【正文】 cv m s? ? ? ? ?。39。 10 水閘的防滲設(shè)計 閘基防滲設(shè)計主要控制滲流量和防止?jié)B透變形破壞。 (1)完建無水期 完建無水期是水閘建好尚未投入使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗算地基承載力的設(shè)計情況。 m 閘門： M5=－ =－ 正常運行期基底壓力驗算： 鉛直力計算過程如下： 閘門前水重 G9= 10= kN 閘門后水重 G10= 10= kN 揚壓力：閘室部分揚壓力分布圖見圖 12： 浮托力 F1= 7 10= kN 滲流力 F2= (－ ) 7 10= 水壓力計算過程如下： 上游水壓力 P1= 3 10= kN 下游水壓力 P2= 3 10= 各力對基底面沿垂直水流流向的形心軸的力矩計算過程如下： 圖 12 閘室部分揚壓力分布圖 26 閘門前水重 M9= = 基底壓力分布不均勻系數(shù) ? ?m a xm in 1 .1 4 2 .0????? ? ? ?，滿足要求。 基底壓力分布不均勻系數(shù) ? ?m a xm in 1 .0 1 2 .0????? ? ? ?，滿足要求。箱涵結(jié)點間有相對豎向線位移，故不能直接用力矩分配法進行計算。 m） 將正對稱荷載和反對稱荷載的彎矩圖疊加 ，得到箱涵的總彎矩圖如圖 19 所示： 剪力計算 由每桿的隔離體圖，用平衡方程可求出桿端剪力如下： ABQ? BAQ? BCQ? kN CBQ? ADQ? kN DAQ? 由于結(jié)構(gòu)關(guān)于豎直軸對稱，且在對稱荷載作用下，結(jié)構(gòu)剪力圖反對稱。（單位kN/m） 圖 22 涵洞正常運行期荷載分布圖 34 在正對稱荷載作用下，對彎矩 M 正 的計算： 計算固端彎矩： 231 2 4 . 6 012FBCM q l k N m? ? ? ? ? 231 。 m。 1 2 5 0 .5 1 2 .5 /bq k N m??? ? ? ? 側(cè)墻自重： 1 1 1= 25 56P k N?? ? ? ? ? 中墻自重： 2 1 2= 25 1. 0 2. 8 70P k N?? ? ? ? ? 作用于箱涵頂上的總均布荷載： 39。 m。 m。 m a xm i n 6 9 .4 15 9 .7 1WM k P aA A B? ??? ? ? 地基的容許承載力 ??? =110kPa ，大于基底最大壓應(yīng)力，滿足要求。 m M3=－ =－ kN 根據(jù)直線法（萊因法）計算得出水閘的防滲長度（地下輪廓線的長度）為 ，大于規(guī)定的最小值，滿足要求。閘門的控制運用方式應(yīng)滿 足下 22 列要求： 閘門盡量同時均勻分級啟閉。ch 潛流比 39。ch 由下式計算 239。 Μ —— 平板閘門閘孔流量系數(shù) E—— 閘門開度 經(jīng)計算，當(dāng) 310 /Q m s? ， b=。配筋 見圖 36： 8 結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計 由環(huán)境水質(zhì)分析結(jié)論可知，本工程地下水和地表水均對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ SL1912020）相關(guān)規(guī)定，需對受環(huán)境水影響的鋼筋混凝土建筑物采取必要的防腐蝕措施，以提高結(jié)構(gòu)的耐久性。 T 型梁配筋選用 6Φ25（ 22945sA mm? ）。 胸墻按最小配筋率配筋，選用 Φ14250（ 2615sA mm?? ）。若不滿足要求，則應(yīng)進行抗剪筋的配筋計算。 39。 m； N 為構(gòu)件所受軸力， kN 。（計算過程見計算書） 強度計算的基本資料應(yīng)包括： 箱涵各截面的內(nèi)力值 (M 、 Q、 N )；建筑物的等級及相應(yīng)的安全系數(shù)（查表）；材料的設(shè)計強度（查表）。根據(jù)選取未知量的不同，箱涵的解法分為分力法和變位法兩種。對于剛性涵洞，可近似認為對涵洞產(chǎn)生主動土壓力的作用。按照完建期、正常運 行期的荷載進行結(jié)構(gòu)計算。 經(jīng)計算基底最大壓應(yīng)力為 k a，滿足地基承載力要求。 表 2 Kc的容許值 水閘級別 1 2 3 4 基本荷載組合 特殊荷載組合 1 特殊荷載組合 2 注 ： 1，適用于施工、檢修及校核洪水位情況。閘室的穩(wěn)定性是指閘室在各種荷載作用下，滿足：平均基底壓力不大于地基的容許承載力；不發(fā)生明顯的傾斜，基底壓力的最大值與最小值之比不大于規(guī)定的容許值；不致沿地基面或深 層滑動。 此時實際地下總輪廓線長度為 L=＞ ，滿足要求。鋪蓋常用黏土、黏壤土或瀝青混凝土做成，有時也可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材 料。 10 根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范 SL2652020，本設(shè)計機架橋梁的具體尺 寸見圖 5。主梁采用單跨簡支梁型式，啟閉機底座螺栓置于主梁上。Gn —— 計算持住力和啟門力用的閘門自重修正系數(shù)，可采用 ~； G—— 閘門自重， kN，當(dāng)有拉桿時應(yīng)計入拉桿重量，計算閉門力時選用浮重； sW—— 作用在閘門上的水柱壓力， kN； jG —— 加重塊重量， kN； tP—— 上托力， kN，包括底緣上托力及止水上托力； 圖 2 邊墩尺寸圖 圖 3 中墩尺寸圖 9 xP —— 下吸力， kN； zdT —— 支承摩阻力， kN； zsT —— 止水摩阻力， kN。箱涵段閘室底板長度為 。上下游連接段底板厚度采用 ，齒墻深采用 。分部結(jié)構(gòu)物數(shù)目雖較多，性質(zhì)也不盡相同，但布置這些分部結(jié)構(gòu)物的總原則只有一個，即穩(wěn)定、安全、適用和經(jīng)濟。一般采用下列判別式區(qū)分閘孔出流和堰流：當(dāng)閘底坎為平底堰時， eH ≤ 時，為閘孔出流； eH ＞ 時，為堰流。 過閘單寬流量的確定 根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范 SL2652020，過閘單寬流量 q 與總流量 Q 之間有如下關(guān)系：q=Q／ B。 結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析及配筋計算 水閘結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析應(yīng)根據(jù)各分部結(jié)構(gòu)布置型式、尺寸及受力條件等進行。 防滲排水設(shè)計 水閘的防滲排水設(shè)計應(yīng)根據(jù)閘基地質(zhì)情況，閘基和兩側(cè)輪廓線布置及上、下游水位條件等進行，由地質(zhì)資料等確定防滲措施，選擇防滲排水設(shè)施的形式和尺寸。 新建灌溉出水閘位于壓力水箱左側(cè)，壓力水箱左側(cè)墻體開孔，孔口底高程 。灌溉范圍與排澇范圍基本相同，灌溉引水設(shè)計流量 。開槽后應(yīng)做好釬探（ N10）及驗槽工作，發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)問題須妥善處理。 工程地質(zhì) 根據(jù)勘察表明， 米深度范圍內(nèi)自上而下揭示了人工填土層 (Qml)，第四系全新統(tǒng)上組河床 河漫灘相沉積層 (Q41al)，第四系全新統(tǒng)上組湖沼相沉積層 (Q41l+h)，第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積層 (Q42m)，第四系全新統(tǒng)下組河床 河漫灘相沉積層(Q41al)及第四系上更新統(tǒng)五組河床 河漫灘相沉積層 (Q3eal)。以上諸多問題的存在嚴重影響泵站的正常運行，鑒于本泵站的重要性對其進行更新改造是非常必要的。 Stability analysis 西老口泵站灌溉出水閘設(shè)計 趙 云 （天津農(nóng)學(xué)院 水利工程系） 2 第一部分 說明書 1 概述 基本資料 西老口泵站位于天津市寶坻區(qū)西南部。根據(jù)擬訂的各部分尺寸，進行閘室和翼墻的穩(wěn)定性分析及地基應(yīng)力驗算；最后進行水閘主要部位的結(jié)構(gòu)計算；設(shè)計出符合要求的建筑物。對閘室的底板、閘墩、閘門及啟閉機的形式、機架橋的各部尺寸進行確定并畫出閘室結(jié)構(gòu)的圖紙，注明各部分尺寸同時確定涵閘上下游翼墻結(jié)構(gòu)形式、尺寸。 Seepage control measures。 多年來西老口泵站在排澇、抗旱減災(zāi)等方面發(fā)揮了非常重要的作用，但泵站運用至今已 40 多年，經(jīng)安全鑒定認為，本站機電設(shè)備大部分屬落后淘汰產(chǎn)品且老化嚴重、效率降低；金屬結(jié)構(gòu)銹蝕、變形嚴重，操作困難；水工建筑物結(jié)構(gòu)強度降低，局部破損嚴重。多年平均水面蒸發(fā)量1785mm（φ 20 蒸發(fā)皿）。 在基槽開挖時，建議采用坑內(nèi)大口井井點降水及重力疏干淺部土層中的地下水，水位至少應(yīng)降至基礎(chǔ)底面以下 米，結(jié)合場地施工條件和地層巖性特征確定合理的施工方案，確保工程質(zhì)量和施工安全。 西老口站排水區(qū)屬里自沽排水區(qū)的一部分，規(guī)劃設(shè)計標準為 10 年一遇，本次更新改造工程仍維持其原設(shè)計規(guī)模，即設(shè)計排澇流量 。 水閘總體布置 現(xiàn)狀灌溉出水閘為 2 孔涵洞式水閘，坐落于出水池左側(cè)與出水渠道相連，閘墩為漿砌石結(jié)構(gòu)，啟閉機板梁為混凝土結(jié)構(gòu)。 水力設(shè)計 水閘的水力設(shè) 計內(nèi)容應(yīng)包括：閘孔總凈寬計算；消能防沖設(shè)施的設(shè)計計算；閘門控制運用方式的擬定。 岸墻、翼墻穩(wěn)定計算：取單位長度或分段長度的墻體作為計算單元進行計算。設(shè)計該灌溉出水閘時，考慮其實際情況，采用寬頂堰。這兩種流態(tài)相互過渡的條件，除和閘門相對開度 eH （ e 為 閘 門 開 度 ， H 為 閘 前 水 位）有關(guān)外，還和底 6 坎形式、上游來水形式有關(guān)。 4 閘室整體布置 閘室結(jié)構(gòu)布置包括底板、閘墩、閘門、 剛架和機架橋等分部結(jié)構(gòu)的布置和尺寸的初步擬定。 底板厚度的確定 閘室底板的厚度 ，齒墻深擬采用 。 墩長：墩長 ，墩后與鋼筋混凝土箱涵連接。()Q T z d z s x G j sF n T T P n G G W? ? ? ? ? ? （ 6） 式中： Tn —— 摩阻力的安全系數(shù)，一般取 ； Gn —— 計算閉門力用的閘門自重修正系數(shù)，可采用 ~； 39。為便于檢修和安裝閘門，機架橋采用鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)、整體式布置型式。 剛架的尺寸見圖 4。 擋土墻斷面尺寸如圖 6 所示： 圖 4 剛架尺寸圖 11 5 防滲排水設(shè)計及閘基滲流計算 防滲設(shè)施的設(shè)計 鋪蓋主要用來延長滲徑，應(yīng)具有相對的不透水性；為適應(yīng)地基變形，也要有一定的柔性。 滲流計算方法采 用直線比例法，即 圖 6 擋土墻斷面尺寸 圖 7 鋪蓋斷面尺寸 12 x HLxh ?? （ 8） 其中： L—— 地下輪廓線長度，包括全部水平與垂直滲徑長度； H? —— 水閘承受的最大水位差。 閘室穩(wěn)定分析 針對本設(shè)計的情況，選取整個閘室作為驗算單元。用正常運行期計算抗滑穩(wěn)定 Kc=，滿足抗滑穩(wěn)定安全要求。 要求 ? ???? ， ??? 為容許的地基應(yīng)力，根據(jù)資料 ??? =110kPa。 7 結(jié)構(gòu)計算 涵洞結(jié)構(gòu)計算 涵洞長為 。 側(cè)向土壓力計算：作用于涵洞的側(cè)向土壓力與涵洞的剛度、填埋方式及填土的性質(zhì)有關(guān)。3bbq q q?? （ 20） 作用于箱涵底部的地基反力等于作用于箱涵上的一切垂直荷載總和： 1243 22PPqq B??? （ 21） 表 3 涵洞受力（單位： kN/m） 1q 2q 3q 4q 完建期 45 正常運行期 90 內(nèi)力計算 求解箱涵結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，一般要建立與未知數(shù)相等的條件方程式，并將其聯(lián)立進行求解。同時還應(yīng)根據(jù)構(gòu)造要求和施工條件來判定初擬斷面尺寸是否合理。 0 Me N? （ 22） 式中 M 為跨中最大彎距， kN 39。 最后根據(jù)配筋結(jié)果進行截面的抗剪強度驗算。計算時將胸墻簡化為固結(jié)于頂板的懸臂結(jié)構(gòu)。工作橋的控制工況為正常運行期，按正常運行期進行配筋計算。底板受力筋選用 Φ18125（ 22036sA mm? ），分布筋選用 Φ14 200 2VHHg?? 00 / 4. 0 / ( 4. 0 5. 6) 0. 17 9( m / s)V Q A? ? ? ? 2 200 0 . 1 7 94 . 0 4 . 6 2 5 ( )22VH H mgg? ? ? ? ? 式中： b —— 矩形斷面涵洞總凈寬， m； G—— 重力加速度 ， g=； H0—— 計入行近流速水頭的涵前總水頭，取 。39。39。 閘門控制運用方式 閘門的控制運用應(yīng)根據(jù)水閘的水力設(shè)計或水工模型試驗成果，規(guī)定閘門的啟閉順序和開度，避免產(chǎn)生集中水流或折沖水流等不良流態(tài)。本設(shè)計的滲流計算采用直線法。 1000= 閘室底面積 A= =? 作用在閘室的全部荷載對基底面垂直水流流向形心軸的力矩 M? 計算過程如下：（負號代表順時針） 底板：底板對自身形心軸的力矩 M1為 0 圖 11 閘室示意圖 25 閘墩： M2=－ 603 =－ kN m。 m 鉛直荷載的 總和： W? =G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G8+G9+G10－ F1－ F2= 作用在閘室的全部荷載對基底面垂直水流流向形心軸的力矩之和： M? =－ m) 水平力 豎向力 穩(wěn)定力矩 (+) 傾覆力矩 (－ ) 1 墻重 G1 ↓ 2 墻重 G2 ↓ 3 墻重 G3 ↓ 4 土壓 力 Ey ↓ 5 土壓力 Ex ← 6 土重 G4 ↓ 7 土重 G5 ↓ 鉛直荷載的總和 W?