構(gòu)件高(H))mmm鋼材截面積(A))**10^2mm^2鋼材慣性矩(I))**10^4mm^4鋼材彈性模量(EEs)*110^8kkN/m^22彎矩kNN-m剪力kNN配筋mmm*mm各荷載工況組合系系數(shù)工況號:11.1000（γ0＝1.1）[計算結(jié)果]]3、檢修期設(shè)計值[計算條件]]縱筋級別:Ⅱ級箍筋級別:Ⅰ級箍筋間距:200(mmm)配筋計算時ass:660(mm))支座彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..200（γd）跨中彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..200（γd）單位：鋼混構(gòu)件寬寬(B)mm鋼混構(gòu)件高(H))mmm鋼材截面積(A))**10^2mm^2鋼材慣性矩(I))**10^4mm^4鋼材彈性模量(EEs)*110^8kkN/m^22彎矩kNN-m剪力kNN配筋mmm*mm各荷載工況組合系系數(shù)工況號:11.055（γ0φ＝1.1×00.95）[計算結(jié)果]4、檢修期標準值[計算條件]]縱筋級別:Ⅱ級箍筋級別:Ⅰ級箍筋間距:200(mmm)配筋計算時ass:660(mm))支座彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..000跨中彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..000單位：鋼混構(gòu)件寬寬(B)mm鋼混構(gòu)件高(H))mmm鋼材截面積(A))**10^2mm^2鋼材慣性矩(I))**10^4mm^4鋼材彈性模量(EEs)*110^8kkN/m^22彎矩kNN-m剪力kNN配筋mmm*mm各荷載工況組合系系數(shù)工況號:11.1000（γ0＝1.1）[計算結(jié)果]]5、設(shè)計擋潮期設(shè)計計值[計算條件]]縱筋級別:Ⅱ級箍筋級別:Ⅰ級箍筋間距:200(mmm)配筋計算時ass:660(mm))支座彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..200（γd）跨中彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..200（γd）單位：鋼混構(gòu)件寬寬(B)mm鋼混構(gòu)件高(H))mmm鋼材截面積(A))**10^2mm^2鋼材慣性矩(I))**10^4mm^4鋼材彈性模量(EEs)*110^8kkN/m^22彎矩kNN-m剪力kNN配筋mmm*mm各荷載工況組合系系數(shù)工況號:11.055（γ0φ＝1.1×00.95）[計算結(jié)果]6、設(shè)計擋潮期標準準值[計算條件]]縱筋級別:Ⅱ級箍筋級別:Ⅰ級箍筋間距:200(mmm)配筋計算時ass:660(mm))支座彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..000跨中彎矩調(diào)整系數(shù)數(shù):1..000單位：鋼混構(gòu)件寬寬(B)mm鋼混構(gòu)件高(H))mmm鋼材截面積(A))**10^2mm^2鋼材慣性矩(I))**10^4mm^4鋼材彈性模量(EEs)*110^8kkN/m^22彎矩kNN-m剪力kNN配筋mmm*mm各荷載工況組合系系數(shù)工況號:11.1000（γ0＝1.1）[計算結(jié)果]]7、匯總部部位工況邊墩底部邊孔底板左端部邊孔底板跨中邊孔底板右端部中墩底部右側(cè)孔底板左端部部右側(cè)孔底板跨中右側(cè)孔底板右端部部縫墩底部完建期結(jié)構(gòu)配筋(mm22)3842(左)1880(右)1880(上)3842(下)1880(上)1880(下)1880(上)1880(下)2280(左)2280(右)1880(上)1880(下)1880(上)1880(下)1880(上)1880(下)1880(左)1880(右)彎距標準值(KNN.m)-635.1635.1-9.5336.50336.5-327.000檢修期結(jié)構(gòu)配筋(mm22)3842(左)1880(右)1880(上)3842(下)1880(上)1880(下)1880(上)2412(下)2280(左)2280(右)1880(上)2325(下)2325(上)1880(下)2325(上)1880(下)1880(左)1880(右)彎距標準值(KNN.m)-635.1635.1-109.9487.4248.2239.3-253.4-248.2248.2設(shè)計擋潮期結(jié)構(gòu)配筋(mm22)1880(左)1880(右)1880(上)2552(下)1880(上)1880(下)1880(上)2552(下)2280(左)2280(右)1880(上)2552(下)2552(上)1880(下)2552(上)1880(下)2214(左)1880(右)彎距標準值(KNN.m)-195.7195.7-33.2383.90383.9-350.7-439.5439.5計算取值修正結(jié)構(gòu)配筋(mmm2)3842(左)1350(右)1350(上)3842(下)1350(上)1350(下)1350(上)2552(下)1650(左)1650(右)1350(上)2552(下)2552(上)1350(下)2552(上)1350(下)2214(左)1350(右)最大彎距標準值((KN.m))-635.1635.1-109.9487.4248.2383.9-350.7-439.5439.5修正結(jié)構(gòu)配筋為在在滿足基本最最小配筋率條條件下，根據(jù)據(jù)內(nèi)力所配鋼鋼筋面積（修修正前1880為0.2bh計算結(jié)果，修修正后1350為考慮扣減減保護層厚度度后的0.15bbh0計算結(jié)果）。由以上數(shù)據(jù)可知裂裂縫計算分以以下幾個部位位復(fù)核，并需需滿足裂縫要要求。其余按按內(nèi)力所配鋼鋼筋面積配筋筋。6.2.3裂縫縫計算1、邊墩底部外側(cè)和和邊孔底板左左端部底層（取標準值計算，[執(zhí)行規(guī)范]《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/T191-96）下同）根據(jù)內(nèi)力及配筋計計算，最大彎彎矩M＝635.11-0.5××231＝519.66KN.m選配Φ25@200+ΦΦ25@200（彎彎起筋）,AAs＝4909mm2[計算條件]截面型式:矩形截面面截面寬度(mm)):1000截面高度(mm):10000砼強度等級:C255砼保護層厚c= 50(mmm)配筋計算as==62((mm)as'=62(mm)縱筋級別:Ⅱ級縱筋直徑徑(mm):225.00縱縱筋面積(mm^2)):49909.000短期效應(yīng)組合彎矩矩(kN.m)):519.660短期效效應(yīng)組合拉力力(kN):0.000[計算結(jié)果]]受力狀態(tài)為：受彎彎有效受拉鋼筋混凝凝土面積計算算的受拉鋼筋筋配筋率==3.966%受拉鋼筋應(yīng)力==129..704(MMPa)最大裂縫寬度為::0.1199(mm)≤[ωmax]=00.20mmm,滿足。2、邊孔底板跨中面面層根據(jù)內(nèi)力及配筋計計算，最大彎彎矩M＝109.99KN.m考慮底板配筋合理理性，選配Φ25@2000+Φ25@200（彎彎起筋）,AAs＝4909mm2[計算條件]截面型式:矩形截面面截面寬度(mm)):1000截面高度(mm):10000砼強度等級:C255砼保護層厚c= 50(mmm)配筋計算as==62((mm)as'=62(mm)縱筋級別:Ⅱ級縱筋直徑徑(mm):225.00縱縱筋面積(mm^2)):49909.000短期效應(yīng)組合彎矩矩(kN.m)):109.990短期效效應(yīng)組合拉力力(kN):0.000[計算結(jié)果]]受力狀態(tài)為：受彎彎有效受拉鋼筋混凝凝土面積計算算的受拉鋼筋筋配筋率==3.966%受拉鋼筋應(yīng)力==27.4434(MPPa)最大裂縫寬度為::0.0044(mmm)≤[ωmax]=00.20mmm,滿足。3、中墩底部兩側(cè)根據(jù)內(nèi)力及配筋計計算，最大彎彎矩M＝248.22-0.5××120.55＝188.00KN.m考慮底板配筋合理理性，選配Φ20@2000+Φ16@2000,As＝2576mmm2[計算條件]]截面型式:矩形截面面截面寬度(mm)):1000截面高度(mm):12200砼強度等級:C255砼保護層厚c= 50(mmm)配筋計算as==60((mm)as'=60(mm)縱筋級別:Ⅱ級縱筋直徑徑(mm):118.22縱縱筋面積(mm^2)):25576.000短期效應(yīng)組合彎矩矩(kN.m)):188.000短期效效應(yīng)組合拉力力(kN):0.000[計算結(jié)果]]受力狀態(tài)為：受彎彎有效受拉鋼筋混凝凝土面積計算算的受拉鋼筋筋配筋率==3.000%受拉鋼筋應(yīng)力==73.5585(MPPa)最大裂縫寬度為::0.1116(mmm)≤[ωmax]=0