船閘閘室底板內(nèi)力計算_第1頁
船閘閘室底板內(nèi)力計算_第2頁
船閘閘室底板內(nèi)力計算_第3頁
船閘閘室底板內(nèi)力計算_第4頁
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文檔簡介

2011航道結(jié)構(gòu)專題作業(yè)航道結(jié)構(gòu)專題作業(yè)要求(2011)1、計算作用在塢室閘室結(jié)構(gòu)上的荷載,繪出閘室底板計算簡圖?;靥钔聊哿=10KN/m2,內(nèi)摩擦角為28度?;靥钔了现囟?9.5KN/m3,浮重度10KN/m3,地面活載3KPa。閘室結(jié)構(gòu)采用C25鋼筋混凝土。邊載根據(jù)回填土計算確定,按均勻布置考慮,單側(cè)邊載長度取閘室底板寬度的一半。解:1、閘室設(shè)計資料如下:閘室結(jié)構(gòu):C25鋼筋砼γ=25;回填土:凝聚力C=10,內(nèi)摩擦角為28°,水上重度,浮重度,水下內(nèi)摩擦角考慮折減,取26°;地面活荷載:q=3kpa。2、荷載種類結(jié)合本閘室實際情況,分析作用于閘室結(jié)構(gòu)上的荷載包括:(1)建筑物自重、水重及建筑物內(nèi)部或上部填料重;(2)土壓力;(3)靜水壓力;(4)揚壓力(滲透力和浮托力);(5)地面活荷載。3、閘室結(jié)構(gòu)受力計算本閘室為對稱結(jié)構(gòu),且荷載也關(guān)于軸線對稱,為簡化計算,取右半部分結(jié)構(gòu)進行計算。1)閘室自重閘墻:力臂:對點O的矩:底板自重:2)土壓力整體式閘室結(jié)構(gòu)為塢式結(jié)構(gòu),且閘墻的剛度較大,墻體產(chǎn)生的位移很小,不足以使土體產(chǎn)生主動破壞,此時可近似按靜止土壓力計算。為方便計算,靜止土壓力系數(shù)可采用主動土壓力系數(shù)的1.25~1.5倍,本例中取1.4倍。分析本閘室結(jié)構(gòu)邊界條件,利用無粘性土的庫倫理論計算主動土壓力,但由于回填土為粘性土,將粘聚力換算為內(nèi)摩擦角(即等代內(nèi)摩擦角),根據(jù)此閘墻邊界條件及相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗,內(nèi)摩擦角增大,粘性土的等代內(nèi)摩擦角為,水下內(nèi)摩擦角為。庫倫土壓力計算式如下:作用在墻背上,第n層土上、下端處單位面積上的土壓力強度、為:作用在垂直面上,第n層土上、下端處的水平分土壓力強度、為:作用在垂直面上,第n層土上、下端處的垂直分土壓力強度、為:以上式中:——第i層土的厚度,m;α——墻背與垂線的夾角,仰角為正,俯角為負;——第i層土的重度,;——第i層土的內(nèi)摩擦角,水上34°,水下32°;——填料與墻背的摩擦角,仰角采用0.5,水上、水下分別為17°、16°;——地面與水平面的角,為0。根據(jù)墻后水位及墻背面傾角的變化將土層分為三層(如圖所示),分別進行各土層的土壓力計算(閘室右端彎矩逆時針為正):第一層土:土壓力系數(shù):截面土壓力強度:第一層土沿x、y方向土壓力分量:力臂:對點0的矩:第二層土:土壓力系數(shù):截面土壓力強度:第二層土沿x、y方向土壓力分量:力臂:對點0的矩:第三層土:土壓力系數(shù):墻背豎直,考慮豎向力較小,令:截面土壓力強度:第三層土沿x、y方向土壓力分量:力臂:對點0的矩:各土層土壓力分布見下圖:綜上,考慮靜止土壓力系數(shù)與主動土壓力間的關(guān)系,土壓力的作用如下:3)靜水壓力截面靜水壓力強度(見下圖):各層靜水壓力沿x、y方向的分量及力臂:綜上,靜水壓力的總作用如下:對點0的矩:4)揚壓力(滲透力和浮托力)因為閘室為對稱結(jié)構(gòu),且荷載也對稱,所以只需計算浮托力。浮托力:5)邊載作用邊載根據(jù)回填土計算確定,按均勻布置考慮,單側(cè)邊載長度取閘室底板寬度的一半,即8m。4、閘室底板計算簡圖綜合3中荷載計算,得出閘室底板計算時受力總和,成果如下圖所示:水平力:豎直力:對點0的矩:底板均布力:邊載:2、用郭氏查表法計算題1閘室底板的內(nèi)力,已知地基變形模量E。=30000KN/m2,=0.3;梁高H=1.6m,梁的彈性模量,,梁的半長,地基按半無限彈性體假定。解:閘室結(jié)構(gòu)可按平面形變問題考慮,柔度指標為:利用郭氏法進行底板內(nèi)力計算時,將題1中所示的荷載作進一步變換:將邊載變換為五個集中力,其等間距布置,荷載布置圖如下:注:圖中1)均布力:當(dāng)全梁受均布荷載q時,各截面的內(nèi)力轉(zhuǎn)換公式為:計算成果表如下:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p7272747477818799121165-p=0.01*p*q-2.88-2.88-2.96-2.96-3.08-3.24-3.48-3.96-4.84-6.60-Q0-2.8-5.6-8.2-10.7-12.8-14.5-15.3-14.4-10.40Q=0.01*Q*ql0.000.901.792.623.424.104.644.904.613.330.00M9.69.59.18.47.46.34.93.41.90.60M=0.01*M*ql^2-24.58-24.32-23.30-21.50-18.94-16.13-12.54-8.70-4.86-1.540.002)集中力:當(dāng)梁上受集中荷載P時,各截面的內(nèi)力轉(zhuǎn)換公式為:注:在剪力的轉(zhuǎn)換公式中,正號對應(yīng)于右半梁上的荷載,符號對應(yīng)于左半梁上的荷載。計算成果如下表:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p129354250607390115156229-p22923181383-4-12-24-42-p1=0.01*p1*P/810.1412.2314.6817.4820.9725.5131.4640.1954.5280.04-p2=0.01*p2*P/810.148.046.294.542.801.05-1.40-4.19-8.39-14.68-p=p1+p2(kpa)20.2720.2720.9722.0223.7726.5630.0636.0046.1465.36-Q1-30481421293952-48-290Q2-3-6-8-10-11-11-11-10-9-50Q1=0.01*Q1*P-8.390.0011.1822.3739.1558.7281.09109.05145.40-134.21-81.090Q2=-0.01*Q2*P8.3916.7822.3727.9630.7630.7630.7627.9625.1613.980Q=Q1+Q2(kN/m)0.0016.7833.5550.3369.9089.48111.84137.01170.56-109.05-67.110M1-8-8-8-8-7-5-2-2620M2-8-8-7-6-5-4-3-2-100M1=0.01*M1*P*8-178.95-178.95-178.95-178.95-156.58-111.84-44.74-44.74134.2144.740M2=0.01*M2*P*8-178.95-178.95-156.58-134.21-111.84-89.48-67.11-44.74-22.370.0003)力偶:當(dāng)梁上受力偶荷載m時,各截面的內(nèi)力轉(zhuǎn)換公式為:注:力偶矩m以順時針轉(zhuǎn)向為正。在反力p和彎矩M的轉(zhuǎn)換公式中,正號對應(yīng)于右半梁上的荷載,符號對應(yīng)于左半梁上的荷載。計算成果如下表:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p1-26-2115-64194176133233-p2-26-30-34-38-42-48-56-69-99-128-p1=0.01*p1*m1/8^20.810.65-0.460.19-0.12-0.59-1.27-2.36-4.12-7.22-p2=-0.01*p2*m2/8^20.810.931.051.181.301.491.742.143.073.97-p=p1+p2(kpa)1.611.580.591.361.180.900.46-0.22-1.05-3.25-Q1-64-66-68-69-69-68-65-59-49-310Q2-64-61-58-54-50-46-40-34-26-160Q1=0.01*Q1*m1/815.8716.3716.8617.1117.1116.8616.1214.6312.157.690Q2=-0.01*Q2*m2/815.8715.1314.3813.3912.4011.419.928.436.453.970Q=Q1+Q2(kN/m)31.7431.4931.2430.5029.5128.2726.0423.0618.6011.650M1-42-48-55-62-69-76-82-89610620M2-42-36-30-24-19-14-10-6-3-10M1=0.01*M1*m183.3295.22109.10122.99136.88150.76162.66176.55-11.90-210.27-3.970M2=-0.01*M2*m283.3271.4159.5147.6137.6927.7719.8411.905.951.980M=M1+M2(kNm/m)166.63166.63168.61170.60174.57178.53182.50188.45-5.95-204.32-1.9804)邊載:當(dāng)梁受邊載S影響時,各截面的內(nèi)力轉(zhuǎn)換公式為:注:在剪力Q的轉(zhuǎn)換公式中,正號對應(yīng)于梁右邊的邊荷載,而負號對應(yīng)于梁左邊的邊荷載。根據(jù)前述將均布邊載近似變換為5個集中力,分別計算,然后疊加,計算結(jié)果如下列各表:邊載1:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p11214161718191812-4-41-p212108642-1-5-11-22-p1=0.01*p1*P'/82.532.953.383.593.804.013.802.53-0.84-8.65-p2=0.01*p2*P'/82.532.111.691.270.840.42-0.21-1.06-2.32-4.64-p=p1+p2(kpa)5.065.065.064.854.644.433.591.48-3.17-13.29-Q1-2.3-10.42.13.95.77.69.19.67.70Q2-2.3-3.4-4.3-5-5.5-5.8-5.8-5.6-4.8-3.20Q1=0.01*Q1*P'-3.88-1.690.683.546.589.6212.8315.3616.2013.000Q2=-0.01*Q2*P'3.885.747.268.449.289.799.799.458.105.400Q=Q1+Q2(kN/m)0.004.057.9311.9815.8719.4122.6224.8124.3118.400M1-4.5-4.7-4.7-4.6-4.3-3.8-3.1-2.3-1.4-0.50M2-4.5-4.2-3.8-3.1-2.9-2.3-1.7-1.1-0.6-0.20M1=0.01*M1*P'*8-60.77-63.47-63.47-62.12-58.07-51.32-41.86-31.06-18.91-6.750M2=0.01*M2*P'*8-60.77-56.72-51.32-41.86-39.16-31.06-22.96-14.85-8.10-2.700M=M1+M2(kNm/m)-121.54-120.19-114.78-103.98-97.23-82.37-64.82-45.91-27.01-9.450邊載2:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p1891011111195-4-25-p28765320-3-7-15-p1=0.01*p1*P'/81.691.902.112.322.322.321.901.06-0.84-5.28-p2=0.01*p2*P'/81.691.481.271.060.630.420.00-0.63-1.48-3.17-p=p1+p2(kpa)3.383.383.383.382.952.741.900.42-2.32-8.44-Q1-1.2-0.40.61.62.73.84.85.65.74.40Q2-1.2-2-2.6-3.2-3.5-3.8-3.8-3.7-3.2-2.10Q1=0.01*Q1*P'-2.03-0.681.012.704.566.418.109.459.627.430Q2=-0.01*Q2*P'2.033.384.395.405.916.416.416.255.403.540Q=Q1+Q2(kN/m)0.002.705.408.1010.4712.8314.5215.7015.0210.970M1-2.8-3-3-2.8-2.6-2.3-1.9-1.3-0.8-0.30M2-2.8-2.7-2.5-2.2-1.8-1.5-1.1-0.7-0.4-0.10M1=0.01*M1*P'*8-37.81-40.51-40.51-37.81-35.11-31.06-25.66-17.56-10.80-4.050M2=0.01*M2*P'*8-37.81-36.46-33.76-29.71-24.31-20.26-14.85-9.45-5.40-1.350M=M1+M2(kNm/m)-75.62-76.97-74.27-67.52-59.42-51.32-40.51-27.01-16.20-5.400邊載3:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p178899974-4-20-p27654320-3-6-12-p1=0.01*p1*P'/81.481.691.691.901.901.901.480.84-0.84-4.22-p2=0.01*p2*P'/81.481.271.060.840.630.420.00-0.63-1.27-2.53-p=p1+p2(kpa)2.952.952.742.742.532.321.480.21-2.11-6.75-Q11-0.20.61.42.33.244.64.63.50Q21-1.6-2.1-2.6-2.8-3.2-3.2-3.1-2.7-1.80Q1=0.01*Q1*P'1.69-0.341.012.363.885.406.757.767.765.910Q2=-0.01*Q2*P'-1.692.703.544.394.735.405.405.234.563.040Q=Q1+Q2(kN/m)0.002.364.566.758.6110.8012.1513.0012.328.950M1-2.4-2.5-2.4-2.3-2.1-1.8-1.5-1.1-0.6-0.20M2-2.4-2.3-2.1-1.8-1.6-1.3-1-0.6-0.3-0.10M1=0.01*M1*P'*8-32.41-33.76-32.41-31.06-28.36-24.31-20.26-14.85-8.10-2.700M2=0.01*M2*P'*8-32.41-31.06-28.36-24.31-21.61-17.56-13.50-8.10-4.05-1.350M=M1+M2(kNm/m)-64.82-64.82-60.77-55.37-49.96-41.86-33.76-22.96-12.15-4.050邊載4:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p156666652-3-14-p25543210-2-5-9-p1=0.01*p1*P'/81.061.271.271.271.271.271.060.42-0.63-2.95-p2=0.01*p2*P'/81.061.060.840.630.420.210.00-0.42-1.06-1.90-p=p1+p2(kpa)2.112.322.111.901.691.481.060.00-1.69-4.85-Q1-0.6-0.10.61.11.82.42.93.23.22.40Q2-0.6-1.1-1.51.9-2.1-2.3-2.4-2.3-2-1.30Q1=0.01*Q1*P'-1.01-0.171.011.863.044.054.905.405.404.050Q2=-0.01*Q2*P'1.011.862.53-3.213.543.884.053.883.382.190Q=Q1+Q2(kN/m)0.001.693.54-1.356.587.938.959.288.786.250M1-1.8-1.8-1.7-1.7-1.5-1.3-1.1-0.8-0.4-0.20M2-1.8-1.7-1.5-1.4-1.2-1-0.7-0.4-0.3-0.10M1=0.01*M1*P'*8-24.31-24.31-22.96-22.96-20.26-17.56-14.85-10.80-5.40-2.700M2=0.01*M2*P'*8-24.31-22.96-20.26-18.91-16.20-13.50-9.45-5.40-4.05-1.350M=M1+M2(kNm/m)-48.61-47.26-43.21-41.86-36.46-31.06-24.31-16.20-9.45-4.050邊載5:x00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91p144555431-3-11-p24433210-1-4-7-p1=0.01*p1*P'/80.840.841.061.061.060.840.630.21-0.63-2.32-p2=0.01*p2*P'/80.840.840.630.630.420.210.00-0.21-0.84-1.48-p=p1+p2(kpa)1.691.691.691.691.481.060.630.00-1.48-3.80-Q1-0.400.50.91.41.82.22.42.41.70Q2-0.4-0.8-1.1-1.4-1.6-1.8-1.9-1.8-1.6-1.10Q1=0.01*Q1*P'-0.680.000.841.522.363.043.714.054.052.870Q2=-0.01*Q2*P'0.681.351.862.362.703.043.213.042.701.860Q=Q1+Q2(kN/m)0.001.352.703.885.066.086.927.096.754.730M1-1.4-1.4-1.4-1.3-1.2-1-0.8-0.5-0.3-0.10M2-1.4-1.3-1.2-1.1-0.9-0.7-0.6-0.4-0.2-0.10M1=0.01*M1*P'*8-18.91-18.91-18.91-17.56-16.20-13.50-10.80-6.75-4.05-1.350M2=0.01*M2*P'*8-18.91-17.56-16.20-14.85-12.15-9.45-8.10-5.40-2.70-1.350M=M1+M2(kNm/m)-37.81-36.46-35.11-32.41-28.36-22.96-18.91-12.15-6.75-2.700綜上,將各荷載在同一截面上的作用效應(yīng)相互疊加得閘室底板內(nèi)力如下表閘室底板反力計算匯總表:x(m)00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91均布力-2.88-2.88-2.96-2.96-3.08-3.24-3.48-3.96-4.84-6.6-對稱集中力20.2720.2720.9722.0223.7726.5630.0636.0046.1465.36-對稱力偶1.611.580.591.361.180.900.46-0.22-1.05-3.25-對稱邊載15.065.065.064.854.644.433.591.48-3.17-13.29-對稱邊載23.383.383.383.382.952.741.900.42-2.32-8.44-對稱邊載32.952.952.742.742.532.321.480.21-2.11-6.75-對稱邊載42.112.322.111.901.691.481.060.00-1.69-4.85-對稱邊載51.691.691.691.691.481.060.630.00-1.48-3.80-反力疊加(kpa)34.2034.3833.5834.9835.1636.2535.6933.9329.4818.37-閘室底板剪力計算匯總表:x(m)00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91均布力0.000.901.792.623.424.104.644.904.613.330.00對稱集中力0.0016.7833.5550.3369.9089.48111.84137.01170.56-109.05-67.110.00對稱力偶31.7431.4931.2430.5029.5128.2726.0423.0618.6011.650對稱邊載10.004.057.9311.9815.8719.4122.6224.8124.3118.400對稱邊載20.002.705.408.1010.4712.8314.5215.7015.0210.970對稱邊載30.002.364.566.758.6110.8012.1513.0012.328.950對稱邊載40.001.693.54-1.356.587.938.959.288.786.250對稱邊載50.001.352.703.885.066.086.927.096.754.730剪力和(kN/m)31.7461.3290.73112.82149.42178.89207.68234.85260.95-18.66-2.830.00閘室底板彎矩計算匯總表:x(m)00.81.62.43.244.85.66.47.28ξ00.10.20.30.40.50.60.70.80.91均布力-24.58-24.32-23.30-21.50-18.94-16.13-12.54-8.70-4.86-1.540對稱集中力-357.90-357.90-335.53-313.16-268.43-201.32-111.84-89.48111.8444.740對稱力偶166.63166.63168.61170.60174.57178.53182.50188.45-5.95-204.32-1.980對稱邊載1-121.54-120.19-114.78-103.98-97.23-82.37-64.82-45.91-27.01-9.450對稱邊載2-75.62-76.97-74.27-67.52-59.42-51.32-40.51-27.01-16.20-5.400對稱邊載3-64.82-64.82-60.77-55.37-49.96-41.86-33.76-22.96-12.15-4.050對稱邊載4-48.61-47.26-43.21-41.86-36.46-31.06-24.31-16.20-9.45-4.050對稱邊載5-37.81-36.46-35.11-32.41-28.36-22.96-18.91-12.15-6.75-2.700彎矩和(kNm/m)-564.25-561.29-518.36-465.21-384.23-268.48-124.19-33.9629.46-168.9115.5603、地基按半無限彈性體假定,用鏈桿法計算題1閘室底板的內(nèi)力,荷載同上題,并分析不同地基模量對底板的內(nèi)力的影響。解:程序中各輸入數(shù)據(jù)符號意義:N基礎(chǔ)梁鏈桿數(shù);RL梁長(m);B梁寬(m);H梁高(m);VO地基的泊松比;V梁的泊松比;EO地基的彈模;E梁的彈模;PA(N)梁上集中力,向下為正;PC(N)梁上集中彎矩,右梁順時針為正;NO右梁最遠邊載編號;PA(NO)輸入(NO-N)個邊載。彈性地基梁計算圖式如下INPUT本閘室底板結(jié)構(gòu)計算基本參數(shù):NRL(m)B(m)H(m)581.001.60VOVEO(kN/m^2)E(kN/m^2)0.30.1673000020000000鏈桿處作用集中力:單位:kNPA(1)PA(2)PA(3)PA(4)PA(5)-6.4-6.4-6.4273.21-6.4鏈桿處作用集中彎矩:單位:kNmPC(1)PC(2)PC(3)PC(4)PC(5)000-86.530最大邊載編號:NO10邊載作用:單位:kNPA(6)PA(7)PA(8)PA(9)PA(10)168.8168.8168.8168.8168.8OUTPUT1IXXXXILEFTMIRIGHMI157.86836.167-503.308-503.308259.00036.875-400.253-400.253360.64937.906-192.456-192.456461.72438.577122.50635.97658.3705.2311.6741.674改變地基的彈性模量,將其代入程序中計算,得出在不同地基彈模下鏈桿各截面的內(nèi)力如下:令EO=3000kN/m^2,得出的結(jié)果為OUTPUT2IXXXXILEFTMIRIGHMI163.18839.493-557.834-557.834263.07639.423-446.516-446.516362.09338.808-224.209-224.209460.06837.543107.47820.9485-0.816-0.510-0.163-0.163令EO=300000kN/m^2,得出的結(jié)果為OUTPUT3IXXXXILEFTMIRIGHMI133.40420.877-269.353-269.353240.74125.463-204.200-204.200356.82835.517-61.872-61.872472.72145.451181.58295.052543.91727.4488.7838.783通過以上三組數(shù)據(jù)的對比,得知地基彈模對閘室底板內(nèi)力的分布情況有顯著影響,地基彈模較大時,底板內(nèi)力整體性較好、分布較均勻,能夠在很大程度上降低底板控制截面上的內(nèi)力值,這也正是進行地基處理的一個重要原因。4、分析作用在閘首結(jié)構(gòu)上的荷載,說明人字門閘首底板內(nèi)力計算方法。答:作用在閘首結(jié)構(gòu)上的荷載主要有:(1)建筑物自重、水重及建筑物內(nèi)部或上部填料重;(2)閘門、閥門及其他設(shè)備的重量;(3)土壓力;(4)靜水壓力;(5)揚壓力(滲透力和浮托力);(6)船舶荷載;(7)活荷載;(8)波浪壓力;(9)水流力;(10)地震力;(11)其他。人字門閘首底板的內(nèi)力計算方法:船閘閘首結(jié)構(gòu)的輪廓形狀不規(guī)則,且承受的荷載較復(fù)雜,既有垂直于船閘縱軸線的橫向荷載,又有平行于船閘縱軸線方向的縱向荷載,其中還有由閘門傳來的較大集中荷載。因此,閘首的計算系屬空間問題,目前尚無精確的計算方法,通常是將空間問題簡化為平面問題,分段進行計算,即將邊墩和底板分別分段進行計算。在閘首上由于設(shè)置閘門門龕、輸水廊道、消能工等,閘首底板沿船閘縱軸線方向的斷面是變化的,它實際上為一個固定于閘首邊墩的變斷面的空間結(jié)構(gòu)。為簡化計算,一般將底板縱向劃分為幾個特征段,計入不平衡剪力,按平面問題進行分段計算,然后考慮整體影響,將各段所得的內(nèi)力進行調(diào)整。由于縱向有剛度較大的邊墩存在,閘首底板縱向變形很小,因此閘首底板計算以橫向為主。(1)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、剛度及跨度等因素劃分,人字閘門的閘首底板一般分為門前、門龕和支持段三段(圖4.1)。圖4.1人字閘門閘首底板特征段劃分b1—門前段、b2—門龕段、b3—支持段(2)不平衡剪力計算閘首底板在整體工作時,作用在其上的垂直力與地基反力是平衡的。閘首底板劃分為幾個特征段后,每段計算垂直力與該段地基反力處于不平衡狀態(tài),其示意圖見圖4.2:圖4.2分段計算的不平衡狀態(tài)為使獨立段處于平衡狀態(tài),須在分段的截面處計入不平衡剪力,其值按下式計算:式中:——不平衡剪力,kN;——閘首沿縱向按直線反力法計算所得的作用于該特征段上的地基反力,kN;——該特征段上的垂直力總和,kN。各特征段不平衡剪力值在閘首截面中按彈性力學(xué)方法進行分配。分配于邊墩截面abef上的不平衡剪力(圖4.3),可由下式計算:式中:——相應(yīng)特征段上邊墩截面上的不平衡剪力,kN;——邊墩和底板截面對y軸的慣矩,;——邊墩高度,m;——abcd截面對y軸的靜矩,;——abef截面對y軸的慣矩,。分配于底板上的不平衡剪力為:對于人字閘門閘首邊墩和底板也可分別按相應(yīng)特征段的總不平衡剪力的85%取值和15%取值。不平衡剪力在閘首橫斷面上的分布,通常以集中力的方式作用于兩邊墩的中點上,以均布力的方式作用于整個底板上。圖4.3邊墩不平衡剪力計算圖當(dāng)荷載確定后,各特征段得底板內(nèi)力,可按一般彈性地基梁方法計算,同整體式閘室底板的內(nèi)力計算。(3)橫向荷載的分配對于人字閘門的閘首,在閘首的支持段作用有閘門推力。閘門推力的橫向分力沿閘首長度按以下辦法分配:將閘門推力的橫向分力沿邊墩高度分為若干集中力,每個集中力按角度沿邊墩自上而下的擴散分布在一定的范圍內(nèi)(圖4.4)。通過閘首邊墩傳遞到單位長度底板上的橫向力T及其所產(chǎn)生的彎矩M(圖4.5)為:式中:——橫向力距閘首底板中心軸的距離,m;——橫向力在閘首底板處的分布長度,m。圖4.4人字閘門橫向推力沿高度分布圖4.5閘門推力的橫向分力矩沿閘首長度分布(4)內(nèi)力的調(diào)整為了更好的考慮底板的整體工作,對采用不平衡剪力調(diào)整各段荷載后,由此而計算出的各段內(nèi)力還須進行調(diào)整。對縱向斷面變化不大的閘首底板可采用加權(quán)平均法,進行底板內(nèi)力的調(diào)整。將各段求出的內(nèi)力值加權(quán)平均后得出的加權(quán)平均值與各段內(nèi)力值算術(shù)平均后,即得到該段的計算內(nèi)力值。即:式中:、——各調(diào)整后的計算彎矩和計算剪力值,kNm,kpa;、——各特征段單位條寬的彎矩和剪力值,kNm,kpa;、——閘首底板單位條寬的彎矩和剪力加權(quán)平均值,kNm,kpa。對于縱向斷面變化較大或有帷幕的閘首底板,各特征段內(nèi)力可按剛度進行調(diào)整。5、你認為通航建筑物尚有哪些問題有待進一步研究,談?wù)剣鴥?nèi)外渠化工程和通航建筑物的研究進展。答:通航建筑物尚有下列問題有待進一步研究:1)船舶過閘效率問題船閘一次過閘時間過長,嚴重影響客、貨的周轉(zhuǎn)量,例如三峽五級船閘單向過閘時間長達2小時,江蘇境內(nèi)6~7m的中低水頭船閘過閘時間甚至也達到40~50min。在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天,過閘效率就顯得尤為重要,因此很有必要對通航建筑物(主要包括廊道輸水系統(tǒng)、閘閥門的啟閉方式等)作進一步研究,與此同時也可探索出一套新的船閘管理運營方案,通過多方的改善

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