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文本内容:
1.
321.
51.
61.
1.714资料的分析和处理
1.1水闸为节制闸，地处高朗乡石庄村东北，场区地层由第四系全新统轻粉质壤土、重粉质壤和粉细砂组成，地质结构为粘砂多层结构，地层分布较稳定上部土层结构较疏松，具中等一高压缩性，为中硬土，承载力标准值90-120kPa工程场区地貌单o元属黄淮冲洪积平原，整体上场区地形较平坦场区地震动峰值加速度为相
0.05g,当于地震基本烈度［度，场地类别为类场地闸室材料采用钢筋混凝土，V IIIC30垫层采用混凝土，厚闸门为平面钢闸门，扇，启闭机选用固定C
150.1m1160kN卷扬机台进口段包括进口护砌段和渐变段，总长出口段由消力池段和海125m漫段组成计算工况的选取
1.2闸室稳定计算只计算顺水流方向，主要考虑以下三种工况完建工况竣工期闸室上、下游均无水，仅考虑永久荷载及可变作1图灌溉工况的水平水压力示意图5-6灌溉工况下的水平水压力计算情况如下上游a
①止水以上水平水压力:
9.8x
0.5x
3.252x5=
258.8kN力臂力矩
1.4m,-
362.32kN•m
②止水以下水平水压力
9.8x
0.5x5x
0.8x
1.86+
1.73=
70.36kN力臂
0.1m,力矩7kN・m下游b灌溉工况下，下游无水，无水平水压力表水平水压力计算表5-5计算工况力臂力矩m kN«m水平水压力kN止水以上
372.
651.6-
596.24上游设计工况止水以下
250.
49.
121.05续表5-5计算工况力臂力矩m kN*m水平水压力kN下游
518.
421.
03534.0设计工况止水以上
474.
321.77-
839.55上游校核工况止水以下
274.
40.
127.4下游
411.
851.4-
362.32止水以上
258.
81.4-
362.32上游灌溉工况止水以下
70.
360.17下游———荷载汇总完建期1闸室上、下游均无水，仅考虑永久荷载表闸室自重表5-6荷载自重KN力臂m力矩kN・m荷载自重KN力臂m力矩kN・m闸门
491.
573.5闸墩
1822.
60.
25451.65闸底板
640.9200启闭机
18.
621.
527.93顶盖
721.5108砖墙
201.
61.
5302.4工作桥
4291.
5643.5排架
67.
71.
5101.55总计
3301.
441712.53设计工况2表设计工况荷载汇总5-7计算工况荷载名称竖向力水平力力矩kN kN kNm闸室自重
3301.
4401712.53上游
264.9—
728.4水重下游
566.5—-
708.2浮托力-
1599.85—0渗透压力-
527.24—-
400.7上止水以上—
372.65-
596.24水平游止水以下—
250.
4921.05下水压—-
518.
42534.0游力合计
2001.
75104.
721294.84校核工况3表校核工况荷载汇总5-8计算工况荷载名称竖向力水平力力矩kN kNkNm闸室自重
3301.
4401712.53水上游
301.7—
829.6重下游
611.1—-
768.9浮托力-
1717.45—0渗透压力-
601.72—-
457.3校核工况上止水以上—
474.32-
839.55游止水以下—
274.
427.4水平水压下游—-
411.
85664.7力合计
1899.
07336.
871168.48灌溉工况4表灌溉工况荷载汇总5-9计算工况荷载名称竖向力水平力力矩kNkNkNm闸室自重
3301.
4401712.53水上游
217.0—
596.9重下游———浮托力———渗透压力-
372.4—-
461.5灌溉工况上止水以上—
258.8-
362.32游止水以下—
70.367水平下水压————游力合计
3146.
04329.
161488.61应力计算
1.5本节制闸建设在土质地基之上，但是土质地基过于松软，易被剪切力破坏,又易于被压缩,从而产生压缩沉降，闸室的各个部分具有自身重力,在闸室建设、建成和运用时会有许多外部荷载的组合作用，在基本荷载或特殊荷载作用时，会导致沉降影，产生安全隐患，影响正常施工或使用各种沉降中最为危险的就是不均匀沉降，当产生不均匀沉降时，水闸整体会倾斜甚至倾覆，闸体结构也会发生断裂所以，在在本章水闸设计中，重中之重是计算地基的沉降为了将土质地基的压缩变形情况考虑充足，可要进行精密有效的计算，进而在众多水闸型式中选出满足安全要求的一种，合理安排施工程序，工程进度调度要满足要求，对地基要采取充分的处理措施此次设计中水闸为单孔过流，结构布置以及闸室受力都是均匀的，闸室段计算宽度为底板计算长度为基地应力的大小根据式进行计算LOm,
8.0m,
1.5至+吧pmP-15mm bL-bL2J其中，一作用在基底的所有竖向力的总和，ZG kN;ZM一所有外力对底板的底面中心点的力矩总和，kN・m;一闸室段的计算宽度，b LOm;—底板的计算长度，L
8.0mo不均匀系数的大小根据式（
1.6）进行计算n=—[〃]
1.6Gmin式中一基底压应力分布不均匀系数；]一基底压力分布不均匀系数的容许值[n基底应力以及不均匀系数的详细计算如下JW6X
1712.53
（1）完/ma建%期=J30L Z44G=
3301.442kN--
90.74K7/,VZM=
1712.53kN«mmin
50.435*85*8—联---------=
1.
7990.742设计工况ZG=
2001.75kN ZM=
1294.84kN・m_43987n讥00575-
25.87K/V6X
1294.84nmax-j--2115*n8==
1.705*
850.
4343.983校核工况ZG=
1899.07kN ZM=
1168.48kN«mpmax=一min「96O/+6X
1168.48_
51899.07V5*82-
25.91^5*8I2S..87n=-----=
2.
3059.60c灌溉工况4ZG=
3146.04kN ZM=
1488.61kN«mpmax=一~
50.74Kiyrmin6X
1488.
613146.04+_
96.40215*85*
825.91=
1.90一_
96.40表基底应力不均匀系数计算表5-
1050.74n[n计算工况EG kNEM kNmkN kNPmaxPmin完建期
3301.
441712.
5390.
7450.
431.
792.0设计工况
2001.
751294.
8443.
9821.
871.
702.0校核工况
1899.
071168.
4859.
6021.
912.
302.5灌溉工况
3146.
041488.
6196.
4050.
741.
902.0根据基底应力不均匀系数计算表可得，完建期、设计工况、校核工况以及灌溉工况的地基应力不均匀系数都能满足月（[川，即闸室不会发生不均匀沉降的事故，水闸整体不会会倾斜甚至倾覆，闸体结构也不会发生断裂，闸室的荷载均匀性满足要求，能够符合地基的沉降差的安全范围抗滑稳定计算
1.6土基上的抗滑稳定计算根据式（L7）进行计算
1.7其中鼠-抗滑稳定安全系数;闸室基底面的抗滑稳定安全系数，重粉质壤土，取f-.4;作用在基底的所有竖向力的总和，ZG-kN;水平方向的作用力的总和，EP-kN;抗滑稳定的具体计算步骤如下
①设计情况，EG=
2001.75kN,Z P=
2001.75kN〃K=--------------=
7.66r
0.4X
2005.
75.“c
②校核情104况.72，EG=
1899.07kN,Z P=
336.87kN〃2--------------=
2.25K=rC
0.4X
1899.07c
③灌溉情33况
6.8，7ZG=
3146.04kN,Z P=
329.16kN”〃K=--------------=
3.82rC
0.4x
3146.04将计32算
9.1结6果汇总为下表:表闸室抗滑稳定计算表5-11计算情况ZG kNIP kNKc[Kc]设计工况
2001.
752001.
757.
661.30校核工况
1899.
07336.
872.
251.10灌溉工况
3146.
04329.
163.
821.30根据闸室抗滑稳定计算表可以得知，设计工况、校核工况以及灌溉工况的闸室抗滑稳定安全系数都满足即闸室不会在水平力的作用下发生滑动，本Kc2[Kc],部分设计安全可靠地基承载力计算
1.7设计闸底板主要位于第
②层重粉质壤土，局部位于
③层重粉质壤土层中，承载力标准值—[P]=10UOkPa表闸室地基承载力验算表5-12验算工况Pmax kNPmin kNP~kN
1.2[P]kN完建期
90.
7450.
4370.
58120.00设计工况
43.
9821.
8734.
93120.00挡洪工况
59.
6021.
9142.
76120.00灌溉工况
96.
4050.
7473.
57120.00根据闸室地基承载力验算表可知，完建期、设计工况、校核工况以及灌溉工况的闸室地基承载力都能满足即闸室地基的土体不会被闸体PmaxVL2[P],P-[P],上的各种荷载及闸身自重破坏，即本部分设计安全可行用中的风荷载和人群荷载（）设计工况（设计水位）闸上游为十年一遇设计水位，下游为设计水位对2应水位（）校核工况（校核水位）闸上游为二十年一遇校核水位，下游为校核水位3对应水位（）正常蓄水工况（灌溉期水位）闸上游为灌溉水位，闸下无水4闸室布置
1.3闸墩平面轮廓
1.
3.1闸墩外形平面尺寸设计应考虑到过水时水流不会被过大的阻碍过流，能够平顺通过，同时，水闸的横向断面收缩幅度要小、能够通过满足要求的下泄流量,所以本水闸闸墩迎水面采用半圆形，下游离水面采用尖角型，闸墩顺水流方向长度选用与底板相同的尺寸，闸墩的厚度不仅要满足过闸室结构稳定的要求，还要8m使其与闸的整体外形相协调，参考《水工设计手册》（第七卷）闸孔净宽为时，3m边墩厚度应为取厚度为
0.8—
1.0m,
1.0m墩顶高程132水闸挡水时，闸顶高程应大于等于水闸最高挡水位、波浪计算高度与相应安全超高之和，波浪高度为水闸安全超高下限取最高挡水位为二十年一遇
0.2m,
0.7m,的校核水位故闸墩高度为墩顶高程为
4.10m,LOm,
51.30m门槽尺寸133在闸墩的水流较平顺部位设置工作闸门，其门槽宽深比取
1.6-
1.8o门槽宽闸门挡水高度为闸门净宽瓦为H
4.01m,
3.0m,故门槽宽倔+W=
0.
00350.05=
0.30m二二门槽深D WR.12m图闸墩平面轮廓图单位5-1mm闸室荷载
1.4闸室各部分自重
141、闸墩1规范中C30钢筋混凝土的重度在
2.4〜
2.5吨每立方米，取y=
2.4t/m3则闸墩重Gi=l x1x
0.5+
6.5x1-
0.12X
0.3+
0.5x
0.5x5x
2.4x
9.8x2=
1822.6kN,TI闸墩重心到底板底面中心点的距离为力矩为Li=
0.25m,
451.65kN•mo、闸门2根据闸门的实际工作性质,采用平面钢闸门,工作闸门基本尺寸取为高宽度取3m,采用整体平板钢闸门，双吊点，滚轮支承根据水闸金属结构特性技术表，闸3m门重5%闸门G2=49k N,力臂L2=l.5m力矩为
73.5k N・m孔口尺闸门埋件建设启门力单重门体型式寸Bx材料单重单重型式类别kN tHmt t手电螺杆式2x2Q235-B
43800.521平板钢闸门柴油螺杆式
2.3x
2.5Q235-B
4.
53800.521平板钢闸门重建3x3Q235-B54固定卷扬机
1601.9平板钢闸门固定卷扬机
3.5x
3.5Q235-B
1.
53.
51602.3平板钢闸门固定卷扬机4x
3.5Q235-B
6.
53.52x
1002.3平板钢闸门、启闭机3启闭机选用台固定卷扬机（单台启门力）,每台固定卷扬机重1160kN
1.9t,启闭机力臂力矩为G3=
18.62kN,L3=L5m,
27.93kN•m、闸室底板4闸室底板总宽顺水流方向长LOm,
8.0mo图闸室底板纵剖图（单位）5-2mm闸底板纵剖面积S=8x
0.6+（
0.8+
0.5）x
0.5x
0.5x2=
1.45m2闸底板总重G4=L45x5x
2.4x
9.8=
640.92kN力臂力矩为L4=0,
0、启闭机房砖墙5启闭机房外墙高取顺水流方向长宽厚度取砖墙容重为
2.8m,4m,4m,
0.25m,18KN/m3,因此G=（4+4）
0.25x
2.8x2x18=
201.6kN,力臂长L5=
1.5m力矢且为
302.4X5okN•mo、启闭机房顶盖6启闭机房顶盖自重及风雪荷载按计算,所以力臂为
4.5KN/n G6=
444.5=72kN,X X屋顶重心到底板上游端的距离，L6=
1.5m力矩为108kN・mo、工作桥7工作桥的尺寸如图5-3:图工作桥纵剖图（单位）5-3mm工作桥纵剖面积S=
4.7x
0.9+
0.3x4-
1.45x
0.3x2=
4.56m2工作桥的宽度不仅要满足启闭机布置的要求，在两侧应留有足够的操作宽度工作桥宽度取4m工作桥重力臂力矩为G7=
4.
5642.
49.8=429kN,L=
1.5m,
643.5kN fnX XX7o、排架8总共有根排架，且排架柱截面尺寸为高取安全加高
60.4m x
0.4m,3m
0.5-
1.0,故且围绕启闭机房又寸称分布，因此力臂G8=
0.4x
0.4x3x
2.4x
9.8x6=
67.7kN,L8=
1.5m力矩为
101.55kN・m表闸室自重表5-1荷载自重KN力臂m力矩kN・m闸门
491.
573.5闸墩
1822.
60.
25451.65闸底板
640.9200启闭机
18.
621.
527.93顶盖
721.5108徒墙
201.
61.
5302.4工作桥
4291.
5643.5排架
67.
71.
5101.55总计
3301.
441712.53水体自重计算
1.
4.1作用在水闸底板上的水重计算按其实际体积与重度计算水的重度一般为
9.81kN/m3,本河道非多泥沙河道，故不考虑含沙量对水重的改变底板顺水流方向长闸门位于上游侧处，底板计算宽度为闸孔净宽8m,
2.5m5m,3m水重计算如下正常蓄水位情况1上游水重
9.81x
49.25-
46.30x
2.5x3=
217.0kN力臂
2.75m,力矩
596.9kN・m下游水重，灌溉期下游无水，无水重设计工况2上游水重
9.81x
49.90-
46.30x
2.5x3=
264.9kN力臂
2.75m,力矩
728.4kN・m下游水重
9.81x
49.80-
46.30x
1.5x3=
566.5kN力臂力矩
1.25m,-
708.2kN,m校核工况3上游水重
9.81x
50.40-
46.30x
2.5x3=
301.7kN力臂
2.75m,力矩
829.6kN・m下游水重:
9.81x
50.10-
46.30x
1.5x3=
611.IkN力臂力矩
1.25m,-
768.9kN•m表水体自重表5-2计算工况水重KN力臂m力矩KN»m上游水
2172.
75596.9正常蓄位水下游水———位上游水
264.
92.
75728.4设计水位位下游水
566.
51.25-
708.2位上游水
301.
72.
75829.6校核水位位下游水
611.
11.25-
768.9位扬压力计算
1.
4.2浮托力计算1此次设计中水闸的底板高程为底板的底面高程为水闸的计v
46.30m,V
41.80m,算宽度为浮托力的详情计算如下5m,
①正常蓄水下游无水，无浮托力
②设计工况:
9.8x8x
4.0+
0.8+
0.5x
0.5x
0.5x2x5x l=
1599.85kN力臂力矩o o
③校核工况:
9.8x8x
4.3+
0.8+
0.5x
0.5x
0.5x2x5x l=
1717.45kN力臂力矩0表浮托力计算表5-3计算工况浮托力KN力臂m力矩KN・m正常蓄水———计算工况浮托力KN力臂m力矩KN・m设计工况
1599.8500校核工况
1717.4500渗透压力计算2根据第章渗透压力的计算，绘制出了渗透压力分布图，可以根据渗透压力3分布图来计算闸室底板的渗透压力，此次设计中水闸的底板长度为计算
8.0m,的宽度为渗透压力的详细计算如下5m渗透压力在闸室段为梯形，力臂的长度可以采用式口、式计算:
1.2+匕,,
1.10=---------H,213a+b
1.2其中小梯形的形心到长底边距离，m;-渗透压力的力臂长度，m;梯形的的短底边长度，a-m;梯形的长底边长度，b-m;一梯形的高，H mo
①正常蓄水:
9.8x
1.43+
0.47x8x
0.5x5=
372.4kN力臂:
1.25m力矩-
461.5kN・m
②设计工况
9.8x
2.11+
0.58x8x
0.5x5=
527.2妹N力臂:
0.76m力矩-
400.7kN•m
①校核工况
9.8x
2.41+
0.66x8x
0.5x5=
601.72kN力臂力矩:
0.76m-
457.3kN•m表渗透压力计算表5-4计算工况渗透压力力臂力矩KN mkN•m正常蓄水
372.
41.25-
461.5设计工况
527.
240.76-
400.7校核工况
601.
720.76-
457.3水平水压力计算
1.
4.3第章防渗设计中铺盖选用混凝土铺盖，闸室上、下游的水平水压力主要与其上、3下游的水位有关，上游的铺盖段与闸室段之间设有止水，水平止水片布置在距上面处因此在计算上游水平水压力时要分开计算，要计算止水片以上和止水片以
0.3m下两种情况水的重度为底板相邻沉陷缝为水压力根据式、
79.81kN/m,L5m,L3式计算
1.4止水片以上、Pi=H
1.3止水片以下L
1.4/1式中%一止水点点以上的上游水深P2，=]Pc+Pd”c m;、底板、点的扬压力强度，Pc Pd—c dkPa;—底板、两点间的垂直距离，C dm;fl/水平水压力的详细计算如下1设计工况图设计工况的水平水压力示意图5-4设计工况下的水平水压力计算情况如下上游
①止水以上水平水压力:
9.8x
0.5x
3.92x5=
372.65kN力臂力矩L6m,-
596.24kN•m
②止水以下水平水压力:
9.8x
0.5x5x
0.8x[
2.27+
3.8+
2.11+
4.6]=
250.49kN力臂
0.1m,力矩2L05kN・m下游水平水压力2x5=
518.42kN力臂力矩
1.03m,
534.0kN•m2校核工况图校核工况的水平水压力示意图5-5校核工况下的水平水压力计算情况如下上游a
①止水以上水平水压力:
9.8x0,5x
4.42x5=
474.32kN力臂力矩
1.77m,-
839.55kN•m
②止水以下水平水压力:
9.8x
0.5x5x
0.8x[
2.59+4,l+
2.41+
4.9]=
274.4kN力臂
0.1m,力矩
27.4kN・m下游b水平水压力:
9.8x
0.5x
4.92x5=
411.85kN力臂L13m,力矩
664.7kN・m3灌溉工况。
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