水工建筑物水閘課程設(shè)計

#/33當(dāng)下泄流量為8.63m3/s時：上游水深H=19890—19500=3.90m；下游水位則采用前一級開度（即Q=0）時的下游水深hs=0m則上游行進流速：Q8.63v=一= =0.093m3/s0A93.02由于v0=0.093m3/s<0.5m3/s，則可以忽略不計假設(shè)閘門開度e=0.185,e/H=0.185/3.90=0.047<0.65，則為孔流，查《水力計算手冊》(第二版)得垂直收縮系數(shù)e=0.6194則：

h=ee=0.6194x0.185=0.115m力計算手冊》cQ8.63q=一= =0.6638m2/sB13.00躍后水深：〃hch 8q2y躍后水深：〃hch 8q2y11+ -12I\ gh3Icy0.115 x2：1+8x0.690429.81x0.1153)-1=0.8635mIh>h=0則cth-h"-tc-,H-h"由 c為遠驅(qū)式水躍，故需要設(shè)消力池0-0.86353.90-0.8635=-0.2844<0查SL265-2001表A.0.3-2得孔流淹沒系數(shù)°'=L00,孔流流量系數(shù)%為0.65?0.7因此：日=0.60-0.18—=0.60-0.18x0185=0.59150 H 3.90Q=o￡eByl2gHQ=1.00x0.5915x0.185x10.00x\-''2x9.81x3.90=9.57ma/s該值與要求的的流量8.63m3/s比較接近，故所假定的閘門開度e=0」85正確。以同樣的方法，分級開啟流量為61.40m3/s、世70m3/s時的閘門開度，并計算相應(yīng)的參數(shù)，并判別不同下泄流量時，上下游水面的連接形式，則可以判別是否需要設(shè)消力池，其水面連接計算結(jié)果見下表：水面連接計算結(jié)果表序號Q(m3/s)e(m)匕hc(m)h"(m)cHt(m)水面連接情況18.630.1850.61940.1150.86350遠離式水躍261.402.45/2.450.64813.15淹沒式水躍379.703.91/3.650.54173.65淹沒式水躍2）消力池深的計算根據(jù)前面的計算，消力池采用挖深式消力池，以下泄流量Q=8.63m3/s作為計算消力池深度的計算依據(jù)。消力池中水的流態(tài)見圖3-1。

圖3-1依據(jù)SL265-2001附表B.1.1d=oh''-h'-AZ0cAZ- -q22g①2h'2saq22gh〃2c1x0.690421x0.69042 =0.007m2圖3-1依據(jù)SL265-2001附表B.1.1d=oh''-h'-AZ0cAZ- -q22g①2h'2saq22gh〃2c1x0.690421x0.69042 =0.007m2x9.81x0.952x0.9022x9.81x0.86352

d=1.10x0.8635-1+0.007=0.043m計算出消力池池深d=0.043m，但為了穩(wěn)定泄流時的水流，根據(jù)規(guī)范取池d=0.50m。3）消力池長度的計算由前面的計算，以下泄流量Q=&63m3/s作為確定消力池長度的依據(jù)，略去行進流速v0，則:根據(jù)公式:T=H+d=3.90+0.50=4.40m0aT--0TT000.027由此4.40—,0.027=0.079n0.0274.40二 4.400.079 x2(I-{1+118x0.690429.81x0.0793 J)-1=1.07m由此水躍長度消力池與閘底板以則消力池長度：L=4x0.5=2.0m1：4的斜坡段連接，則sL=L+pL=2.0+0.8x6.84=7.472msjsj(注：B為水躍長度校正系數(shù)取0.8)取消力池長度Ljj~7.50m4)消力池底板厚度的計算根據(jù)抗沖要求： t=k1''tq、百式中：q=口6904m3/sAH=3.90mki為消力池底板計算系數(shù)取0.20則： t=0.20xJ0.6904xv3.90=0.234m<0.50m故消力池底板厚度取t=0.50m由此得到，取消力池底板厚為0.50m，前后等厚。為減小作用在護坦上的揚壓力，在消力池底板的后半部分設(shè)置排水孔，并在該部位的地面鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑取80cm，間距L=2.0m，呈梅花形布置，為使出閘水流在消力池中產(chǎn)生水躍，在消力池與閘底板連接處留一寬為1.0m的平臺。、海漫的設(shè)計(1)海漫長度的計算海漫的長度計算由式:L=K:qvAHTOC\o"1-5"\h\zp ss式中：qs=0-6904m3/s AH=2.90m\o"CurrentDocument"K K140Ks為海漫長度計算系數(shù)，由于河床為細沙，故取Ks ，則L=14.0xv0.6904xY290=15.18mp因此取海漫長度Lp=15.00m(2)海漫的布置與構(gòu)造海漫的材料采用漿砌石，其厚度為0.5m，漿砌石內(nèi)設(shè)排水孔，下面鋪設(shè)反濾層，在海漫起始段做5.0m長的水平段，其頂面高程與護坦齊平，在海漫后半段做成1：15的斜坡，以使水流均勻擴散，調(diào)整流速分布，保護河床不被沖刷。防沖槽的設(shè)計取防沖槽的深度為2.0m，底寬b為4.0m，取頂端與海漫末端齊平，則上游坡率取m=2，下游坡率取m=3，由此得到消能防沖設(shè)計的相關(guān)尺寸，見圖3-2。圖3-2圖3-2五、防滲排水設(shè)計1、地下輪廓的設(shè)計地下輪廓的設(shè)計主要包括底板、防滲鋪蓋、板樁等的設(shè)計。（1）、底板的設(shè)計底板既是閘室的基礎(chǔ)，又兼有防滲、防沖刷的作用。它既要滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，又要滿足穩(wěn)定及本身的結(jié)構(gòu)強度等要求。1）底板順?biāo)鞣较虻拈L度L0：有經(jīng)驗公式： L=3.50H=3.50x（188.90—185.00）=13.50m0為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，10必須大于交通橋?qū)挾?、工作橋、工作便橋及其之間間隔的總和，即取L=14.00m。 °0?2）底板厚度d：根據(jù)經(jīng)驗，底板厚度為（1/6?1/8）單孔凈寬，一般為1.10m?1.40m,由此初擬底板厚度d=1.20m。1）底板構(gòu)造：底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上下游兩端各設(shè)1.0m深的齒墻嵌入地基底板分縫設(shè)以“v”型銅片止水，由于地基為砂性土的細沙地基，抵抗?jié)B流變形的能力較差，滲流系數(shù)也較大，由此必須在底板兩端分別設(shè)置不同深度的板樁，一般為水頭的（0.6~1.0）倍，有水頭大小可知上游端設(shè)板樁深為3.0m,下游端不設(shè)板樁。（2）鋪蓋鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其長度為上下游最大水位差的（3~5）倍，則取鋪蓋L=16.0m,鋪蓋厚度為0.50m。鋪蓋上游端設(shè)0.50m深的小齒墻，其頭部不再設(shè)防沖槽，為了上游河床被沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護底，厚為0.30m,其下設(shè)0.20m的碎石墊層。（3）側(cè)向防滲側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩，則上游翼墻為曲線形式，從邊墩向上游延伸一定距離后，以半徑為0.70m的圓弧插入岸墻。

排水、止水為了減小作用于閘底板上的滲透壓力，在整個消力池底板上布設(shè)砂礫石排水，其首部緊抵閘底板下游齒墻，閘底板與鋪蓋，鋪蓋與上游翼墻，下游翼墻的永久縫中，均設(shè)以銅片止水，閘底板與消力池，消力池與下游翼墻之間永久性分縫，雖然沒有防滲的要求，但是為了防止閘基與擋土墻后填土被水流帶走，縫中鋪設(shè)瀝青油氈。防滲長度驗算閘基防滲長度的計算必須滿足： L=CAH式中：AH=3.90mC為允許滲徑系數(shù)值，由于為砂性土故取C=9.0，則L=CAH=9.0義3.90=35.10m而實際閘下布置見圖4-1圖4-1圖4-1實際閘基防滲長度L：L'=0.5+0.5+0.7+11.0+0.7+0.5+1.2+3.0+1.0+1.40+11.0+1.4+1.0+1.5=35.5m則L'=35.5m>L=35.1m閘基防滲長度滿足要求2、滲流計算采用改進阻力系數(shù)法進行滲流計算地下輪廓線的簡化為了便于計算，將復(fù)雜的地下輪廓進行簡化，由于鋪蓋頭部及底板上下游兩端的齒墻均較淺，可以將他們簡化為短板的形式如下圖4-2彳［心UJ I八八.mu圖4-2確定地基的有效深度根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大，故在滲流計算中必須取一有效深度代替實際深度。由地下輪廓線簡化圖可知：地下輪廓的水平投影長度L0=14.00+16.00=30.00m；地下輪廓的S=6.20—0.50=5.70m垂直投影長度0

L30.00—= =5.26>5S570 . ..故S0 ，則按下式計算Te：T=0.5L=0.5x30.00=15.00m而地基的實際計算深度T=195.00-183.32=11.68m,而TT,，故地基的實際計算深度T=11.68m。(3)滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計算過地下輪廓的角點、尖點,將滲流區(qū)域分為8個典型段,如圖所示1、8段為進出口段,2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段,3、6兩段為內(nèi)部水平段。己=￡己=己=￡己=0.475+0.517+0.074+0.582+0.530+0.096+1.059+0.935=4.268ii=1流段計算公式段號ST/LE進口段和出口段(s\E=1.5S0 1T)3/2+0.44110.911.180.47581.510.980.517內(nèi)部垂直段2 2、E=—lnctgy兀7T(Cl-1-S4(T)20.810.880.07445.610.880.58255.010.480.530 -G —71.010.480.096內(nèi)部水平段匕L-0.7VS+S)E=—* 1 2—x T3S1=0.8S2=5.6T=10.88L=16.01.0596S1=5.0S2=1.0T=10.48L=14.00.935表4-1則各流段阻力系數(shù)為1(4)滲透壓力計算1)設(shè)計洪水位時：AH=198.36-195.00=3.36m根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的單寬滲流流量均應(yīng)相等。a.根據(jù)下式計算各分段的滲壓水頭損失值hi號AHiA進口段和出口段：TOC\o"1-5"\h\z匕 0.475h=崗=AH= x3.36=0.374m\o"CurrentDocument"1^T 4.268ih=3"AH="'Ix3.36=0.407m8 L^ 4.268B內(nèi)部垂直段：h=^2-AH=0074x3.36=0.058m乙1 4.268iE 0.582h=V4_AH= x3.36=0.458m\o"CurrentDocument"4 注 4.268i\o"CurrentDocument"1 E 0.530 ,h=\{5AH= x3.36=0.417m\o"CurrentDocument"5 LJ^ 4.268i

h=^7-AH="6x3.36=0.076m7乙2 4.268iC內(nèi)部水平段:h=^3-AH=1.059x3.36=0.834m3L^ 4.268C內(nèi)部水平段:h=^3-AH=1.059x3.36=0.834m3L^ 4.268ih=V6_AH="5x3.36=0.736m6￡^ 4.268ib.進、出口水頭損失的修正A 進口處修正系數(shù)片的計算：P=1.211（T'、212一+2IT）S-+0.059T式中 T'=11.18mT=10.88m S=0.9m則得、=0,729<L°，應(yīng)予修正。進口段水頭損失值應(yīng)修正為：hr=ph=0.729x0.374=0.273m1 11進口段水頭損失減小值為：Ah=0.374—0.273=0.101m<h+h=0.058+0.834=0.892m1 2 3故修正各該段的水頭損失值為：h==2h=2x0.058=0.116m2 2h==h+Ah—h=0.834+0.101—0.058=0.877m3 3 1 2B 出口處修正系數(shù)B2的計算：p=1.211（12—+2ITJS-+0.059T式中T=10.98mT=10.48m S=1.5mwP=0.884<1.0"十則得2 ，應(yīng)予修正。出口段水頭損失應(yīng)修正為：h'=ph=0.884x0.407=0.360m8 28出口段水頭損失減小值為：Ah=0.407—0.360=0.047m<h=0.736m8 6故修正各該段的水頭損失值為：h==h+Ah=0.076+0.047=0.123m7 7 8p=0.884<1.0C 計算各角隅點的滲壓水頭：2由上游進口段開始，逐次向下游從作用水頭值相繼減去各分段水頭損失值，即可求得各角隅點的滲壓水頭值：H=3.36mH=3.36—0.273=3.087mH=3.087—0.116=2.971m3H=2.971-0.877=2.094mH=2.094-0.458=1.636mH=1.636-0.417=1.219mH=1.219-0.736=0.483mH=0.483-0.123=0.360mH=0.360-0.360=0.00mD繪制滲壓水頭分布圖：H尸圖4-3H=-4歸rH=，.?H=：,三托「R.=f.Ur根據(jù)以上算得的滲壓水頭值，并認為沿水平段的水頭損失呈線性變化，即可繪出如圖4-3所示的滲壓水頭分布圖：l=.Cn14.CnH=H=.：.30rr單位寬度底板所受的滲透壓力：P=0.5x(H+H)x14x1=0.5x(1.219+0.483)x14x1=11.914%=116.88KN1 67單位寬度鋪蓋所受的滲透壓力：P=0.5x(H+H)x16x1=0.5x(2.971+2.094)x16x1=40.521=397.50KN2 342)同樣的步驟可計算出校核洪水位時的滲透壓力分布即AH=3.90mH=3.90m1H=3.584m2H=3.448m3H=2.430m4H=1.898m5H=1.410m6H=0.560m7H=0.417m8H=0.00m9根據(jù)以上計算繪出校核洪水位時滲透壓力分布圖，如圖4-4：圖4-4圖4-4單位寬度底板所受的滲透壓力：單位寬度底板所受的滲透壓力：P=0.5x(H+H)x14x1=0.5x(1.410+0.560)x14x1=13.891=135.28KN1 67=0.5x=0.5x（3.448+2.430）x16x1=47.021=461.31KNP=0.5xH+H)x16x12 34(5)抗?jié)B穩(wěn)定演算1)閘底板水平段平均滲透坡降J的計算由公式：設(shè)計洪水位時h h' H—H1.219—0.483J—-—v--6 7-- -0.053XLL 14；,「"板則Jx-0.053<J3x--0.07?0.10（查水閘設(shè)計規(guī)范得）B校核洪水位時rhH—H1.410—0.560…IJ--^—――6 7- -0.061XLL 14\「"板則Jx—°.061<J1,]-0.07?0.10（查水閘設(shè)計規(guī)范得）2)滲流出口處平均滲透坡降J0的計算由公式：設(shè)計洪水位時hH0.360S1.54-0.240則J0hH0.360S1.54-0.240則J0校核洪水位時-0.053<0.30~0.35(查水閘設(shè)計規(guī)范得)hH0.417S1.54-0.278J-0.278<則00.30~0.35(查水閘設(shè)計規(guī)范得)綜上閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。六、閘室的布置與穩(wěn)定分析1、閘室結(jié)構(gòu)布置閘室結(jié)構(gòu)布置主要包括底板、閘墩、胸墻、閘門、工作橋和交通橋等部分結(jié)構(gòu)的布置和尺寸的擬定。底板底板的結(jié)構(gòu)、布置、構(gòu)造已在上一節(jié)中布置，在此不用不說明。閘墩閘墩順?biāo)鞣较虻拈L度取與底板相同，取14.00m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚為2.50m。邊墩與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。閘墩上游部分的頂部高程在泄洪時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加安全超高；關(guān)閉閘門時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加波浪計算高度加安全超高，

表4—1水位高程安全加高波浪計算高程閘頂高程閘墩高程擋水時設(shè)計洪水位198.360.30.2198.863.86校核洪水位198.900.20.2199.304.30泄水時設(shè)計洪水位198.360.50.2199.064.06校核洪水位198.900.40.2199.504.50由已知的多年平均最大風(fēng)速為12m/s,吹程為0.15公里，計算破浪高:根據(jù)官廳水庫公式：h=0.0166V54D匕=0.0166x12540.1513=0.2m10其安全超高查SL265-2001表4.2.4得，泄水時：設(shè)計洪水位時為0.50m，校核洪水位時為0.40m。則取其中最大的值，閘墩上游部分的頂部高程取最大值，即高程A=199.50m。閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可。由于校核洪水位時，下游最高水位'=19&65m，因此取閘墩下游部分的頂部高程為'=199-20m，則在下游閘墩部分擱置公路橋，橋面高程A=200.20m，橋面凈寬為4.0m。閘墩上游設(shè)兩道門槽（檢修門槽和工作門槽），檢修門槽在上游，槽深0.30m，槽寬0.50m，再向下游1.50m處設(shè)工作門槽，槽深0.50m，槽寬0.80m，下游不設(shè)檢修閘門，墩頭墩尾均為半圓形，如圖5-1所示圖5-1胸墻為了保證啟吊閘門的鋼絲繩不浸在水中，往往會設(shè)置胸墻，但由于所選閘門的高度和水位的變化深度，則在此不用設(shè)置胸墻。工作橋1）啟閉機選型閘門采用露頂式平面鋼閘門，則閘門頂高程為199.40m，閘門高4.4m，門寬為4.0m。啟閉機頂高程203.30m。查SL265-2001和《水閘》，根據(jù)經(jīng)驗公式：

G=KKkH1.43B0.08ZCg初估閘門自重，G為門重，10KN,B墩高度4.5m,B為孔口寬度為3.2m,采用滾輪式支承￡二1。K采用普通低合金鋼結(jié)構(gòu)KJ8,由于H<5.0叫取Kg=0.156,則得門自重G=1.0x0.8x0.156x4.51.43x3.2。。8:11.77kN,為滿足要求則取門G=12.0kN。根據(jù)經(jīng)驗公式，初估計啟門力FQ=（0.1-0.2）P+1.2G,閉門力F=（0.1-0.2）P-0.96G。則P為作用在門上的總水壓力見圖4—2W圖4—2不計浪壓力的影響,作用在每米寬門上游面的水壓力：P=1/2X9.81X3.9X3.9=74.60kN作用在每米寬門上游面的水壓力：上作用在每米寬門上游面的水壓力：P=1/2X3.65X3.65X9.81=65.35kN下則門上總的水壓力為：當(dāng)處于開啟狀態(tài)時：P=PX3.2=238.72kN上F=0.2X74.6+1.2X12.0=62.41kNQ當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時：P=（P-P）X3.2=（74.6-65.35）X3.2=29.6kN上下F=0.2X29.6-0.9X15.0=-7.58kNWF<0,表示閘門能靠自重關(guān)閉，則不需加壓重塊幫助關(guān)閉，根據(jù)計算所需的啟門力WF=62.14kN,初選單吊點卷揚式啟閉機QPQ-80,機架外輪廓J=1473mm（查《閘門與啟閉Q設(shè)備》P240-242）。工作橋的尺寸及構(gòu)造工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機寬度的要求,且兩側(cè)應(yīng)留有足夠的操作寬度。其寬度B=啟閉機寬度+2x欄桿柱寬+2x欄桿外富余寬度=1.473+2x1.0+2x0.1=4.073m故取工作橋凈寬B=4.0m。工作橋為板梁式結(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配，兩根主梁高0.80m,寬0.40m,中間活動鋪板厚0.10m。其結(jié)構(gòu)見圖5-3。

為了保證啟閉機的機腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為1.2m。在啟閉機機腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁，其寬0.3m,高為0.5m，工作橋設(shè)在實體排架上，排架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為0.4m，排架順?biāo)鞣较虻拈L度為2.40m，則排架高二門高+富余高度=4.4+0.6=5.0m，其頂部高程為204.50m。在工作橋的下游側(cè)布置公路橋，橋身結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬為4.4m。檢修便橋為了便于檢修、觀測、在檢修門槽處設(shè)置有檢修便橋。橋?qū)?.5m。橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根嵌置于閘墩內(nèi)的鋼筋混凝土簡支梁，梁高0.4m，寬0.25m，梁中間鋪設(shè)厚0.08m的鋼筋混凝土板。交通橋在閘墩下游側(cè)布置公路橋，橋身結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬4.4m。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸見圖5-4。2、荷載及其組合取中間的一個獨立的閘室單元分析，閘室結(jié)構(gòu)布置見圖5-4。

@54 mL/圖5-4（1）荷載計算1）完建期的荷載計算荷載計算主要是閘室及上部結(jié)構(gòu)自重，取中間閘室為單元進行計算。如圖5—1,圖5—1完建期的荷載主要包括閘底板重力G，閘墩重力G，閘門重力G、工作橋及啟閉機1 2 3設(shè)備重力G、公路橋重力G和檢修便橋重力G、取鋼筋混凝土的容重為25kN/m3。4 5 6底板重力為G1：G=14X1X9.4X25+0.5X（2+1）X1X9.4X25X21=3995kN閘墩重力G:則每個中墩重：2G=1.55X1.5X4.5X25+0.4X1.1X4.5X25+0.7X0.5X4.2X225+5.95X1.5X4.2X25+2X1.03X4.5X25+2X1.03X4.2X25+2X1.5X4.5X25=2070.49kN每個閘室單元有兩個中墩，則：G=2G'=2X2070.49=4141kN22閘門重G3=12kN，則兩個閘門重G3=24.0kN工作橋重力G：4G'=(4.9X0.6X0.7+5.2X0.6X0.7+0.6X0.7X1)X2X25+0.4X0.84X9.4X2X25+0.1X4X9.4X25+9.4X2X0.5X(0.1+0.02)X1X25+0.7X0.1X9.4X2X25=516.4kN考慮到欄桿機橫梁重等取G'=520kN4查《閘門與啟閉設(shè)備》QPQ-80啟閉機機身重15.0kN，考慮到混凝土及電機重，每臺啟閉機重20kN,啟閉機重力G''=2X20=40.0kN4公路橋重力G5：G=0.4X0.7X9.4X2X25+4.4X0.4X9.4X25+0.2X1X9.4X2X525=639.2kN考慮到欄桿重,取公路橋重為:G5=650kN檢修便橋重力G：G=0.2X0.5X9.4X25X2+1.1X0.1X9.4X25=72.85kN66考慮到欄桿及橫梁重力等去檢修橋重:G=85kN。6完建情況下作用荷載和力矩計算表(對底板上游端B點求力矩)5—2部位重力(KN)力臂(m)力矩(kN?m)\/底板39957.027965閘門①123.1337056②125.566閘墩41417.028987工作橋5205.52860啟閉機①203.1362.6②205.5110

公路橋6509.86370檢修便橋853.13266.05合計945566724設(shè)計洪水情況下的荷載在設(shè)計洪水情況下,閘室的荷載除了閘室本身的重力外,還有閘室內(nèi)水的重力、浪壓力、水壓力、揚壓力等。如圖5—2閘室內(nèi)水重w:w=3.36X6.4X5.75X9.81=1212.99kN11水平水壓力:首先計算波浪要素。由設(shè)計資料可知：多年平均最大風(fēng)速為12m/s,吹程為0.15公里，計算破浪高：h=0.0166V54D匕=0.0166x12540.1513=0.2m10L=10.4h0.8=10.4x0.20.8=2.9m17 兀h2 ?2兀H3.14x0.22 ?2x3.14x3.36八八）h=——coth = coth =0.04mzLL2.9 2.9則波浪破碎的臨界水深為：H=3.36>L/2=2.9/2=1.45故為深水波：則相關(guān)荷載計算值如下：設(shè)計洪水位時荷載圖5—2P=0.5X1.45X9.81X(0.2+0.04+1.45)X9.4+0.5X(1.45+3.36+0.3)1X9.81X2.21X9.4=647.16kN(一)P=0.5X(2.496+3.804)X9.81X9.4X1.7=504.3kN(一)2P=0.5X0.72X9.4X9.81=23.1kN(一)3P=0.5X(0.7+2+0.552)X9.81X9.4X1.3=199.1kN

4浮托力：F=0.5X(1+2)X2X1X9.81X9.4+1X10X9.4X9.81+2X2X1X9.4X9.81=1601kN(f)滲透壓力:U=0.5X(2.496+0.2X2.496)X0.5X9.4X9.81X13.5+0.5X(0.2X2.496+0.396)X13.5X9.4X9.81=639.6kN(f)設(shè)計洪水情況下的荷載圖見圖5—2,設(shè)計洪水情況下的荷載計算見表5—3設(shè)計洪水情況下荷載和力矩計算對B點取矩表5—3荷載名稱豎向力(kN)水平力(kN)力臂(m)力矩(kN?m)；ff—\/閘室結(jié)構(gòu)重力90422.9866280.7上游水壓力115.39531.77504.304.472.650.91505.791409.19458.91下游水壓力23.1199.11.530.5235.34103.53浮托力16017.011207滲透壓力522.1165.651.877.04.50.173654.77393.68.82水重力1212.992.883493.41合計10635.972249.581151.46222.27215815403.068386.39(；)929.26(f)56754.94(\)校核洪水位情況的荷載校核洪水位情況時的荷載與設(shè)計洪水位情況的荷載計算方法相似。所不同的是水壓力、浪壓力、揚壓力是相應(yīng)校核水位以下的水壓力、浪壓力、揚壓力。閘室內(nèi)水重卬：1W=3.9X6.4X5.75X9.81=1407.93kN1水平水壓力:首先計算波浪要素。在校核水位下與設(shè)計下的波浪相同，故其波浪要素與設(shè)計情況下的下同因此：P=0.5X1.45X9.81X(0.2+0.04+1.45)X9.4+0.5X(1.45+3.9+0.3)X9.81X2.75X9.4=847.02kN(f)P=0.5X(2.849+4.093)X9.81X9.4X1.7=555.7kN(f)P=0.5X0.72X9.4X9.81=23.1kN(一)P=0.5X(0.7+2+0.641)X9.81X9.4X1.3=204.52kN(一)浮托力：F=0.5X(1+2)X2X1X9.81X9.4+1X10X9.4X9.81+2X2X1X9.4X

9.81=1601kN(f)滲透壓力：U=(0.46X14+0.5X(0.0252+1.9408)X0.5+0.0252X13.5)X9.4X9.81=668.8kN(f)校核洪水情況下的荷載圖見設(shè)計洪水位似的荷載圖,校核洪水情況下的荷載計算見下表5—4校核洪水情況下荷載和力矩計算對B點取矩表5—4荷載名稱豎向力(kN)水平力(kN)力臂(m)力矩（kN?m）；f一—\/閘室結(jié)構(gòu)重力9422.9866280.7上游水壓力115.39731.63555.752.850.8576.952085.15444.56下游水壓力23.1204.521.530.5235.34106.35浮托力16017.011207滲透壓力606.4916.0246.297.04.50.234245.4372.0910.65水重力1407.932.884054.84合計10830.912269.81402.72227.6273442.215676.868561.11⑴1175.1（一）57765.34（\）3閘室穩(wěn)定計算(1)閘室基底壓力計算1）完建期閘室基底壓力計算：n 工G（ 八\Pmax= 1±6—IminAIB）由表5-1可知，￡G=5765.68KN,￡M=37115.21KN?m,B=l4.0m,A=14.0x5.5=77m214.037115.21貝U e=一?“=0.563m（偏上游）2 5765.68「 5765.680.563、99.95kPa（上游端）Pmax= （1±6X）=min77 14 56.81kPa（下游端）地基承載力驗算，由以上可知：p]P_P+P_99.95+56.81P=maxmin=

2 2=150kPa>78.38kPa，地基承載力滿足要求。=78.38kPaB不均勻系數(shù)計算：P 99.95 r]「八p]P_P+P_99.95+56.81P=maxmin=

2 2=150kPa>78.38kPa，地基承載力滿足要求。=78.38kPaB不均勻系數(shù)計算：P 99.95 r]「八“=max= =1.76<UlJ=2.0P 56.81min

基底壓力不均勻系數(shù)滿足要求。2）設(shè)計洪水期閘室基底壓力計算：由表5-2可知，工G=6846.99KN,￡M=34868.76KN?m14.034868.76e= - =0.70m2 6846.99Pmax

min竺絲9（1±6xU0）=115.60^^（上游端）77 14 62.25kPa（下游端）A地基承載力驗算，由以上可知：rP]-_P+P_115.60+62.25P=maxmin=

2 2=150kPa>88.93kPa，地基承載力滿足要求。=88.93kPaB不均勻系數(shù)計算：P 115.60…r]ccl=max= =1.86<U1J=2.0P 62.25min

基底壓力不均勻系數(shù)滿足要求。3）校核洪水期閘室基底壓力計算：由表5-3可知，工G=6757.26KN,￡M=35056.35KN?m14.035056.35

e= =0.73m2 6757.26Pmax=675726（1±6X空）=115.21kPa（上游端）min77 1460.30kPa（下游端）A地基承載力驗算，由以上可知：rP]-_P+P_115.21+60.30P=maxmin=

2 2=150kPa>88.93kPa，地基承載力滿足要求。=87.76kPaB不均勻系數(shù)計算：P 115.211?L]-1=max= =1.91<U]]=2.0P 60.30min

基底壓力不均勻系數(shù)滿足要求。（2）閘室抗滑穩(wěn)定計算臨界壓應(yīng)力：由所給資料可知：A=4.0,Pkp=AyBtant+2c（L+tan①）by=10.80KN/m3 9=22。b ,B=14.0m,9 ,c=0，f=0.35P=4.0x10.80x14.0xtan22。=244.36kPa則 kp設(shè)計洪水位時：義工P=115.60kPa<P=244.36kPa由于 max kp故閘室不會發(fā)生深層滑動，僅需作表層抗滑穩(wěn)定分析fLwW0.35x6846.99 V1「八k=-v—= =4.27>K」=1.20乙P560.78 c故閘室穩(wěn)定性滿足要求。校核洪水位時：義工P=115.21kPa<P=244.36kPa由于 max kp故閘室不會發(fā)生深層滑動，僅需作表層抗滑穩(wěn)定分析fLW0.35x6757.26。一i」1k=-v—= =3.41>K」=1.20LP693.85 c故閘室穩(wěn)定性滿足要求。七、閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計閘墩設(shè)計順?biāo)较虻拈L度取與底板相同，取14.0m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中墩厚均為1.5m。邊緣與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。閘墩上游部分的頂部高程在泄洪時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加安全超高；關(guān)門時應(yīng)高于設(shè)計或校核洪水位加波浪計算高度加安全超高。設(shè)計洪水位的超高計算：▽1=3.36+00197+0.5=4.057m校核洪水位的超高計算：▽2=3.90+0.197+0.4=4.497m取上述二者中的較大者，取為4.5m。閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可?？纱蟠蟮陀谏嫌尾糠值母叨?，而其上設(shè)有排架擱置公路橋。初擬定閘墩下游部分頂部高程為199.0m，其上設(shè)3根0.7mx0.67m，高1.8m的柱子，柱頂設(shè)0.7mx0.7m，長4.7m的小橫梁，梁頂高即為8.5+1.8+0.7=11.0。下游閘墩上擱置公路橋，橋面高程為200.0m，稍高于兩岸大堤。閘墩上設(shè)檢修門槽和工作門槽，檢修門槽在上游，槽深為0.3m，寬0.5m，工作槽槽深為0.5m，寬0.8m。具體位置見圖5-1。閘墩上下游均為半圓形，其半徑為0.75m。底板結(jié)構(gòu)設(shè)計采用彈性地基梁法對底板進行結(jié)構(gòu)計算。（1）選定計算情況完建期豎向力最大，故地基反力亦較大，底板內(nèi)力較大，是底板強度的控制情況之一，由于前一節(jié)的計算可知，在運用期，由于水的作用不僅增加了閘室內(nèi)的水重，而且產(chǎn)生了揚壓力，地基反力的分布也在完建期有了很大變化，顯然運用上游水位高，下游水位低的情況，也是底板結(jié)構(gòu)計算的控制情況，故運用期選校核水位情況，此時上游水位最高進行計算。閘基的基底反力計算在上節(jié)計算中地基應(yīng)力Pmax、Pmin時，求的時齒墻底部基底的應(yīng)力，而不是底板底部基底應(yīng)力，故尚應(yīng)重新計算地基反力。1）完建期：完建期內(nèi)無水平荷載，故在上節(jié)中相應(yīng)的地基應(yīng)力就等于地基反力，可以直接運用，即

P=99.95kPa/口;、max （上游端）P=56.81kPa討力、

min （下游端）2）校核洪水位時：此時有水平力作用，需要重新計算地基反力，見表6-1表6-1 校核洪水時荷載、力矩計算表（對底板底面上游B點求矩）荷載名稱豎向力（kN）水平力（kN）力臂（m）力矩（kN-m）備注JT一一\/閘室結(jié)構(gòu)重力5765.6837115.21上游水壓力67.86400.95355.824.001.850.23271.44741.4681.84下游水壓力13.22117.560.530.107.0111.76浮托力917.2476420.68滲透壓力492.00414.7074.503444.001866.15水重力2815.522.888108.70合計8581.201823.94824.63130.7846318.6511749.606757.26（I）693.85（一）34569.05（\）14.034569.05

e= - =0.74m2 6757.26「 6757.260.74、115.59kPa（上游端）Pmax= （1±6X）=min77 14 59.93kPa（下游端）（3）不平衡剪力及剪力分布以閘門的上部邊緣為界，將閘室分為上、下游兩段，各自承受其分段內(nèi)的上部結(jié)構(gòu)重力和其他荷載。1）不平衡剪力：對完建期、校核洪水位時進行計算，不平衡剪力值見表6-2表6-2 不平衡剪力計算表 單位：KN荷載名稱完建期校核洪水位時上游段下游段小計上游段下游段小計結(jié)構(gòu)重力閘墩751.911273.362025.27751.911273.362025.27底板750.751971.752722.50750.751971.752722.50閘門59.41059.4159.41059.41公路橋0330.00330.000330.00330.00工作橋137.50137.50275.00137.50137.50275.00檢修橋40.00040.0040.00040.00

啟閉機30.0010.0040.0030.0010.0040.00工1769.573722.615492.181769.573722.615492.18水重力000818.521977.002815.52揚壓力000-409.16-508.08-917.24地基反力-1784.96-3707.220-2701.9-4688.6-7390.5不平衡力15.39?15.3910523.01523.0?0不平衡剪力15.39115.39?0523.0?523.010截面的形心軸至底板底面的距離如圖6-12）不平衡剪力的分配:截面的形心軸至底板底面的距離如圖6-1（4）板條上荷載的計算（4）板條上荷載的計算a.上游段：A均布荷載B 閘墩處的集中荷載圖6-1f=[1.2x5.5x0.6+2x1.2x3.3x(3.3/2+1.2)]H5.5x1.2+2x1.2x3.3]=0.92mS AQL(2彳彳1)AQ亡=^—I萬f3-f2n+不n3底J13 3J式中：n=f-d=0.92m-0.12m=0.80m，L=5.5/2=2.75J=1/12x5.5x143+1.2x(0.92-0.6)2+1/12x1.2x4.52x2+4.5x1.2x(4.5/2-0.80)x2=26.50m2AQ=0.15AQQ=(1+底15'Q=0.85AQ墩圖6-2q=750.75/(4.55x5.5)=30.00kN/m⑴

P二(751.91+59.41+137.5+30)/(2x4.55)=107.56kN")b.下游段：A均布荷載q=1971.75/(9.45x5.5)=37.93kN/mQ)P二(1273