水闸设计

内容发布更新时间 : 2024/12/23 17:04:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

向刚度要求确定,本设计采用实体式(其刚度很大,可以保证在纵向不会产生变形)。边墩厚度为0.3m,边墩头部采用圆弧形,下游墩头部采用流线型边墩长度与闸室底板顺水流方向长度相等,为2m。

闸顶高程的确定

根据《水闸设计规范》第4.2.4条阐述:

挡水时闸顶高程?最高挡水位+波浪计算高度+安全超高

Z?h0?hz?A

0.0018(gD2ghmv02?0.13th[0.7(gHmv02)0.7]th{v0}

gHm0.70.13th[0.7()]2v0)0.45gTmghm0.5?13.9(2) v0v0gT2?H Lm?mth2?Lm2hz??hp2Lmcth2?H LmZ—闸顶高程

。 h0—最高挡水位(m)。 A—安全超高(m)。 hm—平均波高(m)。 v0—计算风速(m/s)D—风区长度(m)。

Hm—风区内的平均水深(m)。 Tm—平均波周期(s)。 Lm—平均波周长(m)。

。 H—闸深水深(m)

。 hp—相应于波列累积频率p的波高(m)

hz—波浪中心线超出计算水位的高度(m)。

最高挡水位为h0?12m(P=20%),相应设计最大风速为v0?5m/s;风区长度为200m;风区内的平均水深Hm为1m;相应求得平均波高hm=0.032m,平均波周期

Tm=0.792s,平均波长Lm=0.979m;则设计风浪波高hp?0.045m;求得

Hk?0.047m,hz=0.007m

水闸的设计安全超高值按水闸级别为5级由规范取A=0.2m, 则水闸的闸顶高程Z?12?0.007?0.2?12.207m 该设计水闸属于小型水闸,综合取闸室顶高程为12.5m. 交通桥设计

在闸室的下游侧布置交通桥,桥身结构为钢筋混凝土板梁结构构,不考虑汽车通过,只考虑人行过,定桥宽为2.0m,跨度为1.5m,桥面板厚取为10cm,其中两侧各设1.0m高的栏杆。

第五节 水闸抗滑稳定计算

荷载分类及其组合:作用于水闸上的荷载分两类。

基本荷载 主要有:

1) 水闸结构及其上部填料和永久设备自重;

2) 相应于正常畜水位或设计洪水位下水闸底板上的水重; 3) 相应于正常畜水位或设计洪水位情况下的静水压力; 4) 相应于正常畜水位或设计洪水位情况下的扬压力; 5) 土压力; 6) 淤泥压力; 7) 风压力;

8) 相应于正常畜水位或设计洪水位情况下的浪压力。

特殊荷载 主要有:

1) 相应于校核洪水水位情况下水闸地板上的水重; 2) 相应于校核洪水水位情况下的静水压力;

3) 4) 5) 6)

相应于校核洪水水位情况下的扬压力; 相应于校核洪水水位情况下的浪压力; 地震荷载;

其他出现机会较少的荷载等。

在本设计中,分两种情况(完建情况、设计情况)进行荷载计算及组合。

1)完建情况(基本组合),荷载计算仅考虑闸室及其上部结构自重,主要包括闸地板重力G1、闸墩重力G2、交通桥重力G3、取混凝土、钢筋混凝土的容重为25KN/m3。完建情况荷载图和荷载计算表见下图

1??底板自重:G1??Ab?25??2?0.8?(1.4?0.8)?0.3???2?63.5KN

2??交通桥自重:G3?25?0.1?2?1.5?7.5KN 考虑到栏杆等重量,故取G3为10KN 闸墩自重:G2?2?0.5?2?1?25?50KN

2)设计洪水情况下的荷载。在设计洪水情况下,闸室的荷载除此之外,还有闸室内水的重力、水压力、扬压力等。

闸室水重:G水?9.8?(1.5?0.45)?2?1.3?0.5?24.84KN

水闸设计水位情况下的荷载图见下图, 设计水位情况下的荷载计算表见下表,设计水位情况下荷载和力矩计算对B点取矩

水平水压力:P(0.5?0.2)2?1.2?2.88KN 1?0.5?9.8?P2?0.5?9.8?(2.2?1.3)?0.6?1.2?12.35KN

2P3?0.5?9.8?1.25?1.2?9.19KN

1??Lm(hp?hz)?0.125KN 浪压力:P浪4浮托力:

U?9.8?[0.8?2.0?(1.2?0.8)?0.3?0.5]?1.2?15.288KN

渗透压力:F渗?0.5?9.8?0.03?3.34?1.2?0.59KN

完建情况下作用荷载和力矩计算表

(对底板上端B点求力矩)

重力 部位 底板 闸墩 (KN) 63.5 50 力臂 (m) 2.50 2.50 力矩(KN·m) 顺 逆 158.75 125 交通桥 合计 10 123.5 2.50 25 308.75

设计水位情况下荷载和力矩计算(对B点取矩) 荷载名称 闸室结构重力 上游水压力 竖向力(KN) ↓ 123.5 ↑ 水平力(KN) → 2.88 12.35 0.125 15.353 ← 力臂 力矩(KN×m) (m) 顺 逆 1.33 0.4 2.6 0.417 1 0.67 0.76 308.75 3.84 4.94 0.33 7.08 浪压力 下游水压力 浮托力 渗透压力 水重力 9.31 123.81 15.3 0.59 15.89 9.19 9.19 3.83 15.3 0.40 合计 324.94 19.53 305.41(↘) 107.92(↓) 6.163(→) 设计水位荷载计算表

基底反力与抗滑稳定计算

1、土基上的闸室稳定计算应满足下列要求:

1) 在各种计算荷载情况下,闸室平均基底应力不大于地基允许承载力,最

大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。

2) 闸室基底应力的最大值与最小值之比不大于《水闸设计规范》P137表

7-3-5(松土 :基本组合1.5 ; 特殊组合 2.00)规定的允许值。 3) 沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于《水闸设计规范》P153表

7-3-13(水闸五级: 基本荷载 1.20 ;特殊组合 1.05)规定的允许

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