閘室的結(jié)構(gòu)計(jì)算

1、第一節(jié) 概述一、概念水閘是調(diào)節(jié)水位、控制流量的低水頭水工建筑物，主要依靠閘門控制水流，具有擋水和泄（引）水的雙重功能，在防洪、治澇、灌溉、供水、航運(yùn)、發(fā)電等方面應(yīng)用十分廣泛。二、水閘的類型按擔(dān)負(fù)的任務(wù)（作用）分：節(jié)制閘（攔河閘）：攔河興建，調(diào)節(jié)水位，控制流量。進(jìn)水閘（渠首閘）：在河、湖、水庫的岸邊興建，常位于引水渠道首部，引取水流。排水閘（排澇閘、泄水閘、退水閘）：在江河沿岸興建，作用是排水、防止洪水倒灌。分洪閘：在河道的一側(cè)興建，分泄洪水、削減洪峰洪、滯洪。擋潮閘：建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。沖沙閘：靜水通航，動(dòng)水沖沙，減少含沙量，防止淤積。排冰閘：在堤岸上建閘防止冬季冰凌堵塞。

2、按閘室結(jié)構(gòu)分（1）開敞式：閘室露天，又分為有胸墻；無胸墻兩種形式（2）涵洞式：閘室后部有洞身段，洞頂有填土覆蓋。（有壓、無壓）按操作閘門的動(dòng)力分（1）機(jī)械操作閘門的水閘（2）水力操作閘門的水閘三、水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（以平原區(qū)水閘樞紐為例）1、工程等別及建筑物級(jí)別平原區(qū)水閘樞紐工程是以水閘為主的水利樞紐工程，一般由水閘、泵站、船閘、水電站等水工建筑物組成，有的還包括涵洞、渡槽等其它泄（引）水建筑物，應(yīng)根據(jù)水閘最大過閘流量及其防護(hù)對(duì)象的重要性劃分等別。其中水工建筑物的級(jí)別應(yīng)根據(jù)其所屬樞紐工程的等別、作用和重要性劃分。平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)表工程級(jí)別規(guī)模大（1）型大（2）型中型?。?）型小（

3、2）型最大過閘流量500050010001000100100200.5的砂土?xí)r，可采用彈性地基梁法計(jì)算。1.倒置梁法計(jì)算模型及基本假定以垂直水流方向截取的單寬板條作為計(jì)算對(duì)象，把閘室底板作為固支于閘墩的連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。即把閘墩作為底板連續(xù)梁的支座。假定：.地基反力在順?biāo)鞣较蛑本€分布 .地基反力在垂直水流方向均勻分布 .相鄰閘墩間無任何相對(duì)位移倒置梁法計(jì)算十分簡(jiǎn)便，但假定地基反力在橫向?yàn)榫鶆蚍植寂c實(shí)際情況不符，而且支座反力與閘墩鉛直荷載也不相等，故只能在小型水閘中采用。圖9-26 倒置梁法及反力直線分布法簡(jiǎn)圖 圖9-27 分離式底板接縫型式用偏心受壓公式計(jì)算縱向（順?biāo)鞣较颍┑鼗戳?。取橫向單

4、寬板條，按倒置連續(xù)梁計(jì)算內(nèi)力并進(jìn)行配筋。反力直線分布法計(jì)算模型及基本假定以垂直水流方向截取的單寬板條作為計(jì)算對(duì)象，把閘墩當(dāng)作底板的已知荷載進(jìn)行計(jì)算。假定 (a)地基反力在順?biāo)鞣较蛑本€分布。 (b)地基反力在垂直水流方向均勻分布。 (c)把閘墩當(dāng)作底板的已知荷載，閘墩對(duì)底板無約束，底板可以自由變形。大、中型水閘，當(dāng)?shù)鼗鶠橄鄬?duì)緊密度Dr0.5的砂土?xí)r，可用反力直線分布法計(jì)算。計(jì)算步驟用偏心受壓公式計(jì)算縱向（順?biāo)鞣较颍┑鼗戳?。取橫向單寬板條，計(jì)算不平衡剪力Q。*式中假定不平衡剪力Q的方向向下，如其計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，說明Q的實(shí)際方向向上。 對(duì)不平衡剪力進(jìn)行分配。不平衡剪力Q應(yīng)由閘墩和底板共同承擔(dān)。

5、 ，b=1m，對(duì)既定截面，Q/I是常數(shù)，與S（y）成正比，設(shè)閘墩和底板對(duì)應(yīng)的S（y）的面積分別為A1和A2，則閘墩和底板分擔(dān)的不平衡剪力分別為：Q1還要由中墩和縫墩按厚度再進(jìn)行分配，兩者分配的Q1和Q1分別為：計(jì)算作用在底板上的荷載分配給閘墩的不平衡剪力連同包括上部結(jié)構(gòu)的閘墩重力可示為集中力作用在梁上，將分配給底板的不平衡剪力轉(zhuǎn)化為均布荷載，則作用在底板梁上的均布荷載為：均布荷載q=q3+地基反力q4-水重q2-q1-Q2/2L。計(jì)算底板內(nèi)力并進(jìn)行配筋。彈性地基梁法計(jì)算模型及基本假定以垂直水流方向截取的單寬板條作為計(jì)算對(duì)象，按平面應(yīng)變的彈性地基梁，利用靜力平衡條件及底板與地基的變形協(xié)調(diào)條件，計(jì)

6、算地基反力和底板內(nèi)力。假定 (a)地基反力在順?biāo)鞣较蛑本€分布。 (b)地基反力在垂直水流方向呈彈性（曲線）分布，為待求未知數(shù)。 (c)把閘墩當(dāng)作底板的已知荷載，閘墩對(duì)底板無約束，底板可以自由變形。當(dāng)?shù)鼗鶠檎承酝粱駾r0.5的砂土?xí)r，可采用彈性地基梁法計(jì)算。圖9-28 閘底板結(jié)構(gòu)計(jì)算圖 計(jì)算步驟用偏心受壓公式計(jì)算縱向（順?biāo)鞣较颍┑鼗戳?。取橫向單寬板條，計(jì)算不平衡剪力Q。與反力直線分布法中相同。對(duì)不平衡剪力進(jìn)行分配。不平衡剪力Q應(yīng)由閘墩和底板共同承擔(dān)。與反力直線分布法中相同。計(jì)算作用在底板(彈性基礎(chǔ)梁)上的荷載分配給閘墩的不平衡剪力連同包括上部結(jié)構(gòu)的閘墩重力可示為集中力作用在梁上，將分配給底

7、板的不平衡剪力轉(zhuǎn)化為均布荷載，則作用在底板梁上的均布荷載為：均布荷載q=揚(yáng)壓力q3 -水重q2-底板自重q1-Q2/2L。此時(shí)地基反力的橫向分布為待求未知荷載。注意：規(guī)范7.5.4規(guī)定，當(dāng)采用彈性地基梁法時(shí)，可不計(jì)閘室底板的自重，但當(dāng)作用在基底面上的均布荷載為負(fù)值時(shí)，則仍應(yīng)計(jì)及底板自重的影響，計(jì)及的百分?jǐn)?shù)以使作用在基底面上的均布荷載值等于0為限度確定。注意：(a)如果計(jì)算對(duì)象包括直接擋土的邊墩，則側(cè)向土壓力、側(cè)向水壓力等引起的彎矩對(duì)彈性地基梁也有影響。在有些水閘工程設(shè)計(jì)中，從安全考慮，當(dāng)彎矩使梁內(nèi)力減小時(shí)，考慮彎矩計(jì)算值的50%，使梁內(nèi)力增加時(shí)，考慮彎矩計(jì)算值的100%。表7.5.5 邊荷載計(jì)

8、算百分?jǐn)?shù) 地基類別邊荷載使計(jì)算閘段底板內(nèi)力減小邊荷載使計(jì)算閘段底板內(nèi)力增加砂性土50100粘性土0100計(jì)算底板內(nèi)力并進(jìn)行配筋。 具體算法及其理論假定要適應(yīng)底板及地基的具體條件：.對(duì)于土基上的水閘的整體式平底板：(a)當(dāng)?shù)鼗蓧嚎s層（厚度為T）很厚（即厚度遠(yuǎn)大于梁的最大水平尺寸）時(shí)（T/L2）可將地基視為半無限彈性體進(jìn)行計(jì)算。(b)當(dāng)?shù)鼗蓧嚎s層較薄時(shí)（T/L0.25） 可按反力與地基變形成正比的文克爾假定（即基床系數(shù)法）進(jìn)行計(jì)算。(c)當(dāng)?shù)鼗蓧嚎s層厚度與梁的最大尺寸同量級(jí)時(shí)（T/L=0.252）可按有限深彈性地基梁用鏈桿法進(jìn)行計(jì)算。.對(duì)于巖基上水閘的整體式平底板的應(yīng)力分析，可按基床系數(shù)法計(jì)

9、算。這是因?yàn)閹r基彈性模量較大，其單位面積上的沉降變形與所受壓力之間的關(guān)系比較符合文克爾的假定。*文克爾假定下的基礎(chǔ)梁：假定地基單位面積上所受的壓力與該單位面積上的地基沉降成正比。按此假定，基底應(yīng)力值計(jì)算顯然未考慮基礎(chǔ)范圍以外的地基變形的影響，即邊荷載并不引起梁的內(nèi)力；同時(shí)，在文克爾假定下，當(dāng)全梁受均布荷載q時(shí)，地基反力也均勻分布，它的集度p就等于均布荷載集度q，因此基礎(chǔ)梁并不彎曲，梁截面上并不發(fā)生彎矩。具體計(jì)算時(shí)可以采用查表法，先計(jì)算出柔度系數(shù)然后查表（水工設(shè)計(jì)手冊(cè)（1）得彎矩系數(shù)，然后計(jì)算彎矩。*半無限深彈性地基梁：先計(jì)算出柔度系數(shù)然后查表（水工設(shè)計(jì)手冊(cè)（1）得彎矩系數(shù)，然后計(jì)算彎矩。需考慮全梁受均布荷載、梁上受彎矩荷載、梁上受集中荷載、集中邊荷載、均布邊荷載的情況。 *有限深彈性地基梁：先計(jì)算出柔度系數(shù)然后查表水閘設(shè)計(jì)（上冊(cè)），華東水利學(xué)院編得地基反力系數(shù)，然后計(jì)算彎矩。 在分析底板應(yīng)力時(shí)，底板自重q1的取值也應(yīng)根據(jù)地基的具體情況確定。新規(guī)范指出：“原規(guī)范規(guī)定，在分析底板應(yīng)力時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的地基情況，分別考慮底板自重對(duì)其應(yīng)力的影響，即在粘性土地基上，可采用底板自重的50%100%，在砂性土地基上可不計(jì)底板的自重。經(jīng)分析認(rèn)為，這種考慮方法是不夠全面的，因?yàn)樗l閘室底板絕大多數(shù)是挖埋式，底板自重遠(yuǎn)小于基坑開挖前的原壓荷載，由底板自重引起的地基沉降是