船閘第六章 船閘水工建筑物(8-10學(xué)時(shí))-(二、閘首、地基梁、防滲排水)2014-5-17

1、河海大學(xué)港海學(xué)院港航系河海大學(xué)港海學(xué)院港航系土基上，土基上，一般一般采用整體式。巖基上，常采用分離式。采用整體式。巖基上，常采用分離式。閘首的尺度，往往由布置需要決定的。閘首的尺度，往往由布置需要決定的。1）門(mén)前段：）門(mén)前段：2）門(mén)龕段（門(mén)庫(kù)段），）門(mén)龕段（門(mén)庫(kù)段），d：門(mén)龕深度(m) 一般為門(mén)厚加0.40.8m3）門(mén)后段（支持段），）門(mén)后段（支持段），底部寬度：底部寬度：頂部寬度：頂部寬度：土基上整體式，邊墩土基上整體式，邊墩空箱式空箱式底板常采用等厚底板常采用等厚臺(tái)階形底板臺(tái)階形底板空箱式空箱式底板底板巖基上，閘首分離式結(jié)構(gòu)，邊墩一般常用重力式（巖基上，閘首分離式結(jié)構(gòu)，邊墩一般常用重力式（

2、巖面較高時(shí)也可采用襯砌式或混合式巖面較高時(shí)也可采用襯砌式或混合式三峽船閘第三峽船閘第6閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu)閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu) 閘首底板厚閘首底板厚l底板厚度可取等于（1/31/4.5）邊墩的自由高度，但不應(yīng)小于其凈跨的（1/61/7），在粘性地基上取較大值，在砂性地基上可取小值。倒拱底板的拱厚一般取為口門(mén)寬度的（1/151/20），矢跨比一般為（1/71/10）。倒拱底板對(duì)邊墩的不均勻沉降對(duì)邊墩的不均勻沉降、相對(duì)水平位移相對(duì)水平位移和轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角相當(dāng)敏感，邊墩即使只產(chǎn)生較小的變位，也會(huì)使倒拱產(chǎn)生較大使倒拱產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力的附加內(nèi)力。因此，倒拱底板一般用于地基條件好，邊墩倒拱底板一般

3、用于地基條件好，邊墩高度不大的閘首。高度不大的閘首。失跨比失跨比：拱圈（或肋拱）的計(jì)算矢高s與計(jì)算跨徑l之比。（分離式，簡(jiǎn)單些，不再講述）（分離式，簡(jiǎn)單些，不再講述）船閘閘首計(jì)算特點(diǎn)船閘閘首計(jì)算特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)、荷載的空間性，決定了計(jì)算的復(fù)雜性。通常簡(jiǎn)化為平面）結(jié)構(gòu)、荷載的空間性，決定了計(jì)算的復(fù)雜性。通常簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題計(jì)算。問(wèn)題計(jì)算。2）兩個(gè)分開(kāi)：邊墩與底板分開(kāi)計(jì)算，縱向分段計(jì)算）兩個(gè)分開(kāi)：邊墩與底板分開(kāi)計(jì)算，縱向分段計(jì)算3）寬縫施工的閘首，需要校核邊墩橫向穩(wěn)定性）寬縫施工的閘首，需要校核邊墩橫向穩(wěn)定性閘首結(jié)構(gòu)的計(jì)算內(nèi)容：閘首結(jié)構(gòu)的計(jì)算內(nèi)容：1）閘首結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算包括：整整體抗滑、抗傾、抗浮、滲流穩(wěn)

4、定體抗滑、抗傾、抗浮、滲流穩(wěn)定性和地基承載力等驗(yàn)算性和地基承載力等驗(yàn)算。2）強(qiáng)度驗(yàn)算包括：邊墩強(qiáng)度、邊墩強(qiáng)度、底板強(qiáng)度、局部強(qiáng)度等驗(yàn)算底板強(qiáng)度、局部強(qiáng)度等驗(yàn)算。 3）沉降計(jì)算1 1、整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算、整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算（反映了空間性，考慮了橫向回填土摩擦力） 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計(jì)算： 式中： Kc ：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； V：作用于閘首上的垂直力總和，kN； U ：作用于閘首底板上的揚(yáng)壓力，kN； f ：閘首沿地基面的摩擦系數(shù)； H1、H2 ：作用于閘首上、下游端面的水壓力，kN； E1、E2 ：作用于閘首上、下端面的靜止土壓力，kN； Ep：作用于閘首下游端面埋深部分的抗力,kN,土基與埋置

5、不深的巖基可不計(jì)； Et ：邊墩背面與回填料間的摩擦力,kN,在粘性填土段可不計(jì)； kt ： 摩擦力折減系數(shù)：上、中閘首可取0.6，下閘首可取0.4； E ：邊墩背面的土壓力，kN； ：回填料與邊墩背面間的摩擦角，()，取=/2 。tgEkEtt2 1212()tpcVU fEEKHHEE一般采用分段法計(jì)算一般采用分段法計(jì)算1）門(mén)前段、門(mén)龕段的計(jì)算與閘室）門(mén)前段、門(mén)龕段的計(jì)算與閘室墻計(jì)算類似，計(jì)算豎向、橫向荷墻計(jì)算類似，計(jì)算豎向、橫向荷載作用下內(nèi)力；載作用下內(nèi)力；2）支持段（門(mén)后段）計(jì)算，考慮）支持段（門(mén)后段）計(jì)算，考慮巨大門(mén)推力作用，按獨(dú)立的墩墻巨大門(mén)推力作用，按獨(dú)立的墩墻計(jì)算抗滑穩(wěn)定、進(jìn)行

6、強(qiáng)度校核計(jì)算抗滑穩(wěn)定、進(jìn)行強(qiáng)度校核（門(mén)庫(kù)（門(mén)庫(kù)段）段）閘門(mén)推力閘門(mén)推力 式中 R閘門(mén)推力，kN； P作用于每扇閘門(mén)上的總水壓力,kN； 閘門(mén)與船閘橫軸線的夾角。 將閘門(mén)推力R分解為平行于船閘軸線的縱向分力E1及垂直于船閘軸線的橫向分力Ssin2PR2cosRS2sinRE1其它荷載其它荷載 支持墻還作用有門(mén)龕水壓力E2; 支持墻與門(mén)龕分縫間的水壓力E3; 支持墻與底板分縫間的揚(yáng)壓力E4; 土壓力和自重等荷載。 其中其中E E3 3、E E4 4為縫隙水壓力，為縫隙水壓力， 均應(yīng)乘以均應(yīng)乘以0.50.5的折減系數(shù)。的折減系數(shù)。 1*cosnEql*cos/ tan 2nSql其中 作用的縱向水平

7、力的總和， 為作用的橫向水平力的總和。 支持墻的抗滑穩(wěn)定性支持墻的抗滑穩(wěn)定性 式中： 作用于支持墻全部垂直力的總和,（包括墻底 縫內(nèi)的揚(yáng)壓力E4），KN； f 支持墻底面的摩擦系數(shù)，一般取 0.70.75； 作用于支持墻全部水平力的總和，kN E22()()RESRVfkcVRS（2 2）支持墻的強(qiáng)度計(jì)算）支持墻的強(qiáng)度計(jì)算 支持墻的強(qiáng)度計(jì)算，采用雙向彎曲受壓公式，墻底四角點(diǎn)應(yīng)力按下式計(jì)算： 式中： 支持墻底面的最大應(yīng)力， ， 為材料允許抗壓強(qiáng)度； 支持墻底的最小應(yīng)力， 0； F支持墻底面的面積，m2； Wx、Wz 支持墻底面對(duì)x、z軸的斷面模量，m3； Mx、Mz 分別為縱向水平力對(duì)x軸的力矩

8、和及橫向水平力、垂直力對(duì)z軸的力矩和，kNm。 zzxxminmaxWMWMFVmaxmin maxmin （3 3）帶形鋼筋）帶形鋼筋 當(dāng)支持墻不能獨(dú)立滿足水平抗滑穩(wěn)定要求時(shí)，則須設(shè)置當(dāng)支持墻不能獨(dú)立滿足水平抗滑穩(wěn)定要求時(shí)，則須設(shè)置縱向帶形鋼筋?？v向帶形鋼筋。帶形鋼筋所受的力可按下式計(jì)算： 式中 Eg 帶形鋼筋所受的力，kN； Em 閘門(mén)推力的縱向分力，kN； Ef 縫面上的縱向水壓力，kN； Es 作用于支持墻上門(mén)龕的縱向水壓力,kN； 折減系數(shù)，取為0.5； 作用于支持墻計(jì)算面以上的垂直力總和, kN； f 摩擦系數(shù)，取0.70.75； Kc支持墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，取為1.41.5。 當(dāng)

9、支持墻能夠獨(dú)立滿足水平抗滑穩(wěn)定時(shí)，則按構(gòu)造要求配置帶形鋼筋當(dāng)支持墻能夠獨(dú)立滿足水平抗滑穩(wěn)定時(shí)，則按構(gòu)造要求配置帶形鋼筋。cfsmgKfVEEEEV參見(jiàn)教材，參見(jiàn)教材，以及船閘設(shè)計(jì)參考資料。以及船閘設(shè)計(jì)參考資料。既然是局部?jī)?nèi)力，意味著要和整體內(nèi)力疊加后，校核強(qiáng)度。既然是局部?jī)?nèi)力，意味著要和整體內(nèi)力疊加后，校核強(qiáng)度。閘首廊道計(jì)算分段閘首廊道計(jì)算分段結(jié)構(gòu)、荷載的空間結(jié)構(gòu)、荷載的空間 性明顯。性明顯。橫向強(qiáng)度的驗(yàn)算是主要的。橫向強(qiáng)度的驗(yàn)算是主要的。分段法（水閘中，稱截條法）主要步驟分段法（水閘中，稱截條法）主要步驟a)縱向分段：縱向分段：b）不平衡剪力的計(jì)算和分配：）不平衡剪力的計(jì)算和分配：，（但沒(méi)有

10、滿足結(jié)構(gòu)段之間位移協(xié)調(diào)），（但沒(méi)有滿足結(jié)構(gòu)段之間位移協(xié)調(diào)）c)橫向荷載的分配：橫向荷載的分配：d)分段內(nèi)力計(jì)算：分段內(nèi)力計(jì)算：e) 內(nèi)力調(diào)整。內(nèi)力調(diào)整。1、閘首底板的縱向分段、閘首底板的縱向分段 閘首底板的特征段，一般可根據(jù)荷載、剛閘首底板的特征段，一般可根據(jù)荷載、剛度及跨度等因素劃分。底板的分段原則是度及跨度等因素劃分。底板的分段原則是使各特征段內(nèi)：使各特征段內(nèi)：a) 底板有大致相同的斷面；底板有大致相同的斷面；b) 邊墩的間距基本一致；邊墩的間距基本一致；c)作用荷載沿縱向變化較小；作用荷載沿縱向變化較小；分段數(shù)并不是越多越好分段數(shù)并不是越多越好!2、不平衡剪力的計(jì)算（反映豎向力、不平衡剪

11、力的計(jì)算（反映豎向力、縱向力的影響）縱向力的影響）整體來(lái)看，垂直力與地基反力是平衡的。各整體來(lái)看，垂直力與地基反力是平衡的。各段而言是不平衡的。在分割的截面上必然產(chǎn)段而言是不平衡的。在分割的截面上必然產(chǎn)生剪力以使各段保持平衡，生剪力以使各段保持平衡，此為不平衡剪力。此為不平衡剪力。 基底地基反力直線分布的假設(shè)基底地基反力直線分布的假設(shè)，（橫向因?yàn)椋M向因?yàn)閷?duì)稱荷載，均布；縱向不均布偏心受壓公式對(duì)稱荷載，均布；縱向不均布偏心受壓公式計(jì)算）計(jì)算）Qi = Ri Vi式中： Qi 不平衡剪力，kN； Ri 閘首沿縱向按直線反力法計(jì)算所得的 作用于該特征段上的地基反力，kN； Vi該特征段上的向下的

12、垂直力總和, kN； 包括自重、水重、浮托力、滲透壓力自重、水重、浮托力、滲透壓力。按彈性力學(xué)方法進(jìn)行分配，式按彈性力學(xué)方法進(jìn)行分配，式6-726-72；式中： QT相應(yīng)特征段上邊墩截面上的不平衡剪力，kN； Jy 邊墩和底板截面對(duì)y軸的慣矩，m4； H 邊墩高度，m； (Sy)abcd abcd截面對(duì)y軸的靜矩，m3。 (Jy)abef abef截面對(duì)y軸的慣矩，m4。 分配于底板上的不平衡剪力QH為： QH = Qi 2QTb)b) 人字閘門(mén)閘首，邊墩分配人字閘門(mén)閘首，邊墩分配85%85%和底板和底板15%15%；c)c) 邊墩集中力，底板分布力。邊墩集中力，底板分布力。 )J(21)S(

13、HJQQabefyabcdyYiT3、橫向荷載的分配、橫向荷載的分配擴(kuò)散、傳遞擴(kuò)散、傳遞水頭較高的船閘這種分配效應(yīng)更加明顯。水頭較高的船閘這種分配效應(yīng)更加明顯。中小水頭一般不考慮橫向荷載的分配。中小水頭一般不考慮橫向荷載的分配。集中力，考慮向集中力，考慮向下下45度擴(kuò)散效應(yīng)，度擴(kuò)散效應(yīng)，式中 hi橫向力Syi距閘首底板中心軸的距離，m；li 橫向力Syi在閘首底板處的分布長(zhǎng)度，m。 1nyiiiSTl1nyiiiiS hMl假定：橫向水壓力沿閘首長(zhǎng)度的分配，與邊墩假定：橫向水壓力沿閘首長(zhǎng)度的分配，與邊墩受彎扭時(shí)橫向受彎扭時(shí)橫向變形成正比變形成正比。注意注意1 1：這里是指水壓力合力點(diǎn)高程斷面：

14、這里是指水壓力合力點(diǎn)高程斷面 注意注意2:2:式中，角度單位是度式中，角度單位是度 不是弧度不是弧度5 5、內(nèi)力調(diào)整、內(nèi)力調(diào)整1 1）對(duì)縱向斷面變化不大的閘首閘底）對(duì)縱向斷面變化不大的閘首閘底Mc、Qc閘首底板單位條寬的彎矩和剪力加權(quán)平均值，kNm，kPa。bi 各段的長(zhǎng)度，m。Mip、Qip各特征段調(diào)整后的計(jì)算彎矩和計(jì)算剪力值，kNm，kPa；Mi、Qi各特征段單位條寬的彎矩和剪力值，kNm，kPa。iiCiiiCiM bMbQbQb2QQQ2MMMciipciip2 2）對(duì)于縱向斷面變化較大或有幃墻的閘首）對(duì)于縱向斷面變化較大或有幃墻的閘首底板底板3 3）當(dāng)橫向荷載進(jìn)行分配后，不再進(jìn)行內(nèi)力

15、）當(dāng)橫向荷載進(jìn)行分配后，不再進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整。調(diào)整。 ？4 4）對(duì)重要船閘應(yīng)進(jìn)行空間有限元分析、模）對(duì)重要船閘應(yīng)進(jìn)行空間有限元分析、模型試驗(yàn)型試驗(yàn)計(jì)算內(nèi)容：計(jì)算內(nèi)容： 分離式閘首的邊墩和底板應(yīng)分別進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算。橫向的抗滑、抗傾穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算；閘首的中間底板抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算；土基上分離式閘首邊墩沉降及邊墩傾斜驗(yàn)算；強(qiáng)度驗(yàn)算（底板及邊墩）6.4.3 分離式分離式閘閘首計(jì)算首計(jì)算三峽船閘第三峽船閘第6閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu)閘首加錨半襯砌或混合式結(jié)構(gòu) a)關(guān)鍵問(wèn)題是求得地基梁與地基之間的接觸應(yīng)力關(guān)鍵問(wèn)題是求得地基梁與地基之間的接觸應(yīng)力地地基反力，基反力，b)無(wú)限連續(xù)接觸轉(zhuǎn)化有限分段式接觸無(wú)限連續(xù)接觸

16、轉(zhuǎn)化有限分段式接觸呈臺(tái)階式分布；呈臺(tái)階式分布；(2)呈折線式分布；呈折線式分布；(3）也有用多項(xiàng)級(jí)數(shù)表示地基反力分布。）也有用多項(xiàng)級(jí)數(shù)表示地基反力分布。c)梁的靜力平衡，位移協(xié)調(diào)一致。梁的靜力平衡，位移協(xié)調(diào)一致。d)地基模型的合理選取地基模型的合理選取e) 邊載的影響不可忽視。邊載的影響不可忽視。1、連桿法、連桿法1）基本原理）基本原理鏈桿法鏈桿法受任意豎直荷載和力偶荷載的基礎(chǔ)梁，圖a所示；將全梁分為n個(gè)長(zhǎng)度為c的區(qū)段，每一區(qū)段中心安置一根豎直連桿與地基相連，圖b所示；為組成幾何不變體系，加一根水平連桿，水平連桿不受力；采用混合法計(jì)算時(shí)，各豎直連桿內(nèi)力為未知，梁的某一截面的豎直位移和轉(zhuǎn)角未知；

17、將豎直連桿切斷，在梁的左端另加一根豎直連桿控制豎直位移，再加一個(gè)剛臂控制轉(zhuǎn)動(dòng)，得到基本體系，如圖c所示；鏈桿法鏈桿法基本體系左端的水平連桿、豎直連桿和剛臂等同一個(gè)固端，因此這個(gè)基本體系就是一個(gè)懸臂梁，如圖d所示；比較基本系與原結(jié)構(gòu)在解除約束處的位移和附加約束處的力，可寫(xiě)出混合法的典型方程； 典型方程：典型方程：X111X212 +Xn1ny0 a10 1p0 X121X222 +Xn2n y0 a20 2p0 X1n1X2n2 + Xnnn y0 an0 n p0 X1 X2 Xn 0 0 P=0a1X1 a2X2 an Xn 0 0 M=0 每個(gè)位移條件的位移包含3個(gè)部分，一部分kiXi由各

18、未知力引起，第二部分（y0ak0 ）是由y0 和0引起，如圖e所示；第三部分kp是由梁上的外荷載引起的撓曲變形。 ki包括i處單位連桿力在懸臂梁k處產(chǎn)生的撓曲、以及地基k處 的沉陷（沉降），與地質(zhì)條件，及采用的地基模型有關(guān)。 最后兩個(gè)方程表示基本體系的兩個(gè)平衡方程，分別對(duì)應(yīng)著沿y0方向的約束力R0和沿0方向的約束力矩M0 ，等于零。因?yàn)榛倔w系是靜定的，故在每一個(gè)平衡條件中只包括多余的約束力和外荷載兩部分，未知位移 y0 和0引起的力不存在。2）船閘整體式對(duì)稱結(jié)）船閘整體式對(duì)稱結(jié)構(gòu)、對(duì)稱荷載下的簡(jiǎn)化構(gòu)、對(duì)稱荷載下的簡(jiǎn)化X111X212X313X414X515y01p0 X121X222X323

19、X424X525y02p0 X131X232X333X434X535y03p0 X141X242X343X444X545y04p0 X151X252X353X454X555y05p0 X1 X2 X3 X4 X5+V=0式中： X kk鏈桿的內(nèi)力； y0閘室軸線處固定截面的位移； k pk鏈桿切口處由于外荷載產(chǎn)生的相對(duì)變位鏈桿切口處由于外荷載產(chǎn)生的相對(duì)變位； V作用于半梁上的垂直力總和； kii點(diǎn)處在單位力作用下使鏈桿點(diǎn)處在單位力作用下使鏈桿k切口處產(chǎn)生的相對(duì)變切口處產(chǎn)生的相對(duì)變位。由位。由地基的彈性變形地基的彈性變形及及梁的撓度梁的撓度組成。組成。3）懸臂式閘墻結(jié)構(gòu)）懸臂式閘墻結(jié)構(gòu)4）雙鉸底

20、板式）雙鉸底板式力矩平衡方程，僅包含邊底板、閘墻下力矩平衡方程，僅包含邊底板、閘墻下連桿反力的貢獻(xiàn)，注意中間底板連桿對(duì)力矩項(xiàng)無(wú)影響，為零！連桿反力的貢獻(xiàn)，注意中間底板連桿對(duì)力矩項(xiàng)無(wú)影響，為零！2、懸臂梁的撓（、懸臂梁的撓（nao）度）度在常截面梁情況下，只考慮彎矩項(xiàng)，采用圖乘法 。梁上荷載產(chǎn)生撓度的影響梁上荷載產(chǎn)生撓度的影響：3、地基的沉陷、地基的沉陷-地基模型地基模型1)半無(wú)限地基半無(wú)限地基a)半平面無(wú)限地基半平面無(wú)限地基nikiikpp1ki由下式確定，即 式中 c 鏈桿間距； Fki由Xi單位力在Xk方向上引起的地基變位，可根 據(jù)不同的地基模型選用相應(yīng)公式計(jì)算； ki由Xi單位力所引起的

21、K鏈桿處梁的撓度，可由 結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求得； E0、E 分別為地基的變形模量及梁的彈性模量； 分別為地基的泊松比及梁的泊松比； x k與i之間的距離 23020(1)6(1)kiikkikikikiFvFEcEI0cacacaikiki3)(214ln1212ln222cxcxcxcxFki彈性半平面體沉陷公式b)半空間無(wú)限地基半空間無(wú)限地基2)半有限厚度地基半有限厚度地基目前常用的是平面問(wèn)題目前常用的是平面問(wèn)題3)文克爾地基又稱彈簧地基文克爾地基又稱彈簧地基（1）認(rèn)為地基只有正應(yīng)力，無(wú)剪應(yīng)力，相鄰（彈簧）點(diǎn)的沉降）認(rèn)為地基只有正應(yīng)力，無(wú)剪應(yīng)力，相鄰（彈簧）點(diǎn)的沉降與其他點(diǎn)的壓力無(wú)關(guān)；與其他點(diǎn)的

22、壓力無(wú)關(guān)；（2）不反映剪應(yīng)力傳遞、應(yīng)力擴(kuò)散，無(wú)法反映邊荷載效應(yīng)；）不反映剪應(yīng)力傳遞、應(yīng)力擴(kuò)散，無(wú)法反映邊荷載效應(yīng)；（3）缺點(diǎn)是基床系數(shù)與基底尺寸有關(guān)；）缺點(diǎn)是基床系數(shù)與基底尺寸有關(guān)；（4）地基模型參數(shù)少，便于分析，仍廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算。）地基模型參數(shù)少，便于分析，仍廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算。4)分層地基模型分層地基模型-值得在船閘中應(yīng)用！值得在船閘中應(yīng)用?。?）地基附加應(yīng)力，按半平面或半）地基附加應(yīng)力，按半平面或半空間無(wú)限地基計(jì)算空間無(wú)限地基計(jì)算（2）地基沉降等于沉降計(jì)算深度范）地基沉降等于沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)各計(jì)算分層在側(cè)限條件下的壓圍內(nèi)各計(jì)算分層在側(cè)限條件下的壓縮量之和。縮量之和。 5)地基模型的

23、選擇地基模型的選擇v筆者經(jīng)過(guò)驗(yàn)證建議，土基上底板筆者經(jīng)過(guò)驗(yàn)證建議，土基上底板:v當(dāng)當(dāng) H/L2時(shí)，可按半無(wú)限深的彈性地基梁法計(jì)算；時(shí)，可按半無(wú)限深的彈性地基梁法計(jì)算；v當(dāng)當(dāng) 0.25H/L2時(shí)，可按有限深的彈性地基梁法計(jì)算。時(shí)，可按有限深的彈性地基梁法計(jì)算。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)H/L范圍范圍*文克爾地基文克爾地基有限壓縮層地基有限壓縮層地基半無(wú)限地基半無(wú)限地基船閘水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范船閘水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范120.25/2水閘設(shè)計(jì)規(guī)范水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 132/2水工建筑物水工建筑物790.50.54.0*4*渠化工程渠化工程670.5渠化工程（第二版）渠化工程（第二版）792/2船閘設(shè)計(jì)船閘設(shè)計(jì)660.2

24、5/20.21.51.5渠化工程渠化工程660.25/20.4/23/23/2白寶生白寶生660.5/24/2丁行蕊丁行蕊280.25/20.21.51.5宰金珉宰金珉,宰金璋宰金璋730.5李龍昌、曲新華李龍昌、曲新華810.25/2025/24/24/2調(diào)查表明，調(diào)查表明，雙鉸式底板的閘墻，在墻后邊雙鉸式底板的閘墻，在墻后邊載作用下，呈向后傾斜的態(tài)勢(shì)。載作用下，呈向后傾斜的態(tài)勢(shì)。通道沉降、增建通道通道沉降、增建通道路基沉降對(duì)兩側(cè)建筑的影響路基沉降對(duì)兩側(cè)建筑的影響4、邊荷載、邊荷載-簡(jiǎn)稱邊載，邊為鄰近、周邊之意簡(jiǎn)稱邊載，邊為鄰近、周邊之意v在工程實(shí)際中考慮到砂基、粘性地基沉陷固結(jié)不同特點(diǎn)，為

25、在工程實(shí)際中考慮到砂基、粘性地基沉陷固結(jié)不同特點(diǎn)，為安全計(jì)，從可能的最不利情況出發(fā)，邊載采用兩個(gè)極限值，安全計(jì)，從可能的最不利情況出發(fā)，邊載采用兩個(gè)極限值，對(duì)底板增加彎矩取大值，反之取小值。對(duì)底板增加彎矩取大值，反之取小值。v當(dāng)采用彈性地基梁法時(shí)，應(yīng)考慮邊荷載的影響?？砂幢懋?dāng)采用彈性地基梁法時(shí)，應(yīng)考慮邊荷載的影響。可按表4-1-1的規(guī)定計(jì)及邊荷載計(jì)算百分?jǐn)?shù)。的規(guī)定計(jì)及邊荷載計(jì)算百分?jǐn)?shù)。地基類別地基類別邊荷載使內(nèi)力邊荷載使內(nèi)力減少減少邊荷載使內(nèi)力邊荷載使內(nèi)力增加增加邊載分布長(zhǎng)度邊載分布長(zhǎng)度水閘水閘規(guī)范規(guī)范砂性土砂性土50%100%地基梁長(zhǎng)度的地基梁長(zhǎng)度的1倍，倍，或可壓縮層厚度或可壓縮層厚度1.

26、2倍倍粘性土粘性土0%100%船閘船閘規(guī)范規(guī)范砂性土砂性土30%50%50%100%11.5倍閘底板半寬倍閘底板半寬粘性土粘性土20%30%70%100%v計(jì)算采用的邊荷載作用范圍可根據(jù)基坑開(kāi)挖及墻后土料回填計(jì)算采用的邊荷載作用范圍可根據(jù)基坑開(kāi)挖及墻后土料回填的實(shí)際情況研究確定，通?？刹捎脧椥缘鼗洪L(zhǎng)度的的實(shí)際情況研究確定，通?？刹捎脧椥缘鼗洪L(zhǎng)度的1倍或倍或可壓縮層厚度的可壓縮層厚度的1.2倍。倍。6.5.1 6.5.1 導(dǎo)航和靠船建筑物導(dǎo)航和靠船建筑物v導(dǎo)航和靠船建筑物型式：v（1）重力式導(dǎo)航、靠船建筑結(jié)構(gòu)；v（2）墩式、框架式導(dǎo)航、靠船建筑物；v（3）樁墩式、浮式、空箱式、扶壁式6.5

27、6.5 引航道上建筑物（略）簡(jiǎn)單介紹引航道上建筑物（略）簡(jiǎn)單介紹船閘引航道上的建筑物：有導(dǎo)航導(dǎo)航建筑物建筑物、靠船建筑物靠船建筑物以及護(hù)坡、護(hù)底護(hù)坡、護(hù)底等結(jié)構(gòu)。浮式導(dǎo)航墻： 適用于庫(kù)區(qū)或水深較大的河流中，預(yù)制施工進(jìn)度較快，對(duì)地基無(wú)要求。但操作麻煩，維護(hù)工作量大，容易受水流及風(fēng)向等自然因素的影響，船舶?？坎惶硐?。 v導(dǎo)航、靠船建筑物結(jié)構(gòu)型式的選擇：建筑物高度水位變化幅度材料來(lái)源施工條件使用要求地基土壤性質(zhì)等因素確定盡可能采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于施工、使用盡可能采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于施工、使用方便、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。方便、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。v導(dǎo)航和靠船建筑物設(shè)置要求：前沿做成垂直平整面，以利于船舶停

28、靠及系泊安全；當(dāng)引航道水位變幅較大時(shí)，可在靠船建筑物正面分層設(shè)置系船鉤；為施工方便，墩與墩間的距離，常布置為等間距；1525m;墩與墩間一般設(shè)有人行引橋供管理人員工作及船員上、下岸之用。尺度應(yīng)滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求；滿足系船、照明及信號(hào)裝置等布置要求。 護(hù)坡和護(hù)底的必要性：護(hù)坡和護(hù)底的必要性： 引航道的岸坡和底部，由于經(jīng)常受船閘泄水和溢洪時(shí)，由于經(jīng)常受船閘泄水和溢洪時(shí)水流的沖刷以及暴雨、風(fēng)浪及船行波的影響等，水流的沖刷以及暴雨、風(fēng)浪及船行波的影響等，容易造成岸坡崩塌，引起引航道泥沙大量淤積，阻礙船舶航行。因此靠近閘首附近的一段引航道的邊坡和底部，應(yīng)適當(dāng)加以保護(hù)。 6.5.2 護(hù)坡和護(hù)底護(hù)坡和護(hù)底

29、護(hù)坡和護(hù)底的型式：護(hù)坡和護(hù)底的型式：一般采用漿砌塊石；干砌塊石；混凝土塊體；草皮等護(hù)坡 護(hù)坡和護(hù)底的長(zhǎng)度：護(hù)坡和護(hù)底的長(zhǎng)度：在閘首外底部和輔導(dǎo)墻外鋪砌鋪砌30m左右長(zhǎng)度的護(hù)底；左右長(zhǎng)度的護(hù)底；護(hù)坡護(hù)坡結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)為25-40cm塊石塊石，下墊以下墊以10cm中石子和中石子和10cm黃砂黃砂；通常將漿砌塊石或干砌塊石護(hù)坡鋪至正常通航水位以上護(hù)坡鋪至正常通航水位以上0.5m左右左右，砌石岸坡以上至坡頂則可加鋪草皮保護(hù)以上至坡頂則可加鋪草皮保護(hù)。1、船閘的滲流、船閘的滲流船閘承受水頭差后，必將在地基及其兩側(cè)的回填土內(nèi)，產(chǎn)生船閘承受水頭差后，必將在地基及其兩側(cè)的回填土內(nèi)，產(chǎn)生滲透水滲透水流，簡(jiǎn)稱滲流。流

30、，簡(jiǎn)稱滲流。1）滲流的影響）滲流的影響a)滲透力降低建筑物滲透力降低建筑物的抗滑、抗傾、抗浮的的抗滑、抗傾、抗浮的整體穩(wěn)定性；整體穩(wěn)定性；b)引起地引起地基的基的滲透變形，引發(fā)事故；滲透變形，引發(fā)事故；因此，必須重視防滲與排水因此，必須重視防滲與排水2）船閘滲流特點(diǎn)）船閘滲流特點(diǎn)a)空間性：空間性：基底的縱向滲流；回填土的側(cè)向繞流；透水閘室的橫向基底的縱向滲流；回填土的側(cè)向繞流；透水閘室的橫向滲流。滲流。b）雙向性）雙向性(1)雙向水頭雙向水頭的船閘，顯然應(yīng)注意的船閘，顯然應(yīng)注意雙向防滲設(shè)計(jì)；雙向防滲設(shè)計(jì)；(2)透水閘室在灌泄水過(guò)程中，透水閘室在灌泄水過(guò)程中，相對(duì)于墻后排水管水位，會(huì)產(chǎn)生雙向相

31、對(duì)于墻后排水管水位，會(huì)產(chǎn)生雙向水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的雙向滲流。雙向滲流。c）不穩(wěn)定性）不穩(wěn)定性閘室在灌泄水過(guò)程中，水頭由最大閘室在灌泄水過(guò)程中，水頭由最大最小最小最大，并可能有正反水最大，并可能有正反水頭的變化。頭的變化。3 3）影響船閘滲流的因素：上下水位的可變性，可能的滲流路徑）影響船閘滲流的因素：上下水位的可變性，可能的滲流路徑（1 1）閘室底透水與否。）閘室底透水與否。透水閘底時(shí)，透水閘底時(shí)，閘首和閘室均為獨(dú)立的擋水建筑物，各自滲流，并互相有所影響?？v向、側(cè)向、橫向滲流，明顯空間性。（2）閘室墻后回填土的構(gòu)筑方式。如一側(cè)回填、一側(cè)凌空，呈非對(duì)稱性，將會(huì)影響擋水線閘

32、首的滲流，即使不透水閘室，應(yīng)注意橫向滲流。（3）岸側(cè)墻后通?；靥?，墻后水位由墻后排水管或浸潤(rùn)線決定。（4）河側(cè)墻后可能凌空，或少量回填，此時(shí)由下游或上游水位（壩上式）決定。填土寬度較大時(shí)，由墻后排水管、或由浸潤(rùn)線決定。（5)浸潤(rùn)線低于排水管，墻后水位由浸潤(rùn)線決定；浸潤(rùn)線高于排水管時(shí)，應(yīng)考慮排水管排水能力的影響。2、地基滲流變形及防治措施、地基滲流變形及防治措施1）流土）流土粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨(dú)移動(dòng)。粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨(dú)移動(dòng)。但在滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于但在滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于懸浮狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱

33、為流土。懸浮狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為流土。4 4）船閘閘首地下輪廓線）船閘閘首地下輪廓線 地下輪廓線，亦即閘基滲流的第一根流線：該線長(zhǎng)度稱為防滲長(zhǎng)度或滲徑長(zhǎng)度。b）雙向性）雙向性(1)雙向水頭雙向水頭的船閘，顯然應(yīng)注意的船閘，顯然應(yīng)注意雙向防滲設(shè)計(jì)；雙向防滲設(shè)計(jì)；(2)透水閘室在灌泄水過(guò)程中，透水閘室在灌泄水過(guò)程中，相對(duì)于墻后排水管水位，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于墻后排水管水位，會(huì)產(chǎn)生雙向水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的雙向水頭，短期內(nèi)產(chǎn)生往返的雙向滲流。雙向滲流。c）不穩(wěn)定性）不穩(wěn)定性閘室在灌泄水過(guò)程中，水頭由最大閘室在灌泄水過(guò)程中，水頭由最大最小最小最大，并可能有正最大，并可能有正反水頭的變化。反水頭的變化。2、地基滲

34、流變形及防治措施、地基滲流變形及防治措施1）流土）流土粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨(dú)移動(dòng)。但在粘性土中，土顆粒之間有粘著力，土顆粒不易單獨(dú)移動(dòng)。但在滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于懸浮狀態(tài)。滲流逸出處有可能將部分土體（土塊）頂起，使其處于懸浮狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為流土。這種現(xiàn)象稱為流土。防治流土的措施防治流土的措施（1）延長(zhǎng)滲徑，或降低滲流水頭，從而延長(zhǎng)滲徑，或降低滲流水頭，從而控制滲控制滲流坡降小于臨界值；流坡降小于臨界值；（2）可在逸出處鋪設(shè)）可在逸出處鋪設(shè)塊石等透水材料，作為塊石等透水材料，作為蓋蓋重，重，保護(hù)土壤的穩(wěn)定性保護(hù)土壤的穩(wěn)定性2）管涌）管涌對(duì)顆粒間粘

35、著力較小的無(wú)粘性土土壤，當(dāng)滲流坡降、滲流流對(duì)顆粒間粘著力較小的無(wú)粘性土土壤，當(dāng)滲流坡降、滲流流速大于一定數(shù)值時(shí)，小顆粒沿著滲流方向，通過(guò)孔隙被帶走，從速大于一定數(shù)值時(shí)，小顆粒沿著滲流方向，通過(guò)孔隙被帶走，從而孔隙增加，更大顆粒可能繼續(xù)被帶走。如此發(fā)展，孔隙不斷擴(kuò)而孔隙增加，更大顆?？赡芾^續(xù)被帶走。如此發(fā)展，孔隙不斷擴(kuò)大，最終使地基產(chǎn)生較大沉降、甚至塌陷，導(dǎo)致建筑物失事。這大，最終使地基產(chǎn)生較大沉降、甚至塌陷，導(dǎo)致建筑物失事。這種現(xiàn)象稱為管涌。種現(xiàn)象稱為管涌。管涌主要與滲透坡降、顆粒組成的不均勻系數(shù)有關(guān)。管涌主要與滲透坡降、顆粒組成的不均勻系數(shù)有關(guān)。防治管涌的措施防治管涌的措施（1）延長(zhǎng)滲徑，或

36、降低滲流水頭，延長(zhǎng)滲徑，或降低滲流水頭，控制滲透坡降控制滲透坡降（2）設(shè)置反濾層。）設(shè)置反濾層。沿滲流方向，顆粒由小變大排列的組合材沿滲流方向，顆粒由小變大排列的組合材料。料。3、船閘的防滲與排水布置、船閘的防滲與排水布置1）應(yīng)考慮的因素）應(yīng)考慮的因素（1）船閘結(jié)構(gòu)型式，主要是船閘結(jié)構(gòu)型式，主要是閘室透水與否？重點(diǎn)透水閘室！閘室透水與否？重點(diǎn)透水閘室?。?）船閘在樞紐中的位置，船閘在樞紐中的位置，壩上式！，還是壩下式？壩上式！，還是壩下式？（3）墩（墻）后墩（墻）后回填土回填土的高程、寬度，以及的高程、寬度，以及排水設(shè)施排水設(shè)施的布置的布置（4）地基的地基的水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件（土質(zhì)、土層

37、分布、以及不透水土層、（土質(zhì)、土層分布、以及不透水土層、承壓水的存在）承壓水的存在）（5）水頭大小）水頭大小2）應(yīng)遵循的原則）應(yīng)遵循的原則（1）先防后排，堵疏結(jié)合。）先防后排，堵疏結(jié)合。滲流方向而言，上游防滲堵截，下游滲流方向而言，上游防滲堵截，下游排水疏導(dǎo)。和諧精神！排水疏導(dǎo)。和諧精神?。?）防滲與減壓結(jié)合。）防滲與減壓結(jié)合。砂性土，以防滲為主，兼顧減壓；粘性土，砂性土，以防滲為主，兼顧減壓；粘性土，以減壓為主，一般不易產(chǎn)生滲流變形。以減壓為主，一般不易產(chǎn)生滲流變形。3）閘室為透水閘底的防滲布置）閘室為透水閘底的防滲布置（1）閘底縱向防滲）閘底縱向防滲(a)不透水鋪蓋。不透水鋪蓋。結(jié)合閘首上

38、游側(cè)回填、導(dǎo)航段不透水底板設(shè)置?？梢允钦惩恋热嵝越Y(jié)合閘首上游側(cè)回填、導(dǎo)航段不透水底板設(shè)置。可以是粘土等柔性材料，也可混凝土等剛性材料，分塊間設(shè)置止水。材料，也可混凝土等剛性材料，分塊間設(shè)置止水。(b)板樁板樁上游側(cè)板樁，上游側(cè)板樁，可起到減壓和防滲作用；可起到減壓和防滲作用；下游側(cè)板樁，下游側(cè)板樁，主要防滲，反而會(huì)增大滲透壓力！主要防滲，反而會(huì)增大滲透壓力！粘性土中，粘性土中，不宜打設(shè)板樁，以防在板樁與粘土間產(chǎn)生集中滲流。不宜打設(shè)板樁，以防在板樁與粘土間產(chǎn)生集中滲流?？梢夯纳靶酝林?，可液化的砂性土中，宜在基底四周圍打板樁，封閉底板下液化土。宜在基底四周圍打板樁，封閉底板下液化土。板樁可以采用

39、板樁可以采用鋼筋混凝土、鋼板樁鋼筋混凝土、鋼板樁等。也可采用粘性土、水泥土等等。也可采用粘性土、水泥土等防滲墻，防滲帷幕（巖基中）防滲墻，防滲帷幕（巖基中）(c)逸出處的反濾層逸出處的反濾層反濾層有反濾層有蓋重蓋重的作用、又有的作用、又有防止管涌的防止管涌的作用。作用。常有常有分層反濾層，混合反濾分層反濾層，混合反濾層或土工織物反濾層。層或土工織物反濾層。船閘承受水頭差，反濾層設(shè)船閘承受水頭差，反濾層設(shè)置要比一般反濾層考究些！置要比一般反濾層考究些?。?）回填土側(cè)向防滲）回填土側(cè)向防滲回填土，一般經(jīng)過(guò)碾壓處理。主要應(yīng)防止回填土與墩墻接觸處產(chǎn)生回填土，一般經(jīng)過(guò)碾壓處理。主要應(yīng)防止回填土與墩墻接觸

40、處產(chǎn)生集中滲流。集中滲流。(a)不允許有向回填土側(cè)的倒坡、或有突出部分不允許有向回填土側(cè)的倒坡、或有突出部分，防止回填土與墩墻，防止回填土與墩墻脫空脫空(b)刺墻，刺墻，僅在回填土區(qū)內(nèi)；僅在回填土區(qū)內(nèi)；(c)防滲墻防滲墻，兩側(cè)回填土是防洪堤的一，兩側(cè)回填土是防洪堤的一部分時(shí)，深度可達(dá)地基的恰當(dāng)高程。部分時(shí)，深度可達(dá)地基的恰當(dāng)高程。（3）閘室橫向防滲）閘室橫向防滲（a)齒墻：齒墻：延長(zhǎng)滲徑，增加抗滑穩(wěn)定性延長(zhǎng)滲徑，增加抗滑穩(wěn)定性（b)板樁：板樁：常設(shè)于滲流出口處常設(shè)于滲流出口處（c)反濾層反濾層（d)墻后排水管墻后排水管縱向縱向1：2001：500；下游出口高程高于下游檢修水位或最低通；下游出口

41、高程高于下游檢修水位或最低通航水位航水位0.51.0m；橫向位于后趾垂直面外側(cè)；橫向位于后趾垂直面外側(cè)23m，也有專家認(rèn)，也有專家認(rèn)為應(yīng)在第一破裂角以外（為應(yīng)在第一破裂角以外（45-/2)。對(duì)于雙向水頭的船閘，必要時(shí)可設(shè)置上、下兩層排水管，在排水對(duì)于雙向水頭的船閘，必要時(shí)可設(shè)置上、下兩層排水管，在排水管出口處設(shè)置可控制閥門(mén)，以防止高水時(shí)水流進(jìn)入墻后回填土內(nèi)。管出口處設(shè)置可控制閥門(mén)，以防止高水時(shí)水流進(jìn)入墻后回填土內(nèi)。4）閘室為不透水閘底的防滲布置）閘室為不透水閘底的防滲布置（1）壩下式?。蜗率?！由于船閘總滲徑長(zhǎng)度，遠(yuǎn)大于需要的防滲長(zhǎng)度。一般僅在回填土內(nèi)由于船閘總滲徑長(zhǎng)度，遠(yuǎn)大于需要的防滲長(zhǎng)度。

42、一般僅在回填土內(nèi)設(shè)置排水管或明溝。設(shè)置排水管或明溝。（2）壩上式）壩上式在閘室墻后填筑寬度較大的回填土體，并在回填土內(nèi)設(shè)置排水管，在閘室墻后填筑寬度較大的回填土體，并在回填土內(nèi)設(shè)置排水管，以減少作用在閘室墻上的水壓力。以減少作用在閘室墻上的水壓力。在墻后只填筑較窄的回填土體，而不設(shè)置排水設(shè)施。在墻后只填筑較窄的回填土體，而不設(shè)置排水設(shè)施。在閘室墻后可以不填筑回填土或者不填筑到頂，此時(shí)整個(gè)滲流水在閘室墻后可以不填筑回填土或者不填筑到頂，此時(shí)整個(gè)滲流水頭由位于壩軸線的下閘首承受。頭由位于壩軸線的下閘首承受。A、防滲鋪蓋：、防滲鋪蓋：長(zhǎng)度長(zhǎng)度一般采用設(shè)計(jì)水頭的23倍；防滲鋪蓋有柔性和剛性的兩種；粘性

43、鋪蓋適用于砂性土地基，混凝土鋪蓋適用于透水性較小的地基。鋪蓋的滲透系數(shù)與地基土滲透系數(shù)之比宜小于0.01。鋼筋混凝土鋪蓋厚度約為2050cm，一般采用C20混凝土。為適應(yīng)地基沉降，鋼筋混凝土鋪蓋應(yīng)用縱橫縫分塊，縫距可取1020米，縫內(nèi)設(shè)置止水。4、防滲與排水防滲與排水構(gòu)造構(gòu)造 自學(xué)為主自學(xué)為主B、防滲板樁、防滲板樁可采用鋼筋混凝土板樁，板樁厚度一般采用1530cm，入入土深度不小于土深度不小于2.5m2.5m，樁尖應(yīng)埋入不透水層一定深度。在粘性地基中，由于板樁打入后粘性土被切斷，板樁與粘土的接觸面比較光滑容易產(chǎn)生集中滲流，因此在這類地基中一般不宜采用板樁，可采用防滲墻。防滲墻。防滲墻是使用專用機(jī)具鉆鑿圓孔或直接開(kāi)挖槽孔，孔內(nèi)澆灌混凝土、回填黏土或其他防滲材料等形成連續(xù)的地下墻體。也可用灌注樁、旋噴樁、定噴樁等各類樁體連續(xù)形成防滲墻。C、齒墻齒墻 齒墻深度一般不大于2.0m，底寬不小于0.5m，巖基上齒墻較淺，一般嵌入新鮮巖層0.51.0m。D、排水管、排水管 墻后填土中的排水暗管，可采用塑料、鑄鐵、混凝土材料。預(yù)制混凝土管管徑一般為