擋潮閘畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告

擋潮閘畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告XX閘是一座擋潮閘，防洪保護(hù)農(nóng)田45萬畝，設(shè)計(jì)灌溉面積5.3萬畝，設(shè)計(jì)排澇面積40萬畝。起著引水灌溉和防洪排澇的作用。（1）建筑物級別：二級（2）孔口設(shè)計(jì)水位1）引水：長江3.6m，內(nèi)河3.16m，引水流量200m3/s，長江5.5m，內(nèi)河4.00m，引水流量400m3/s，2）排水：長江3.60m，內(nèi)河5.0m，排水流量320m3/s。（3）消能防沖設(shè)計(jì)（1）引水：長江3.60m，內(nèi)河3.16m，初始流量由閘門開度決定；（2）排水：長江3.10m，內(nèi)河3.60m，初始流量由閘門開度決定。（4）閘室穩(wěn)定計(jì)算1）設(shè)計(jì)情況：正向擋水：長江8.44m，內(nèi)河4.0m反向擋水：長江2.50m，內(nèi)河5.8m2）正常擋水：長江6.5m，內(nèi)河5.0m3）校核情況：正向擋水：長江8.68m，內(nèi)河4.0m反向擋水：長江2.2m，內(nèi)河5.8m（5）地質(zhì)資料XX閘持力層為粉質(zhì)粘土夾砂，標(biāo)準(zhǔn)地基承載力90kPa，按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表7.3.10，取綜合摩檫系數(shù)f=0.35。（6）回填土資料回填土采用粉砂土，其內(nèi)摩檫角=26°,c=0，濕容重18kN/m3，飽和容重為20kN/m3，浮容重為10kN/m3。（7）地震設(shè)計(jì)烈度：7°。（8）其他上下游河道斷面相同均為梯形，河底寬30.0m，河底高程-0.5m，邊坡1：2.5。兩岸路面高程為6.5m。交通橋標(biāo)準(zhǔn)：汽-10設(shè)計(jì)，履帶-50復(fù)核，雙車道。（1）土基上閘室沿基礎(chǔ)底面的容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)〔Kc〕特殊組合（地震情況）〔Kc〕=1.05（2）閘室基底壓力最大值與最小值之比容許值〔η〕（3）結(jié)構(gòu)計(jì)算系數(shù)根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5077--1997）確定①結(jié)構(gòu)重要系數(shù)γ0=1.0②設(shè)計(jì)狀況系數(shù)持久狀況ф=1.0；短暫狀況ф=0.95；偶然狀況ф=0.85③永久作用系數(shù)γG：對結(jié)構(gòu)有利時(shí)取1.05對結(jié)構(gòu)不利時(shí)取0.95④可變作用分項(xiàng)系數(shù)γQ水重γQ=1.0水平水壓力γQ=1.0滲透壓力γQ=1.2地震動(dòng)水壓力γQ=1.0⑤地震慣性里分項(xiàng)系數(shù)γE=1.0⑥結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.2閘址、閘軸線的選擇關(guān)系到工程的安全可靠、施工難易、操作運(yùn)用、工程量及投資大小等方面的問題。在選擇過程中首先要根據(jù)地形、地質(zhì)、水流、施工管理應(yīng)用及拆遷情況等方面進(jìn)行分析研究，權(quán)衡利弊，經(jīng)全面分析比較，合理確定。擋潮閘閘址宜選在岸線和邊坡穩(wěn)定的潮汐河口附近，且閘址泓灘沖淤變化小、上游河道有足夠的蓄水容積的地點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)中閘軸線的位置已由規(guī)劃給出。本工程的任務(wù)是防洪、排澇、灌溉。由于是建立在平原河道上的擋潮閘，且正常擋水位和泄水水位差較大，需要設(shè)置胸墻，采用開敞式水閘，無底砍平底板寬頂堰，堰頂高程與河床相同為-0.5m。由于知道上下游水位可以推算上下游水深，且已知河道斷面和過閘流量可估算行近流速1、河道過水?dāng)嗝嬗?jì)算校核情況：A1=（2.5×6+30）×6=270㎡設(shè)計(jì)情況：A2=（2.5×4.1+30）×4.1=165.03㎡排水情況：A3=（2.5×5.5+30）×5.5=240.63㎡總水頭的計(jì)算見下表1-1表1-1總水頭計(jì)算表流量Q（m3/s）下游水深上游水深H過水?dāng)嗝鍭行近流速V上游總水頭H0（m）設(shè)計(jì)流量200m3/s3.664.1165.034.17校核流量400m3/s4.506.0270.006.11排水流量320m3/s4.15.5240.635.59閘門全開泄洪時(shí)，為平底板寬頂堰堰流，判別是否為淹沒出流，其判別計(jì)算表見下表1-2表1-2流態(tài)判別計(jì)算表計(jì)算情況下游水深hs上游總水頭H00.72H0流態(tài)設(shè)計(jì)情況3.664.173.00淹沒出流校核情況4.506.114.40淹沒出流排水情況4.105.594.02淹沒出流按照閘門總凈寬計(jì)算公式，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水、校核洪水和排水三種情況分別計(jì)算。閘門總凈寬計(jì)算公式其中?為堰流側(cè)收縮系數(shù)取為1.0，m為堰流流量系數(shù)，取為0.385。σ為淹沒系數(shù)，由hs/H0的計(jì)算結(jié)果查規(guī)范表A.0.1-2可得。計(jì)算結(jié)果見下表2-3表2-3閘孔總凈寬計(jì)算表流量Q（m3/s）下游水深hs上游總水頭H0（m）hsH0淹沒系數(shù)σB設(shè)計(jì)流量200m3/s3.664.170.8780.870校核流量400m3/s4.506.110.7360.998排水流量320m3/s4.105.590.7330.998根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定閘孔凈寬b=6m，同時(shí)為了保證閘門對稱開啟，防止不良水流形態(tài)，選用3孔。根據(jù)地基情況選用整體式底板，可不設(shè)縫，其中中墩厚1.2m，邊墩厚1.0m，如下圖2-1所示。閘孔總凈寬度為L=3×6+1.2×2+1.0×2=22.4（m）-22,4-根據(jù)孔口與閘墩的尺寸，分別計(jì)算設(shè)計(jì)流量、校核流量和排水流量三種情況下的過閘流量。首先可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)，通過計(jì)算b0/bs查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表A.0.1-1，計(jì)算結(jié)果如下：1）設(shè)計(jì)情況對于中孔：=0.833查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表得ez=0.973對于邊孔：=0.285查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表得eb=0.9102)校核情況對于中孔：=0.833查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表得ez=0.973對于邊孔：=0.20查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表得eb=0.909對于中孔：ez=0.973對于邊孔：=0.21查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表得eb=0.909再計(jì)算泄洪流量，流量計(jì)算公式為：Q=mσε-/2gH03/2B0其中e為堰流側(cè)收縮系數(shù)已算出，m為堰流流量系數(shù)，為0.385。σ為淹沒系數(shù)，由hs/H0的計(jì)算結(jié)果查規(guī)范表A.0.1-2可得。計(jì)算結(jié)果見下表2-4表2-4過流能力校核計(jì)算計(jì)算情況（m3/s）hsH0б?Q（m3/s）校核過流能力設(shè)計(jì)流量2000.8780.8700.910216.388.09%校核流量4000.7360.9980.952440.2510.06%排水流量3200.7330.9980.952385.2520.39%過流能力超過了規(guī)定的5％的要求，說明孔口的尺寸有些偏大，但根據(jù)實(shí)際要求可以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖能力較低，所以采用底流式消能。已知道消能計(jì)算上下游的水位，而泄水流量由閘門的開度決定，為了保證無論何種開度下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，需找出最容易沖刷的一組數(shù)據(jù)，計(jì)算消力池的池深和池長。（1）正向泄水：長江水位3.6m，水位3.16m，流量由開度決定。取閘門開度為0.5m、1.0m、1.5m，2.5m、3.5m時(shí)做為計(jì)算點(diǎn)，取其中最危險(xiǎn)開度計(jì)算消力池的深度及長度。消力池計(jì)算簡圖見下圖3-1 正向泄水，當(dāng)閘門開度為0.5m時(shí)按照迭代法求hc，時(shí)，T0=hc+再加以轉(zhuǎn)換。令q2/2gφ2=則T0=hc+，即αhc=αT0T0-結(jié)合本例，取流速系數(shù)φ=0.95e=0.5m時(shí)，取上游水深為總水頭，H=4.1m，=0.12＜65，此時(shí)為孔口出流，計(jì)算此時(shí)的過閘流量。μ——流量系數(shù)查表，故得η=6.1h//c=η1hc＝6.1×0.316＝1.93(m)＜hs＝3.66(m)為淹沒出流同理計(jì)算其他幾種情況，當(dāng)閘門開度達(dá)到3.5m時(shí)，e/H＞0.65，為堰流，流量計(jì)算公式為式中：m流量系數(shù)為0.385，?為側(cè)收縮系數(shù)已算出為0.952，σ淹沒系數(shù)為0.87，堰流的流量不再隨開度的大小而變。計(jì)算結(jié)果見下表3-1表3-1躍后水深計(jì)算開啟高度泄流量單寬流量收縮水深躍后水深下游水深流態(tài)判別（m3/s）（m4/s）hc（m）h//c（m）0.546.632.590.3163.66淹淹沒出89.884.990.6382.523.66淹沒出流129.787.210.9662.863.66淹沒出流2.5198.911.051.6523.143.66淹沒出流3.5210.9611.721.7943.163.66淹沒出流從表中的計(jì)算結(jié)果中可以看出隨著閘門的開度變化，躍后水深不斷增加但始終是淹沒出流的形式，可以選擇躍后水深與下游水深最接近的一組數(shù)據(jù)作為消能計(jì)算的數(shù)據(jù)。閘門開度為3.5m時(shí)最容易造成沖刷，為計(jì)算數(shù)據(jù)。此時(shí)的流量Q為210.96m3/s，上游水位為3.60m，下游水位為3.16m。Fr2==3.17則通過查表可得η1=2.06h//c=η1hc＝2.06×1.51＝3.11＜hs＝3.66(m)為淹沒出流此時(shí)的流速為=3.17此時(shí)流速不可以忽略。則總水頭T0=T+=4.61mB=20.4mQ=210.96m3/s同樣計(jì)算α,可得hc=1.36mFr2=4.34η1=2.48h//c=η1hc＝2.48×1.36＝3.37＜hs＝3.66(m)為淹沒出流。可以不設(shè)消力池，不用挖深。檢驗(yàn)淹沒系數(shù)其中：α為動(dòng)能校正系數(shù)，可采用1.0-1.05，這里取1.0。q為消力池末端單寬流量=1.08滿足要求。則可以不挖深消力池。對于反向泄水：長江水位3.1m，內(nèi)河3.6m，流量由開度決定。計(jì)算的方法如上所述，計(jì)算結(jié)果如下表3-2所示：表3-2反向泄水躍后水深計(jì)算開啟高度泄流量單寬流量收縮水深躍后水深下游水深流態(tài)判別（m3/s）（m4/s）hc（m）h//c（m）0.546.632.590.3163.60淹淹沒出89.884.990.6382.523.60淹沒出流129.787.210.9662.863.60淹沒出流2.5198.911.051.6523.143.60淹沒出流3.5210.9611.721.7943.163.60淹沒出流同樣選取閘門開度3.5m時(shí)為計(jì)算點(diǎn)，此時(shí)的流量Q為210.96m3/s，上游水位為3.60m，下游水位為3.10m。Fr2==3.17則通過查表可得η1=2.06h//c=η1hc＝2.06×1.51＝3.11＜hs＝3.66(m)為淹沒出流此時(shí)的流速為=3.17此時(shí)流速不可以忽略。則總水頭T0=T+=4.61mB=20.4mQ=210.96m3/s同樣計(jì)算α,可得hc=1.36mFr2=4.34η1=2.48h//c=η1hc＝2.48×1.36＝3.37＜hs＝3.60(m)為淹沒出流。可以不設(shè)消力池，不用挖深。檢驗(yàn)淹沒系數(shù)其中：α——?jiǎng)幽苄Ｕ禂?shù)，可采用1.0-1.05，這里取1.0。q——消力池末端單寬流量=8.27m2/s=1.06滿足要求。則可以不挖深消力池。正向泄水：根據(jù)池長的計(jì)算公式Lsj=Ls+βLjLj=6.9（h//c-hc）=6.9×（3.37-1.36）=13.9（m）因?yàn)闆]有挖深消里池，再考慮到水流擴(kuò)散角的要求，取池長為18m。反向泄水：計(jì)算方法如上，同樣取消力池長度為18m。消力池不用挖深，為了便于施工消力池底板作成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后2/3處設(shè)置冒水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，冒水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花型布置。根據(jù)抗沖要求，計(jì)算消力池底板厚度：k1——消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.15～0.20，這里取為0.18。q——消力池前端的過閘單寬流量=10.34m4/s△H——閘空泄水時(shí)上下游水位差反向泄水時(shí)t=0.18=0.49m取消力池底板的厚度為0.5m。消力池構(gòu)造尺寸見下圖3-2圖3-2消力池構(gòu)造尺寸圖（單位：高程m，尺寸cm）選取最容易沖刷的情況作為海漫長度計(jì)算數(shù)據(jù)，則正向泄水其流量Q為210.96m3/s，上游水位為3.6m，下游水位為3.16m；反向泄水流量其流量Q為210.96m3/s，上游水位為3.6m，下游水位為3.1m。（1）、正向泄水海漫長度計(jì)算q——海漫起端單寬流量ks——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取9.5。Lp=9.5=22.3m則確定海漫的長度為23.0m。（2）反向泄水海漫長度計(jì)算Lp=9.5=23.0m確定海漫長度為23.0m。因?yàn)閷Ｂ笥幸欢ǖ拇植诙龋员氵M(jìn)一步消能，有一定的透水性，有一定的柔性所以選擇在海漫的起始端為8.0m長的漿砌石水平段，因?yàn)闈{砌石的抗沖性比較好，其頂面高程與護(hù)坦齊平，內(nèi)部設(shè)有冒水孔，冒水孔的直徑為10cm，間距為2m，下鋪設(shè)40cm反濾層。后15m為干砌石水平段，中間設(shè)一格埂，下鋪設(shè)15cm的砂墊層。海漫全程厚度均為0.4m。1、正向泄水：防沖槽末端沖刷坑深度計(jì)算，計(jì)算公式如下：qm—海漫末端單寬流量=5.39m2/s〔v〕—相應(yīng)允許平均流速=v0R1/4-1/5v0—查《水力學(xué)》知此處取0.8m/sR—水力半徑=2.88m[v]=0.8×2.881/4-1/5=(0.98-1.04)m/s此處取1.0m/s。hm—末端水深2、反向泄水防沖槽深度計(jì)算為了方便施工，正、反向防沖槽設(shè)計(jì)為相同構(gòu)造，確定其深度為2.0m，底寬為3.0m，上游坡度為1：3，下游坡度為1：3，其構(gòu)造見下圖3-35圖3-3海漫、防沖槽構(gòu)造圖（單位：高程m，尺寸cm）為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進(jìn)行護(hù)坡。采用混凝土護(hù)坡，厚0.3m，下設(shè)0.1m的砂墊層。保護(hù)范圍自防沖槽向下延伸4-6倍的水頭，確定為18m。防止閘基滲透變形；減小閘基滲透變形；減小水流損失；合理選用地下輪廓尺寸。防滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長滲徑，減小滲透坡降和閘底板的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。（1）閘基防滲長度的確定根據(jù)下式計(jì)算閘基理論防滲長度為18.72m，地質(zhì)為粉質(zhì)粘土夾砂，查表取其滲透系數(shù)為4.0，則其防滲長度為：L=CΔH=4.0×(8.68-4)=18.72m（2）防滲設(shè)備由于此工程雙向排水，雙向都要設(shè)置防滲排水設(shè)施。為了延長滲徑，消力池的前6.0m作為防滲用，與底板連接處設(shè)止水。閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻。（3）防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造（4）閘底板水水流方向長度，根據(jù)閘基土質(zhì)為粉質(zhì)粘土，A取2.5L=AΔH=2.5×(8.68-4)=11.7(m)為滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，取閘底板順?biāo)鞣较虻拈L度為15m。（5）閘底板厚度為實(shí)際取閘底板厚度為1.0m。（6）齒墻具體尺寸見下圖4-1圖4-1閘底板尺寸圖（單位：高程m，尺寸cm）(7)校核地下輪廓線的長度根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線的長度，通過校核，滿足要求。滿足要求。采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到既減少滲壓又避免滲透變形。（1）水平排水。水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪層。排水反濾層一般2～3層不同粒徑的砂和砂粒石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層的顆粒不得發(fā)生移動(dòng)；相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水通暢；同時(shí)還要保證耐久、穩(wěn)定，起工作性能和效果不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。本次設(shè)計(jì)的反濾層由碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。（2）鉛直排水設(shè)計(jì)。本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為2m，孔徑為10cm，呈梅花型布置，孔下設(shè)反濾層。（3）側(cè)向排水設(shè)計(jì)。側(cè)向防滲排水布置應(yīng)根據(jù)上下游水位、墻體材料和墻后填土土質(zhì)以及地下水位的變化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基的防滲排水不止相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。在消力池翼墻設(shè)2～3層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。凡具有防滲要求的縫都要求設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直止水和水平止水兩種。前者設(shè)在閘墩中間、邊墩與翼墻間以及上下游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在消力池與底板溫度沉降縫、翼墻與消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。止水采用止水銅片加瀝青油毛氈。計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行計(jì)算。（1）地基有效深度的計(jì)算。L0—地下輪廓的水平投影長度，L0=6×2+15=27（m）S0—地下輪廓的鉛直投影長度，S0=1+0.5+1.5+2.0+1.5+0.5+0.1=7.1（m）（2）分段阻力系數(shù)的計(jì)算。通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成15個(gè)典型段，如下圖4-2所示。阻力系數(shù)計(jì)算結(jié)果見下表4-15050275圖4-1滲流區(qū)域分段圖（單位：cm）75表4-1各滲流區(qū)段幾何參數(shù)和阻力系數(shù)表段號段別Si，S2m）Ti（m）Li備注進(jìn)口段0.4630進(jìn)出口段：內(nèi)部鉛直段：內(nèi)部水平段：內(nèi)部水平段000.50.0318內(nèi)部鉛直段0.50.0309內(nèi)部水平段0.55.50.2531內(nèi)部鉛直段0.0929內(nèi)部水平段000.0680內(nèi)部鉛直段0.0638內(nèi)部水平段0.7388內(nèi)部鉛直段0.0638續(xù)上表（10）內(nèi)部水平段000.0680（11）內(nèi)部鉛直段0.0929（12）內(nèi)部水平段0.55.50.2531（13）內(nèi)部鉛直段0.50.0309（14）內(nèi)部水平段000.50.0318（15）出口段0.10.4418總計(jì)2.7246各段水頭損失為：（3）當(dāng)進(jìn)出口處底板的埋深及板樁長度的總值較小時(shí)，進(jìn)出口段的水頭損失要修正，才能使結(jié)果與實(shí)際接近。進(jìn)、出口水頭損失值的修正進(jìn)、出口處修正系數(shù)β1按如下公式計(jì)算：其中：β1——阻力修正系數(shù)T/——齒墻底部至計(jì)算深度線的鉛直距離，mT——出水口至計(jì)算深度線的鉛直距離，mS——齒墻外側(cè)埋深，m進(jìn)口處T/=15.7m,T=16.7m,S=1.0m,將數(shù)據(jù)帶入上述公式計(jì)算得，所以進(jìn)口水頭損失應(yīng)予修正。以設(shè)計(jì)正向?yàn)槔M(jìn)口段水頭損失值應(yīng)修正為：=β1h1=0.5427×0.752=0.409m其中：h/1——修正后的進(jìn)口段水頭損失，mh1——修正前的進(jìn)口段水頭損失，m進(jìn)口段水頭損失減小值為：Δhl＝(1-β1)h1=(1-0.5427)×0.752=0.343m需要修正的水頭為：h2＝0.052m，h3＝0.0504m，h4＝0.413m,h2+h3=0.052+0.050=0.102〈Δhl，h/2=2h2=2×0.052=0.104m,h/3=2h3=2×0.0504=0.101mh/4=h4+Δhl-(h2+h3)=0.412+0.343-0.102=0.655m出口處T/=15.7m,T=15.8m,S=1.0m,將數(shù)據(jù)帶入上述公式計(jì)算得，修正系數(shù)β2為：所以出口水頭損失應(yīng)予修正。以設(shè)計(jì)正向出口段為例水頭損失值應(yīng)修正為：h/15=β2h15=0.6195×0.720=0.446m其中：h/15——修正后的出口段水頭損失，mh15——修正前的出口段水頭損失，m出口段水頭損失減小值為：Δh15＝(1-β2)h15=(1-0.6195)×0.720=0.274m需要修正的水頭為：h14＝0.052m，h13＝0.0504m，h12＝0.412m,h14+h13=0.052+0.0504=0.102〈Δh15h/14=2h/14=2×0.052=0.104，h/13=2h/13=2×0.0504=0.101h/12=h12+Δh15-(h14+h13)=0.412+0.274-0.102=0.584m修正后的計(jì)算結(jié)果見下表4-2表4-2各區(qū)段滲壓水頭損失計(jì)算表滲壓水頭損失（m）h1h2h3h4h5h6h7設(shè)計(jì)情況正向擋水修正前0.7520.0520.0500.4130.1510.1110.104修正后0.4090.1040.1010.6650.1510.1110.104反向擋水修正前0.5610.0390.0370.3070.1130.0820.077修正后0.3040.0770.0750.4870.1130.0820.077校核情況正向擋水修正前0.7950.0550.0530.4350.1600.1170.110修正后0.4320.1090.1060.6910.1600.1170.110反向擋水修正前0.6120.0420.0410.3340.1230.0900.084修正后0.3320.0840.0820.5310.1230.0900.084正常擋水正向擋水修正前0.2550.0180.0170.1390.0510.0370.035修正后0.1380.0350.0340.2210.0510.0370.035續(xù)上表滲壓水頭損失h8h9h10h11h12h13h14h15設(shè)計(jì)情況正向擋水修正前1.2040.1040.1110.1510.4130.0500.0520.720修正后1.2040.1040.1110.1510.5840.1010.1040.446反向擋水修正前0.8950.0770.0820.1130.3070.0370.0390.533修正后0.8950.0770.0820.1130.4340.0750.0770.331校核情況正向擋水修正前1.2690.1100.1170.1600.4350.0530.0550.759修正后1.2690.1100.1170.1600.6160.1060.1090.470反向擋水修正前0.9760.0840.0900.1230.3340.0410.0420.584修正后0.9760.0840.0900.1230.4740.0820.0840.362正常擋水正向擋水修正前0.4070.0350.0370.0510.1390.0170.0180.243修正后0.4070.0350.0370.0510.1970.0340.0350.151(4)計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值。各角點(diǎn)的滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水頭-此段水頭損失值計(jì)算結(jié)果列入表4-3表4-3各角點(diǎn)滲壓水頭滲壓水頭（m）H1H2H3H4H5H6H7H8設(shè)計(jì)情況正向擋水4.444.033.933.833.173.022.912.81反向擋水3.303.002.922.842.362.242.162.09校核情況正向擋水4.684.254.144.033.343.183.072.95反向擋水3.603.273.183.102.572.453.362.27正常擋水正向擋水0.980.95續(xù)上表滲壓水頭（m）H9H10H11H12H13H14H15H16設(shè)計(jì)情況正向擋水0.650.550.450反向擋水0.920.480.410.330校核情況正向擋水0.570470反向擋水0.530.460360正常擋水正向擋水0.540.510.470.420.220.190150（4）驗(yàn)算滲流逸出坡降（以設(shè)計(jì)正向?yàn)槔╅l底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降的計(jì)算①滲流出口處平均坡降按下計(jì)算為：=0.51〈②底板水平段平均滲透坡降為：經(jīng)過驗(yàn)算，出口處和水平處平均坡降滿足要求，不會發(fā)生滲透變形。校核情況和正常擋水情況比較結(jié)果見下表4-4表4-4滲流逸出坡降匯總表計(jì)算內(nèi)容計(jì)算情況水平坡降出口坡降J〔J〕結(jié)論J〔J〕結(jié)論設(shè)計(jì)情況正向擋水0.09（0.3～0.4）滿足0.446（0.6～0.7）滿足反向擋水0.07滿足0.331滿足校核情況正向擋水0.10滿足0.584滿足反向擋水0.07滿足0.362滿足正常擋水正向擋水0.03滿足0.151滿足經(jīng)過驗(yàn)算，各種情況下出口處和水平處平均坡降滿足要求，不會發(fā)生滲透變形。（1）作用。閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。（2）形式。常用的閘底板有平底板和鉆孔灌注樁底板。由于在平原地區(qū)軟地基上修建水閘，采用整體式平底板，由于是三孔閘總長為22.4m，可不設(shè)縫。（3）長度。根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘室底板長度為15m。（4）厚度。根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板厚度為1.0m。（1）作用。分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利的通過閘室。（2）外形輪廓。應(yīng)能滿足過閘水流平順、側(cè)向收縮小、過流能力大的要求。上、下游墩頭采用半圓形。其長度采用與底板同長。（3）厚度。中墩1.2m，邊墩1.0m。平面閘門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修門槽深0.2m，寬0.2m，主門槽深0.3m，寬0.8m。檢修門槽與工作門槽之間留1.5m的凈距，以便于工作人員檢修。（4）高度。用校核水位加安全超高來計(jì)算。H墩=H校+0.5=8.68+0.5=9.18（m）則確定墩頂高程為9.2m。由于擋水與泄水水位差較大，需要設(shè)置胸墻。胸墻的高度為4.0m，具體尺寸見下圖5-1。又由于上下游水位差較大，為了節(jié)省材料，內(nèi)河側(cè)墩頂高程為內(nèi)河校核水位和安全超高的和。H墩=H校+0.5=5.8+0.6=6.4（m）墩墻的布置見下圖5-1圖5-1墩墻結(jié)構(gòu)簡圖（單位：高程m，尺寸cm）閘門按工作性質(zhì)可分為工作閘門、事故閘門和檢修閘門；按材料性質(zhì)分為鋼閘門、混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門、弧行閘門等。工作閘門的基本尺寸為閘門高6m，寬6m，采用平面鋼閘門，雙吊點(diǎn)，滑動(dòng)支承。檢修閘門采用疊梁式，閘門槽深為20cm，寬為20cm。（1）根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊》，平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動(dòng)部分重量公式如下：G=0.012k支k材H1.65B1.85式中G—閘門活動(dòng)部分重量，tk支—閘門的支承結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，對于滑動(dòng)式支承取0.8，對于滾動(dòng)式支承取1.0，對于臺車式支承k材—閘門材料系數(shù)，普通碳素鋼制成的閘門為1.0，低合金鋼制成的閘門取0.8H—閘門高度，取6mB—閘門寬度，取6mG=0.012k支k材H1.65B1.85=0.012×1.0×1.0×61.65×61.85=6.35(t)則閘門自重為N=10×5.08=63.5（kN）（2）初估閘門啟閉機(jī)的啟門力和閉門力。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊》中的近似公式：FQ=（0.10～0.12）P+1.2GFW=（0.10～0.12）P-1.2G式中P—平面閘門的總水頭壓力，kN，計(jì)算簡圖見下圖5-2圖5-2平面閘門的總水頭壓力計(jì)算簡圖P=0.5(γh1+γh2）hb=0.5×（10×3.48+10×9.18）×5.7×6-0.5×42×10×6=1684.86FQ=0.10×1684.86+1.2×63.5=244.7（kN）FW=0.10×1684.86-1.2×63.5=92.3（kN）此時(shí)閘門門前水位為8.68m，為所需啟門力最大的時(shí)候，啟門力為244.7kN，閉門力為92.2kN，查《閘門設(shè)計(jì)手冊》，選用電動(dòng)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)型號為QPQ-2×160。工作橋是為了安裝和便于工作人員操作而設(shè)的橋。工作橋設(shè)置高程與閘門的尺寸及形式有關(guān)。由于是平面的閘門，采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)，閘門提升后不能影響泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計(jì)規(guī)范，工作橋設(shè)在工作閘門的正上方，用墩墻式排架支承。已知啟閉機(jī)基座寬為1674mm，再設(shè)0.65m的空間方便工作人員檢修，還有欄桿所占用的空間，則工作橋的總寬為：1.7+0.65×2+0.3+0.2=3.5（m）工作橋主梁采用雙L型梁結(jié)構(gòu)，主梁高0.7m，懸臂長0.65m，凈跨7.2m。每跨有四根橫梁，橫梁高度h=0.5m，寬度b=0.3m，其位置隨啟閉機(jī)的位置而定。工作橋設(shè)活動(dòng)鋪板，鋪板的厚度為0.08m，長度為1.56m。工作橋細(xì)部構(gòu)造圖見下圖5-3排架高度=閘門高+安全超高+吊耳高=6+0.5+0.5=7.0（m）排架采用墩墻式，其寬度=1.4+0.4×2+0.6=2.8（m）工作橋頂高程=下游閘墩高程+排架高度+工作橋高度=9.2+7.0+0.7=16.9（m）55圖5-3工作橋構(gòu)造圖（單位：cm）交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行。交通橋的位置根據(jù)閘室穩(wěn)定和兩岸等連接條件，布置在內(nèi)河側(cè)。交通橋標(biāo)準(zhǔn)：汽——10設(shè)計(jì)，掛——50校核；雙車道。橋面凈寬7m,兩側(cè)人行道各0.75m,欄桿各0.25m，所以交通橋面總寬9.0m?？缍葹?.0m，可用實(shí)心板橋。其具體尺寸見下圖5-4-7,7-圖5-4交通橋構(gòu)造圖（單位：m）檢修橋的作用為放置檢修閘門。橋?qū)?.0m，由鋼筋混凝土平板組成，平板厚12cm，其構(gòu)造見下圖5-52圖5-5檢修橋結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）①設(shè)計(jì)情況的選擇。水閘在使用的過程中可能出現(xiàn)各種不利的情況。本工程考慮完建無水、正向設(shè)計(jì)水位、正向校核水位、反向設(shè)計(jì)水位、反向校核水位、正向正常擋水等情況進(jìn)行閘室穩(wěn)定驗(yàn)算。包括地基承載力、地基不均勻系數(shù)、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。本次地震烈度按7度設(shè)計(jì)。②基本荷載組合。完建無水期和正常擋水、設(shè)計(jì)情況為基本組合；擋水校核情況為特殊組合。本閘為三孔閘，無分縫取整個(gè)閘室為單元進(jìn)行計(jì)算，需計(jì)算的荷載見下表表6-0荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷載水重靜水壓力揚(yáng)壓力土壓力地震荷載基本組合完建期√√正向擋水設(shè)計(jì)情況正常情況√√√√√反向擋水設(shè)計(jì)情況√√√√√特殊組合正向校核工況1√√√√√正向校核工況2√√√√√√反向校核√√√√√荷載主要是閘室和上部結(jié)構(gòu)自重。在計(jì)算中以三孔為一聯(lián)，省略一些細(xì)部的構(gòu)件重量，如：欄桿。力矩對閘底板上游端點(diǎn)所取。鋼筋混凝土重度采用25KN/m3；混凝土采用23KN/m3；水重度采用10KN/m3。自重荷載計(jì)算見下表6-1表6-1完建期無水荷載計(jì)算構(gòu)件名稱算式重力（kN)力臂（m）力矩（kNm）閘底板（1.5×1.0+3.0×1.0）×22.4100807.5756002×9.7×（3.14×0.62×0.5+5.3×3358.722.558564.72×6.9×（3.14×0.62×0.5+8.5×371410.4538811.3邊墩2861.52.958441.43139.510.4532807.8續(xù)上表工作橋〔（0.4×0.7×2+0.3×0.5×0.65×2）×21.4+0.5×0.3×1.4×12+0.08×1.4×（21.4-1.2×6）〕×695.684.53130.56橋墩（2.8×0.5×7.0+2×（0.5×0.5+1.3×0.5×0.3）×0.5）×25×41024.524.54610.34交通橋（7.0×0.4×22.4+2.0×0.5×22.4）212822344檢修橋0.3×2×22.4×25134.41134.4胸墻（0.5×0.75+0.5×1.0+0.25×3）×18731.253.232358.28啟閉機(jī)3.5×10×34.5472.563.5×3190.54.5857.25總計(jì)28124.94197961.1根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，下列式進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算，可得結(jié)論為：完建無水期的地基承載力能夠滿足要求，地基不會發(fā)生不均勻沉降。地基承載力公式為：偏心矩代入數(shù)值得： e=7.5-=-0.46m（前偏）基底應(yīng)力平均值［Pu］——地基承載力允許值，kPa地基承載力允許值［Pu］根據(jù)《土力學(xué)》利用以下公式計(jì)算過程如下：［Pu］=Pk+ηby(b-3)+ηdy0(d-0.5)Pk——地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPaηb、ηd——地基承載力修正系數(shù)，查《土力學(xué)》分別為0.5，2.2y——基礎(chǔ)底面以下土的天然重度，kN/m3取為20.0kN/m3γ0——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，kN/m3，取為20.0kN/m3b——基礎(chǔ)底面的寬度，大于6.0m時(shí)取為6.0m，d——基礎(chǔ)埋置深度，m。取為2.0［Pu］=90+0.5×20×（6-3）+2.2×20×（1.0-0.5）=142kPa經(jīng)驗(yàn)算地基承載力滿足要求，并且地基不會發(fā)生不均勻沉降。先計(jì)算上、下游水壓力、浮托力、滲透壓力、上下游水重，然后列表計(jì)算各項(xiàng)荷載及其力矩，最后算出偏心距和基底壓力。上游水平水壓力底板上游消力池與底板之間的縫中設(shè)有止水銅片，位于高程-0.8m處。上游水壓力分為三部分：止水銅片以上為P1，按靜水壓力考慮；止水銅片以下部分為P2、P3，由于滲流區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)的水壓力強(qiáng)度等于該點(diǎn)的水壓力強(qiáng)度（相對于下游水位）與滲透壓強(qiáng)之和，在止水以下的縫內(nèi)水流狀態(tài)可認(rèn)為是靜止的，所以，縫內(nèi)滲透壓強(qiáng)處處相等，其數(shù)值即為縫底這一點(diǎn)的滲透壓強(qiáng)，而縫內(nèi)靜止壓強(qiáng)按一般方法進(jìn)行計(jì)算。壓力分布圖如下：下游水平水壓力底板下游消力池與底板之間的縫中設(shè)有止水銅片，位于高程-0.8m處。下游水壓力也分為三部分：止水銅片以上為P4，按靜水壓力考慮；止水銅片以下部分為P5、P6，由于滲流區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)的水壓力強(qiáng)度等于該點(diǎn)的水壓力強(qiáng)度（相對于下游水位）與滲透壓強(qiáng)之和，在止水以下的縫內(nèi)水流狀態(tài)可認(rèn)為是靜止的，所以，縫內(nèi)滲透壓強(qiáng)處處相等，其數(shù)值即為縫底這一點(diǎn)的滲透壓強(qiáng)，而縫內(nèi)靜止壓強(qiáng)按一般方法進(jìn)行計(jì)算。上下游壓力分布圖如下圖6-1所示：P2P3P4P4P5P6圖6-1水平水壓力計(jì)算簡圖(1）計(jì)算水平水壓力正向擋水：上游水位8.44m，下游水位4.0m，底板厚1.0m，齒墻深1.0m上游水平水壓力p1=Y(H上+0.3)2×22.4H下+H5+0.5)+(H下+H6+2.0)]×1.5×22.4下游水平水壓力H下+H12+0.5)+(H下+H11+2.0)]×1.5×22.4其中：Y——水的容重，kN/m3H下——下游水深，mH上——上游水深，mH5——5點(diǎn)的滲透水頭，mH6——6點(diǎn)的滲透水頭，mH11——11的滲透水頭，mH12——12點(diǎn)的滲透水頭，m則H下=4.5m,H上=8.94m,H5=3.17m,H6=3.02m,H12=1.24m,H11=1.39m,考慮到P2、P5可以相互抵消，則可直接計(jì)算（P2-P5）將數(shù)據(jù)代入公式得，P1=9562.29kNP2-P5）=86.46kN，P3=2971.92kN，P4=2580.48kN，P6=2373.84kN同理計(jì)算設(shè)計(jì)反向，校核正、反向，正常擋水時(shí)的水平水壓力，各點(diǎn)的滲透水頭可查表4-3。計(jì)算結(jié)果見下表6-2表6-2水平水壓力計(jì)算表計(jì)算情況計(jì)算公式水平水壓力力臂力矩設(shè)計(jì)情況正向擋水上游p10.5×10×9.242×22.49562.294.7845707.75p2-p510×（7.97-6.04）×0.286.46138.336p310×0.5×（8.17+9.52）×1.5×22.42971.920.732169.502下游p40.5×10×4.82×22.42580.483.38515.584p610×0.5×（6.24+7.89）×1.5×22.42373.840.721709.165反向擋水下游p610×0.5×（4.42+6.03）×1.5×22.41219.682.83415.104p40.5×10×3.32×22.41755.60.711246.476上游p10.5×10×6.62×22.44878.723.919027.01p2-p510×（5.66-4.22）×0.264.51103.216p310×0.5×（5.86+7.24）×1.5×22.42200.80.721584.576校核情況正向擋水上游p10.5×10×9.482×22.410065.484.8648918.23p2-p510×（8.14-6.15）×0.289.15142.64校核情況正向擋水續(xù)上表p310×0.5×（8.34+9.68）3027.360.732209.973下游p40.5×10×4.82×22.42680.483.38845.584p610×0.5×（6.35+7.79）2405.760.721732.147反向擋水下游p40.5×10×3.02×22.42.72721.6p610×0.5×（4.2+5.82）1683.360.711195.186上游p10.5×10×6.62×22.44878.723.919027.01p2-p510×（5.57-4.0）×0.2×22.470.34112.544p310×0.5×（5.77+7.15）2170.560.721562.803正常擋水正向擋水上游p10.5×10×7.32×22.45968.484.1324649.82p2-p510×（6.87-6.22）×0.229.1246.592p310×0.5×（7.07+8.52）2619.120.731911.958下游p40.5×10×5.82×22.43767.683.6313676.68p610×0.5×（6.42+7.97）2417.520.721740.614根據(jù)表4-3各角點(diǎn)滲壓水頭，畫出滲壓水頭圖，如下圖6-2所示計(jì)算結(jié)果見下表6-3l（a）設(shè)計(jì)正向滲透壓力簡圖29224（b）設(shè)計(jì)反向滲透壓力簡圖147307（c）校核正向滲透壓力簡圖2222723624（d）校核反向滲透壓力簡圖7 2r254517 2r25451「2「2（e）正常擋水滲透壓力簡圖表6-3滲透壓力計(jì)算表計(jì)算情況計(jì)算公式滲透壓力力臂力矩(kNm)設(shè)計(jì)情況正向擋水0.5×F1（2.91+3.02）×1.0×22.4F1664.160.5332.080.5×F2（2.81+1.6）×13×22.4×F26420.966.9144368.830.5×F3F3323.6814.494690.12校核情況續(xù)上表反向擋水0.5×（1.03+1.11）×1×2F1239.680.51122.240.5×（1.19+2.09）×13×22.4F24775.688.0938635.250.5×（2.16+2.24）×13×22.4F3492.87145.60正向擋水0.5×（3.18+3.07）×1.0×22.4F17000.5350.000.5×（2.95+1.69）×13×22.4F26755.846.9146682.850.5×（1.58+1.47）×1×2F3341.614.494949.78反向擋水0.5×（2.45+2.36）×1×2F1538.727811.440.5×（2.27+1.3）×13×22.4×F25197.928.0942051.170.5×（1.21+1.12）×1×2F3260.960.51133.09正常擋水正向擋水0.5×（1.02+0.98）×1×2F12240.5112.000.5×（0.95+0.54）×13×22.4F22169.446.914969.140.5×（0.51+0.47）×1×2F3109.7614.491590.42因?yàn)樯嫌卧O(shè)置胸腔，當(dāng)水位超過5.2m時(shí)，上游水重分為兩部分計(jì)算正向擋水：反向擋水：H上——上游水深，mH下——下游水深，m設(shè)計(jì)正向：上游水位為8.44m，水深8.94m，下游水位為4.0m，水深4.5m。G上1=3.1×18×8.94×10=4988.52（kN力臂L=1.55mG上2=5.7×18×1.0×10=1026（kN力臂L=3.60m×10.1×4.5×10=8181（kN力臂L=9.95m設(shè)計(jì)反向：上游水位5.8m，水深6.3m，下游水位2.5m，水深3.0m。×4.1×3.0×10=2214（kN力臂L=2.05m校核正向：上游水位為8.68m，水深9.18m，下游水位為4.0m，水深4.5m。G上1=3.1×18×9.18×10=5122.44（kN力臂L=1.55mG上2=5.7×18×1.0×10=1026（kN力臂L=3.6mG下=18×10.1×4.5×10=8181（kN）力臂L=9.95m校核反向：上游水位5.8m，水深6.3m，下游水位2.2m，水深2.7m。×4.1×2.7×10=2214（kN力臂L=2.05m正向擋水：上游水位6.5m，水深7.0m，下游水位5.0m，水深5.5m。G上1=3.1×18×7.0×10=3906（kN力臂L=1.55mG上2=5.7×18×1.0×10=1026（kN力臂L=3.60m力臂L=9.95m根據(jù)下游水位，計(jì)算下游水深，則建筑物排開水的重量即為浮托力的大小。設(shè)計(jì)正向下游水位為4.0m，水深為4.5m。F浮=（15×1.0+3.0×1.0）×22.4×10+10×4.5×（3.14×0.62+13.8×1.2+15×1.0）×2=6974.14（kN力臂L=7.5m。設(shè)計(jì)反向下游水位為2.5m，水深為3.0mF浮=（15×1.0+3.0×1.0）×22.4×10+10×3.0×（3.14×0.62+13.8×1.2+15×1.0）×2=6974.14（kN力臂L=7.5m校核正向下游水位4.0m，水深4.5mF浮=（15×1.0+3.0×1.0）×22.4×10+10×4.5×（3.14×0.62+13.8×1.2+15×1.0）×2=6974.14（kN力臂L=7.5m。校核反向下游水位2.2m，水深2.7mF浮=（15×1.0+3.0×1.0）×22.4×10+10×2.7×（3.14×0.62+13.8×1.2+15×1.0）×2=6974.14（kN力臂L=7.5m正常擋水下游水位為5.0m，水深為5.5mF浮=（15×1.0+3.0×1.0）×22.4×10+10×5.5×（3.14×0.62+13.8×1.2+15×1.0）×2=6974.14（kN力臂L=7.5m將計(jì)算的荷載匯總，計(jì)算力矩，力矩順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)，豎向力向上為負(fù)，向下為正；水平力向右為正，向左為負(fù)。結(jié)果見下表6-4、6-5、6-6、6-7（1）荷載計(jì)算表6-4設(shè)計(jì)情況正、反向荷載和力矩計(jì)算表正向擋水反向擋水豎向力水平向力力矩豎向力水平向力力矩28125197961.128124.97197961.1水重上游601511425.8111453.4113961.33下游818181400.9522144538.7浮托力-6974-52306.02-5993.42-44950.68滲透壓力-7409-49391.03-5508.16-45903.09水平水壓力上游止水9562.2945707.751219.683415.1止水3058.382307.841755.61246.48下游止水-2580.48-8515.58-4878.72-19027.01續(xù)上表止水-2373.84-1709.16-2265.31-1687.8總計(jì)279387666.35226881.6630290.79-4168.75209554.13（2）地基承載力和不均勻系數(shù)驗(yàn)算根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，下列式進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算，可得結(jié)論為：設(shè)計(jì)擋水時(shí)的地基承載力能夠滿足要求，地基不會發(fā)生不均勻沉降。設(shè)計(jì)正向：偏心矩代入數(shù)值得：e=7.5-=-0.62m（后偏）基底應(yīng)力平均值基底應(yīng)力分布不均勻系數(shù)=1.66<=2.0，滿足要求。設(shè)計(jì)反向：偏心矩代入數(shù)值得：e=7.5-=0.58m（前偏）基底應(yīng)力平均值基底應(yīng)力分布不均勻系數(shù)=1.61<=2.0，滿足要求。（3）抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算在水閘運(yùn)行期內(nèi)，當(dāng)閘室作用于地基的鉛直力較小而水平力達(dá)到某一限值時(shí)，閘室即沿地基表層滑動(dòng)。此時(shí)，可將作用力歸結(jié)為兩類：一類是滑動(dòng)力，主要水平向的水壓力；另一類是抗滑力，主要是底板與地基接觸面上的摩擦力和凝聚力。如滑動(dòng)力小于可能產(chǎn)生的最大抗滑力，閘室能保證穩(wěn)定，反之，就會產(chǎn)生滑動(dòng)。在驗(yàn)算閘室穩(wěn)定性時(shí)，以相鄰沉降縫之間的閘室段作為計(jì)算單元，本工程為三孔閘，作為計(jì)算單元。由于本閘是屬于二級水工建筑物，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)KC，按下式進(jìn)行計(jì)算。其中：ΣG——鉛直方向的作用力總和,kNΣP——水平方向的作用力總和，kN[Kc]——抗滑穩(wěn)定容許值，基本組合取為1.3f——摩檫系數(shù)，根據(jù)其地質(zhì)狀況取為0.35設(shè)計(jì)正向：=1.31>=1.3，滿足要求。設(shè)計(jì)反向：=2.54>=1.3，滿足要求。（1）荷載計(jì)算表6-5校核情況正、反向荷載和力矩計(jì)算表正向擋水反向擋水豎向力水平向力力矩豎向力水平向力力矩28125197961.128124.97197961.1水重上游6148.4411633.3811453.4113961.33下游818181400.951192.62444.83浮托力-6974.1-52306.02-5797.28-43479.61滲透壓力-7797.4-51982.63-5997.6-49995.7水平上游止水10154.6349060.87-4949.06-19139.55水壓力續(xù)上表止水3027.362209.97-2170.56-1562.8下游止水-2680.48-8845.582721.6止水-2405.76-1732.151683.361195.19總計(jì)27682.88095.75227399.8928976.09-4428.26204106.39（2地基承載力和不均勻系數(shù)驗(yàn)算校核正向：偏心矩代入數(shù)值得：e=7.5-=-0.71m（后偏）基底應(yīng)力平均值基底應(yīng)力分布不均勻系數(shù)=1.79<=2.0，滿足要求。校核反向：偏心矩代入數(shù)值得：e=7.5-=0.46m（前偏）基底應(yīng)力平均值基底應(yīng)力分布不均勻系數(shù)=1.45<=2.0，滿足要求。（3）抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算由于本閘是屬于二級水工建筑物，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)KC，按下式進(jìn)行計(jì)算。其中：ΣG——鉛直方向的作用力總和,kNΣP——水平方向的作用力總和，kN[Kc]——抗滑穩(wěn)定容許值，特殊組合Ⅰ取為1.15f——摩檫系數(shù)，根據(jù)其地質(zhì)狀況取為0.35設(shè)計(jì)正向：=1.20>=1.15，滿足要求。設(shè)計(jì)反向：=2.29>=1.15，滿足要求。表6-6正常擋水荷載和力矩計(jì)算表正向擋水豎向力水平向力力矩28124.94197961.1水重上游49329747.9下游999999490.05浮托力-7627.94-57209.58滲透壓力-2503.2-16171.56水平上游止水以上5997.624696.41止水以下2619.121911.96水續(xù)上表水壓力下游止水以上-3767.68-13676.68止水以上-2417.52-1740.61總計(jì)32924.82431.52245008.99（1）偏心矩代入數(shù)值得：e=7.5-=-0.06m（前偏）基底應(yīng)力平均值基底應(yīng)力分布不均勻系數(shù)=1.024<=2.0，滿足要求。（2）抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算由于本閘是屬于二級水工建筑物，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)KC，按下式進(jìn)行計(jì)算。其中：ΣG——鉛直方向的作用力總和,kNΣP——水平方向的作用力總和，kN[Kc]——抗滑穩(wěn)定容許值，基本組合取為1.3f——摩檫系數(shù)，根據(jù)其地質(zhì)狀況取為0.35=4.74>=1.3，滿足要求。（1）地震力計(jì)算Fi=ahξGEiαi/gah——水平向設(shè)計(jì)地震加速度代表值，根據(jù)設(shè)計(jì)烈度為7°,ah=0.1gFi——作用在質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值，ξ——地震作用效應(yīng)折減系數(shù)，這里取0.25GEi——集中在質(zhì)點(diǎn)i的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值，αi——質(zhì)點(diǎn)i的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)，g——重力加速度閘墩地震力：αi=1.5Fi=0.1×10×0.25×1.5×1373.714/10=490.26（kN力臂L=3.85m排架地震力：αi=3.0Fi=0.1×10×0.25×3.0×1024.5/10=76.84（kN力臂L=8.35m表6-6地震情況荷載計(jì)算正向擋水豎向力水平向力力矩28124.97197961.1水重上游6148.4411633.38下游818181400.95浮托力-6974.14-52306.02滲透壓力-7797.44-51982.63水平水壓力上游止水10154.6349060.87止水3027.362209.97下游止水-2680.48-8845.58止水-2405.76-1732.15地震情況490.292377.91排架76.84641.61總計(jì)27682.838662.88230419.41（2）地震情況偏心矩代入數(shù)值得：e=7.5-=-0.82m（后偏）基底應(yīng)力平均值基底應(yīng)力分布不均勻系數(shù)=1.97<=2.5，滿足要求。（3）抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算由于本閘是屬于二級水工建筑物，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)KC，按下式進(jìn)行計(jì)算。其中：ΣG——鉛直方向的作用力總和,kNΣP——水平方向的作用力總和，kN[Kc]——抗滑穩(wěn)定容許值，基本組合Ⅱ取為1.05f——摩檫系數(shù)，根據(jù)其地質(zhì)狀況取為0.35地震情況：橋的結(jié)構(gòu)已定，橋面寬3.5m?？v梁凈跨6700mm，縱梁長度三跨都是7200mm。縱梁高700mmm，寬度為400mm。橫梁截面為矩形，高度500mm，寬度為300mm；其位置由啟閉機(jī)機(jī)座的尺寸和吊點(diǎn)中心距決定。機(jī)墩在橫梁上現(xiàn)澆，一般做成框子形，機(jī)墩高300mm，寬度與所在的橫梁相同。綜合考慮橋面寬、縱梁梁勒間距、機(jī)座和起吊要求，確定工作橋平面布置簡圖如下圖7-1圖7-1工作橋平面結(jié)構(gòu)布置簡圖（單位：cm）活動(dòng)鋪板厚度為80mm，由橋面布置可知工作橋各跨中部活動(dòng)鋪板寬為1776mm，兩端部活動(dòng)鋪板寬1352mm。為了便于安裝，預(yù)制長度和預(yù)制寬度均比實(shí)際的長度和寬度少20mm，擬訂活動(dòng)鋪板預(yù)制長1540mm，寬度為430mm和330mm。這樣每跨中部布置（4×430）mm，其余邊跨布置（4×330）mm。欄桿柱截面為150mm×150mm，每跨內(nèi)設(shè)五根：欄桿截面為70mm×120mm。排家為墩墻式，高7000mm，截面尺寸為500mm×15000mm。挑出縱梁以外的板按懸臂板計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖7-2G147-475（ab）圖7-2懸臂板計(jì)算簡圖（單位：mm）（1）使用階段（持久狀況）懸臂板自重設(shè)計(jì)值：g1=1.05×0.5×（0.1+0.2）×1×25=3.9375（m）人群荷載：q1=1.2×2.5×1=3（kN）欄桿重設(shè)計(jì)值：G1=1.05×1.5×1.1=1.575（kN）懸臂板根部截面承載力計(jì)算γ0=1.0ψ=1.0M=0.5（g1+q1）l02+G1l1=0.5×6.9375×0.652+1.575×0.475=2.214（kNm）fc=10kN/mm2，fy=310kN/mm2，h0=200-30=170（mm）ρ=ξfc/fy=0.0092×10/310=0.03﹪<ρmin=0.15﹪（2）安裝狀況（短暫狀況）一個(gè)繩鼓重6.45kN，著地面積為350mm×350mm，將集中荷載盡量放在離縱梁遠(yuǎn)的位置，如圖7-2（b）所示懸臂板自重設(shè)計(jì)值：g1=1.05×0.5×（0.1+0.2）×0.8×25=3.152（m）人群荷載設(shè)計(jì)值：q1=1.2×2.5×0.8=2.4（kN）欄桿重設(shè)計(jì)值：G1=1.575×0.8=1.26（kN）繩鼓重設(shè)計(jì)值：1.1×6.45=7.10（kN）取設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ為0.95，根部截面承載力設(shè)計(jì)值為M=0.95×[7.1×0.225+1.26×0.475+（3.152+2.4）×0.652×0.5]=3.04（kNm）=0.0158ξ=0.0159ρ=ξfc/fy=0.0159×10/310=0.05﹪<ρmin=0.15﹪As=ρminbh0=0.0015×1000×170=255（㎜2）按構(gòu)造配筋。選用當(dāng)b=430mm時(shí)，As=ρminbh0=0.00152×430×60=39.23（㎜2）當(dāng)b=330mm時(shí)，As=ρminbh0=0.00152×330×60=30.10（㎜2）ф8@200mm為受力筋。Ф6@300mm為分布筋。如圖7-3所示o8@2006@3o圖7-3懸臂板配筋圖活動(dòng)鋪板長1540mm，凈跨4000mm，板厚為80mm，板寬有430mm和330mm兩種，取計(jì)算跨徑為1470mm。（1）使用階段（持久工況）板自重設(shè)計(jì)值：g=1.05×0.08×25×1=2.1（kN/m）人群荷載設(shè)計(jì)值：q=1.2×2.5×0.8=2.4（kN）M=1.378（kNm）=0.046ξ=0.047ρ=ξfc/fy=0.047×10/310=0.152﹪>ρmin=0.15﹪當(dāng)b=430mm時(shí)，As=ρminbh0=0.00152×430×60=39.23（㎜2）當(dāng)b=330mm時(shí)，As=ρminbh0=0.00152×330×60=30.10（㎜2）（2）檢修階段（短暫工況）重6.45（設(shè)計(jì)值為7.10kN）的繩鼓作用于跨中，計(jì)算簡圖如下圖7-4（b）所示：P/-1470-/-1470-147（a）使用階段（（a）使用階段跨中彎矩值M=0.95[（2.1+3）×1.472/8+7.10×1.47/4]=3.787（kNm）=0.126ξ=0.135ρ=ξfc/fy=0.135×10/310=0.435﹪>ρmin=0.15﹪當(dāng)b=430mm時(shí)，As=ρbh0=0.00435×430×60=112.23（㎜2）當(dāng)b=330mm時(shí)，As=ρbh0=0.00435×330×60=86.13（㎜2）208選配2ф8（As=100.6㎜2）。配筋圖見下圖7-5208-i560--i560-圖7-5活動(dòng)鋪板配筋圖橫梁與縱梁澆注在一起，與縱臉的連接為半固定狀態(tài)，計(jì)算內(nèi)力時(shí)可做簡化出來，計(jì)算正彎矩時(shí)按簡支考慮，計(jì)算負(fù)彎矩時(shí)按固定支座考慮。橫梁計(jì)算跨徑：l1=1400+300=1700（mm）l0=1.05×1400=1470（mm）取l0=1470mm。橫梁自重設(shè)計(jì)值：g1=1.05×0.3×0.5×25=3.9375kN/m機(jī)墩重設(shè)計(jì)值：g2=1.05×0.3×0.3×25=2.3625kN/m地腳螺栓傳來的設(shè)計(jì)力1.1Q3=1.1×56.12=61.73kN1.1Q4=1.1×76.13=83.74kN（1）正截面承載力計(jì)算。取受荷較大的橫梁進(jìn)行承載力計(jì)算，其他橫梁都照此配筋。圖7-6為其計(jì)算簡圖。由內(nèi)力計(jì)算得，在集中荷載計(jì)算點(diǎn)的截面，正彎矩最大M=10.96kNm；最大負(fù)彎矩發(fā)生在支座截面M1=10.55kNm。（a）求跨中彎矩（b）求支座彎矩圖7-6橫梁計(jì)算簡圖（單位：m）1）按最大正彎矩確定橫梁底部縱筋（b=300mm，h=500mm）=0.021ξ=0.0214ρ=ξfc/fy=0.0214×10/310=0.07﹪<ρmin=0.15﹪滿足構(gòu)造要求選用3ф16（As=603mm2）。2）按支座負(fù)彎矩確定橫梁頂部部受力筋=0.021ξ=0.021ρ=ξfc/fy=0.021×10/310=0.07﹪>ρmin=0.15﹪滿足構(gòu)造要求選用3ф16（As=603mm2）。（3）橫梁抗剪承載力計(jì)算。最大剪力設(shè)計(jì)值為V=4.63+75.99=80.62kN；選雙肢的ф8@200，則=182.29＞γdV=1.2×80.62=96.74kN橫梁配筋如圖7-73o163o163o163o16 圖7-7橫梁配筋圖（單位：mm）取受力大的一根底板進(jìn)行計(jì)算。（1）荷載統(tǒng)計(jì)縱梁自重設(shè)計(jì)值：g1=1.05×[0.7×0.4+0.5（0.1+0.2）×0.65]×25=9.4375kN/m欄桿重設(shè)計(jì)值：g2=1.05×1.5=1.575kN/m板重設(shè)計(jì)值：g3=0.7×0.08×25×1.05=1.47kN/m人群荷載設(shè)計(jì)值：q=1.2×2.5×1.75=5.25kN/m荷載設(shè)計(jì)值匯總：p=g1+g2+g3+q=17.89kN/m橫梁和機(jī)墩重設(shè)計(jì)值：G=1.05×（0.3×0.5×0.7+0.3×0.3×1）×25=5.12kN啟閉機(jī)傳到縱梁上的力的計(jì)算Q1=35.37kN、Q2=46.27kN為位于同一根縱梁，Q3=56.12kN、Q4=76.13kN到近支座距離為136mm，如下圖7-8所示圖7-8啟閉機(jī)傳給縱梁的力的計(jì)算簡圖（單位：m）R4=69.05kNR3=50.93kN橫梁傳給縱梁的集中設(shè)計(jì)力為G1=1.1R3+G=1.1×50.93+5.12=61.11kNG2=1.1R4+G=1.1×69.05+5.12=81.08kN計(jì)算跨度：l0=lc=6700+（250+250）=7200mml0=1.05ln=1.05×6700=7035mm0=7035mm。計(jì)算簡圖如下圖7-9所示。其中，圖7-9（a）為計(jì)算彎矩時(shí)的簡圖，圖7-9（b）為計(jì)算剪力時(shí)的計(jì)算簡圖。（a）縱梁計(jì)算簡圖（b）M圖（c）V圖圖7-9縱梁計(jì)算簡圖及內(nèi)力圖（2）內(nèi)力計(jì)算。結(jié)果示意圖為圖7-9。其中，圖7-9（b）為M圖，圖7-9（c）為V圖。（3）正截面承載力計(jì)算。估計(jì)需要雙排鋼筋，取a=70mm，則h0=630mm，h′f=150mm（平均）。b′f=1050mmMmax=368.21kN·m故屬第一類T型梁。ρ=ξfc/fy=0.115×10/310=0.371﹪>ρmin=0.15﹪As=ρbh0=0.00371×1050×630=2454.16（㎜2）選用8ф20（As=2513.6mm2）。（4）斜截面抗剪承載力計(jì)算（集中荷載產(chǎn)生的剪力占總剪力小于75﹪)。hw/b=480/400=1.2＜4.00.25fcbh0=0.25×10×400×630=630kN＞γdV=1.2×205.12=246.14kN尺寸滿足要求。0.07fcbh0=0.07×10×400×630=176.4<γdV=1.2×205.12=246.14kN需按計(jì)算配置橫向鋼筋。選雙肢Ф8@200的箍筋沿全梁布置，則Vcs=0.07fcbh0+1.25fyvAsvh0/s=176.4+0.001×1.25×2×210×50.3×630/200=259.58kN＞γdV=1.2×205.12=246.14kN理論上不用彎起鋼筋，但為了構(gòu)造要求一般要彎起兩根鋼筋。第一排彎起鋼筋的彎起點(diǎn)距離支座邊緣的距離為s1+h-a-a′=100+700-70-40=690mm，為了受力均勻一般彎起第二排鋼筋。（5）繪制圖。校核彎起鋼筋位置結(jié)果示于圖7-10。SMR46315<N圖7-10縱梁MR圖（6）橫梁與縱梁見解處附加箍筋計(jì)算F=G2=81.08kNM=Asv/（nAsvl）=655/（2×50.3）=6.51s=3b+2h1=3×400+2×（700-500-70）=1460mm綜合考慮，在橫梁的兩側(cè)1460mm的范圍內(nèi)縱梁箍筋增至雙肢ф8@100。（7）裂縫開展寬度的驗(yàn)算。圖7-11為標(biāo)準(zhǔn)荷載的作用下縱梁的計(jì)算簡圖，圖7-11（a）為恒載，圖7-11（b）為人群荷載；圖7-11（c）為啟閉機(jī)傳到縱梁上的力。55557035（a）恒載（b）人群荷載圖2552557035（c）啟閉機(jī)傳來的荷載圖7-11標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下縱梁的計(jì)