水闸计算书z(8)

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校核洪水位下荷载力矩计算表 表5-3-3

（对中心点A点求矩）

荷载名称 竖向力（kN） 向下 向上 水平力(kN) 向左 6243.4 3577.3 9820.7 向右 力臂（m） 3.45 6.85 4.22 力矩(kN·m) 顺时针 29820.4 26347.1 逆时针 6605 26382.1 闸室结构重力 43879 水重力 3851.4 上游水压力 下游水压力 浮托力 渗透压力 56374.合计 0 8643.6 479.9 16847.7 3534.8 3400.8 24263.4 939.6 1220.5 2140.1 0.18 1.37 0.36 9.75 0.25 0 3.33 643.9 439.4 4679 0 11324.7 1287.3 4212.0 73254.5 38486.4 34768.1(顺时针) 32110.6( ↓ ) 2）计算地基压力

Pmax?min7680.6( → ) ?G?M ?AW ＝

32110.634768.1 ?20?22.81732.8 ＝90.48 kN/m2 50.35 kN/m2

P?Pmax?Pmin2

?70.42k N/m 2

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基底不均匀系数

??Pmax?1.79?????2.0 Pmin3）校核洪水位情况下的抗滑稳定计算

首先根据下式计算值判别可能滑动的形式（表层滑动或深层滑动）：

Pkp?A?'Btg??2C?1?tg??

式中：?'——地基土的浮容重 kN/m3

B——底板顺水流方向的宽度，m； ?——地基土的内摩擦角； C——地基土的单位粘聚力，kPa； A——系数，一般取2.5； 将已知值代入上式得

Pkp?2.5??20.5?10??18?tg27??2??1?tg27??

＝240.8 (kN/m2)

因校核洪水位情况下Pmax＝90.48 kN/m＜240.8 kN/m，故不再验算地基深层滑动的稳定性，只须验算沿地基表层滑动的稳定性即可。按下式计算沿地基表层的抗滑稳定系数为

Kc?f?G??Kc? ?H2

2

Kc——抗滑稳定安全系数

f——闸基底板与地基土之间的摩擦系数，参考表4－8查得f＝0.4

?H——作用在闸室上的全部水平向荷载（kN） 由表4－9查得?Kc??1.25

Kc?0.4?32110.6?1.67??Kc??1.25

7680.6根据《水闸设计规范》，当闸室设有两道检修闸门或者只设一道检修闸门时，利用工作闸门与检修闸门进行检修时，应按照公式（7.3.16）进行抗浮稳定计算

Kf= ∑V /∑U （7.3.16）

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式中Kf——闸室抗浮稳定安全系数

∑V——作用在闸室上全部向下的铅直力之和（KN） ∑U——作用在闸室基底面上的扬压力之和（KN）

不论水闸级别和地基条件，在基本荷载组合条件下，闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.0；在特殊荷载组合条件下，闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.05。

综上所述，闸室地基满足抗浮抗滑要求

5.4 水闸结构计算

本设计底板采用整体平底板，整体平底板常用的计算方法是截面法，倒置梁法和弹性地基梁法。弹性地基梁法假定地基和底板都是弹性体，底板下的地基反力是未知数，考虑了底板变形和地基沉降的协调一致性，并可计入边荷载的影响，比较合理，适用于大中型水闸设计。本设计采用弹性地基梁法。

根据地质资料提供闸址处可压缩土层厚H=22.8，地基梁半长L=22.8/2=11.4m，H/L=2，因此可按半无限地基的弹性地基梁计算。

5.4.1 计算情况

底板计算分为完建期，设计水位情况和校核水位情况。

5.4.2 闸基的地基反力计算

1）完建期

σmax= 100.04 kpa (上游段） σmin = 92.41 kpa （下游段） 2）设计洪水情况

σmax= 86.18 kpa (上游段）

σmin= 54.70 kpa （下游段） 3）校核洪水情况

σmax= 93.29 kpa (上游段） σmin= 47.55 kpa （下游段）

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5.4.3 不平衡剪力分配

以闸门上游临水面为界，将闸室分为上、下游段，各自承担其分段内的上部结构重力和其它荷载。

一、不平衡剪力

对完建期，校核洪水情况分别进行计算。 ①完建期

A闸墩上游段及下游段

G1上=（0.5×3.14×0.82+3.2×1.6+0.3×1.2+2×1.6+0.5×3.14×0.62+3.4×1.6+0.3×0.8+2×1.2)×12×25＝5499.2 kN

则G1下=G1－G1上＝6254－5499.2＝10755.3 kN B底板

G2上＝[6.3×1.8+0.5×(2.5+1.5)×1.0]×22.8×25＝7603.8 kN 则G2下＝G2－G2上＝22515－76039.8＝14911.2 kN C公路桥

因其处于闸门下游，故G3上＝0，G3下＝1817.5 kN D工作桥

G4上＝G4下＝G4/2＝2446/2＝1223 kN E检修便桥

因其完全处于闸门上游，故G5上＝350 kN，G5下＝0

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F闸门

因其处上下分界线下游，故G6上＝0，G6下＝400 kN G启闭机

G7上＝G7下＝G7/2＝96/2＝48 kN 完建期上、下游段的地基反力为：

PF上＝0.5×(100.04+94.81)×6.3×22.8＝13994.1kN PF下＝0.5×(94.81+92.41)×13.7×22.8＝29240.0 kN 完建期不平衡剪力值的计算见表。

完建期不平衡剪力计算表 单位：kN

荷载名称 闸墩 底板 公路桥 结构 重力 工作桥 检修便桥 闸门 启闭机 上游段 5499.2 7603.8 0 1223 350 0 48 14724 -13994.1 729.9 729.9 下游段 10755.3 14911.2 1817.5 1223 0 400 48 29155 -29240.0 85 85 小计 16254.5 22515 1817.5 2446 350 400 96 43879 ? 地基反力 不平衡力 不平衡剪力 2）校核洪水情况

校核洪水情况时上、下游段各自承担的结构重力与完建期情况相同。 水重力：G上＝8643.6kN，G下＝3851.4kN

浮托力：F上=[3.3×6.3+0.5×(2.5+1.5)×3.3]×9.8×22.8＝6120.0kN(向上）则F下＝F－F上＝17327.8－6120.0＝11207.8kN（向上）

渗透压力：U上=0.5×(2.313+1.270)×6.3×9.8×22.8＝2521.8kN（向上） 则U下=U－U上=6935.6－2521.8＝4413.8kN（向上）

则上游段扬压力为F上+U上=6120.0+2521.8＝8641.8kN（向上）

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