水閘的概念及計(jì)算(編輯修改稿)
2025-07-24 04:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)計(jì)算（一）整體式平底板底板支撐在地基上，因其平面尺寸遠(yuǎn)較厚度為大，可視為地基上的一塊板，受力情況比較復(fù)雜。目前又只能采用近似的計(jì)算方法進(jìn)行強(qiáng)度分析。不同的地基情況采用不同的計(jì)算方法相對(duì)緊密度Dr＞采用：彈性地基梁法相對(duì)緊密度Dr ≤采用：反力直線分布法小型水閘采用：倒置梁法所謂彈性地基梁法：認(rèn)為梁與地基都是彈性體，梁臥置于彈性地基上，梁受荷載發(fā)生彎曲變形，地基受壓產(chǎn)生沉降，而梁與地基緊密接觸，所以他們的變形和沉降是相等的，根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件和靜力平衡條件，確定地基反力及梁的內(nèi)力。土層厚薄不同計(jì)算方法有別：土層厚2T/L＞視為半無(wú)限深彈性地院基梁郭氏法土層中厚＜2T/L＜有限深彈性地基梁鏈桿法（有限差分法）土層薄2T/L＜淺層文克爾假定這里只介紹常用的半無(wú)限彈性體、彈性地基梁法。（原理見結(jié)構(gòu)力學(xué)）半無(wú)限彈性體彈性地基梁法計(jì)算步驟：（1）用偏心受壓公式計(jì)算閘底縱向（順?biāo)鞣较颍┑牡鼗戳Α? A閘室基地面的面積B閘室底板的長(zhǎng)度（2）計(jì)算板條及墩條上的不平衡剪力。由于閘門上下游水位差較大，故以閘門為界，將閘室分為兩段，分別在兩段的中央取一單寬板條進(jìn)行分析和計(jì)算。由于閘室上的荷載沿水流方向是有突變的（工作橋設(shè)備等只是在閘頂某一局部），而地基反力是連續(xù)變化的，故作用在板條和墩條上的力是不平衡的，在墩條和板條的兩側(cè)必然作用有剪力Q1和Q2，并由Q1和Q2的差值來(lái)維持板條及墩條上力的平衡，差值ΔQ = Q1 Q2，稱為不平衡剪力。以下游段為例說(shuō)明ΔQ由上式可求出ΔQ 若ΔQ為正，其方向向下 若ΔQ為負(fù)，其方向向上（3）閘墩及底板的不平衡剪力分配。分配原則：ΔQ 由閘墩及底板共同承擔(dān)、各自承擔(dān)的數(shù)值，可根據(jù)剪應(yīng)力分布圖面積按比例確定。（需繪剪應(yīng)力分布圖）對(duì)于簡(jiǎn)單的板條及墩條截面，可直接應(yīng)用積分法求得：由材料力學(xué)可知，截面上的剪應(yīng)力Ty為 （kpa）式中：J截面慣性矩，（m4） S計(jì)算截面以下（外）的面積對(duì)全截面形心軸的面積矩，（m3） b截面在y處的寬度，底板處b=L，閘墩處b=d1+d2 m 則板條上的不平衡剪力ΔQ板 一般情況，不平衡剪力的分配比例是： 底板約為 10—15% 閘墩約為 85—90%（4）計(jì)算基礎(chǔ)梁上的荷載①分配給閘墩的不平衡剪力作為梁的集中力 中墩集中力： 縫墩集中力：②分配給底板上的不平衡剪力化作均布荷載，與其他荷載合并。 底板自重q1的取值：粘性土地基：計(jì)算中可采用底板自重的50—100% 砂性土地基：底板對(duì)地基影響不大，在計(jì)算中可以不計(jì)。（5）考慮邊荷載的影響定義：邊荷載是指計(jì)算閘段底板兩側(cè)的閘室或邊墩背后回填土及岸墻作用于計(jì)算閘段上的荷載。影響：邊荷載對(duì)底板內(nèi)力的影響。但施工情況十分復(fù)雜，在實(shí)際工程中，一般按下述原則考慮： 1）修建計(jì)算閘孔段之前，兩邊相鄰閘孔已經(jīng)完建的情況；如由于邊荷載的作用減小了底板內(nèi)力，則邊荷載的影響不予考慮。如果由于邊荷載的作用增加了底板內(nèi)力，此時(shí)在沙土地基中50%的影響，在黏土地基中則要考慮100%的影響。2）計(jì)算閘孔先建，相鄰閘孔為后建的情況，由于邊荷載使低板內(nèi)力增加時(shí)，必須考慮100%的影響，如由于邊荷載作用使底板內(nèi)力減小時(shí)，則在沙土地基中50%的影響，在黏土地基中不考慮其影響。邊荷載影響范圍的確定：如果邊荷載的分布范圍較大，一般可只取等于基礎(chǔ)梁的計(jì)算長(zhǎng)度2L（一個(gè)閘室單元的長(zhǎng)度）范圍內(nèi)的邊荷載來(lái)計(jì)算就夠了。計(jì)算：查邊荷載計(jì)算表（6）地基反力及梁的內(nèi)力計(jì)算當(dāng)?shù)鼗旱暮奢d確定后，根據(jù)2T/L鑒別所需的計(jì)算方式以下是彈性地基梁郭氏法的計(jì)算步驟：1）首先確定基礎(chǔ)梁的柔性指數(shù)t（反映梁和地基相對(duì)柔軟程度的系數(shù)） 式中：E0 地基的壓縮摸量 E 梁的彈性摸量 L 梁長(zhǎng)的一半 H 梁的高度根據(jù)不同的t值查看相應(yīng)的郭氏表，當(dāng)計(jì)算所得t值在表中不能直接查得時(shí)，可用與該t值相近的表格，而無(wú)須進(jìn)行內(nèi)插。2）當(dāng)梁上受到若干個(gè)荷載時(shí)，可分別計(jì)算，然后進(jìn)行迭加，即可求得地基反力或梁的內(nèi)力。內(nèi)力：底板的剪應(yīng)力（主拉應(yīng)力）都較小，可不計(jì)算，主要計(jì)算M。（7）配筋畫出M包絡(luò)圖 竣工，正常擋水 設(shè)計(jì)，校核 根據(jù)M圖配筋反力直線分布法假定：地基反力在垂直水流流向均勻分布，順?biāo)鞣矫姘粗本€分布。計(jì)算步驟：（1）用偏心受壓公式計(jì)算閘底縱向地基反力（2）確定單寬板條及墩條上的不平衡剪力（3）將不平衡剪力在閘墩和底板上進(jìn)地分配（4）計(jì)算作用在底板梁上的荷載（5）按靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算底板內(nèi)力 優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)便 缺點(diǎn)：（1）沒有考慮底板與地基間的變形協(xié)調(diào)條件 （2）假定橫向地基反力均勻分布與實(shí)際情況不符倒置梁法將閘墩當(dāng)作底板的支座，其它假定同上。（二）其它型式的底板分離式底板的閘孔中間部分一般不進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。整體式灌注樁基，僅
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