【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)是中山市某水閘重建工程的初步設(shè)計(jì)。針對(duì)該水閘(舊閘). 經(jīng)有關(guān)設(shè)計(jì)部門復(fù)核，根據(jù)與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的整治原。通過本次的重建設(shè)計(jì)，使水閘排除隱患，從而使水閘能安全運(yùn)行。岸連接建筑物的型式和尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等有關(guān)內(nèi)容。防滲排水滿足要求，閘室穩(wěn)定安全等成果。且多年平均流量較小，所以本次設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是簡單設(shè)計(jì)，簡單施工，第二章水利樞紐布置············································8. 第一節(jié)樞紐總體布置概述························8

　　

【正文】 60][ ?????? 故地基承載力不滿足要求，需要地基處理。 不均勻系數(shù)計(jì)算 查《水工建筑物》表 711，得松軟地基上閘室基本荷載組合的容許值 [η ]= 《水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》中地基承載力不均勻性驗(yàn)算公式為： minmaxPP?? 29 ? ? ???? ?? 故基底壓力不均勻系數(shù)滿足要求。 （二） 設(shè)計(jì)洪水情況 設(shè)計(jì)洪水情況下的閘室穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算與完建期相似，只不過計(jì)算中的荷載為相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載，還應(yīng)對(duì)閘室進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析。 閘室基底壓力計(jì)算 . 156470. 425215 ????e （偏 下 游） ??????? ????? 15 a xm inP ? ?? ?下游端上游端KP aKP 地基承載力驗(yàn)算 已知 [P]=60Kpa ? ? KP aPKP aP 60][ ?????? 故地基承載力不滿足要求，需要地基處理。 不均勻 系數(shù)計(jì)算 查《水工建筑物》表 711，得松軟地基上閘室基本荷載組合的容許值 [η ]= ? ? ???? ?? 故基底壓力不均勻系數(shù)滿足要求。 閘室抗滑穩(wěn)定分析 查《水工建筑物》表 79，得二級(jí)水閘特殊 I 組合的 ? ? ?cK 《水工建筑物》中閘室沿基礎(chǔ)底面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式為 ??? HGfKc 式中 cK —— 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，要求 cK ≥ ? ?cK f —— 基底與地基之間的摩擦系數(shù)。查《水工建筑物》表 710，得 ?G —— 作用在閘室的全部豎向荷載 （ KN） ?H —— 作用在閘室的全部水平荷載 （ KN） 30 由表 計(jì)算 可 得 ? ? ????? cc KK 故閘室抗滑穩(wěn)定性 不 滿足要求。 第六 節(jié) 基 礎(chǔ) 處 理 一、樁基設(shè)計(jì) 水 閘樁基礎(chǔ)通常應(yīng)采用摩擦型樁，即樁頂荷 載全部或主要由樁側(cè)摩阻力承受。樁的根數(shù)和尺寸按照承擔(dān)底板底面以上的全 部荷載（包括豎向荷載和水平向荷載）確定，不考慮樁間土的承載能力。在同一塊底板下，不應(yīng)采用直徑、長度相差過大的摩擦型樁，也不應(yīng)同時(shí)采用摩擦樁和端承型樁。 （一） 樁的水平承載力和根數(shù)的確定 假設(shè)水閘傳來的總水平荷載 H由各樁平均承擔(dān)，每根樁承擔(dān)的水平荷載，應(yīng)小于單樁的允許水平承載力 [T]，據(jù)此確定樁的數(shù)目 N： THn ?? 式中 Σ H— 作用于樁基上的總水平荷 載， KN； T— 每根樁承擔(dān)的水平荷載， KN。 [T]值，可根據(jù)樁的直徑、單樁和群樁關(guān)系、地基條件等因素，以控制允許的水平位移值為主要指標(biāo)，通過計(jì)算并參照已建類似工程資料確定。查《水閘》表429，選用 的樁徑，允許水平承載力取 130KN。 則： ??n 取 14 根 （二） 樁的布置 樁的平面布置應(yīng)盡量使樁群的重心與底板以上各種荷載的合力作用點(diǎn)相接近，以使每根樁上受力接近相等。樁在順?biāo)鞣较蛞话阍O(shè)一排，等距布置在平面上呈梅花形。布置如圖 要求： 預(yù)制樁的中心距不應(yīng)小于 3倍樁徑 。即不小于 。 群樁的邊緣至底板的邊緣的凈距不得小于 倍的樁徑。即不小于 布置如下圖 滿足布置要求。 31 （三） 樁長的確定 可根據(jù)單樁承受的鉛直荷載 Pi和單樁允許鉛直承載力 [Pa]確定樁長?？上燃俣堕L， Pi 由偏心受壓公式確定，而 [Pa]可根據(jù)樁尖支承面的容許承載力及樁周的容許摩擦力確定。 根據(jù)《水閘》單樁的豎向荷載可按下式計(jì)算 ??? ?? 2i ixzi y yMN GP 式中 iP —— 第 i根樁承受的豎向荷載 （ KN）； ?G —— 作用在閘室的全部豎向荷載 （ KN） ； zN —— 樁數(shù)； ?xM —— 底板底面以上的全部荷載對(duì)樁群重心軸 x的力矩 （ KN m） ； iy —— 第 i根樁至群樁重心軸 x 的距離（ m）。 對(duì)于各種不同應(yīng)用時(shí)期，各樁所承受的荷載也各不一樣 ，現(xiàn)分別計(jì)算如下 完建 期 總垂直力： ?G = KN 總 水平 力： ?H =0 KN 對(duì)樁重心的力矩 ?xM =*= KN m 基樁編號(hào) iy （ m） 2iy （ 2m ） ? ixyM ??2i ixyyM zNG? iP 1 6 72 2 3 3 18 4 5 0 0 6 7 3 18 8 9 6 72 合計(jì) 225 設(shè)計(jì)洪水位 總垂直力： ?G = KN 總水平力： ?H = KN 對(duì)樁重心的力矩 ?xM =*= KN m 32 基樁編號(hào) iy （ m） 2iy （ 2m ） ? ixyM ??2i ixyyM zNG? iP （ KN） 1 6 72 2 3 3 18 4 5 0 0 6 7 3 18 8 9 6 72 合計(jì) 225 綜合以上兩種情況的計(jì)算成果，列出各樁可能承受的最大垂直荷載，見表 基樁編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 iP （ KN） 根據(jù)單樁的容 許 豎向承載力計(jì)算樁長，根據(jù)《水閘》中單樁的容許豎向承載力可按下式計(jì)算 ? ? ? ? ? ?? ??? iiuja SfARP 式中 ??aP —— 單樁容許豎向承載力 （ KN）； ? ?jR —— 樁尖平面處土的容許承載力 （ KN/ 2m ）； A —— 樁的橫斷面面積（ 2m ） ； ? ?iuf —— 第 i根樁周土的容許摩擦力（ KN/ 2m ） ； iS —— 第 i根樁 周表面積 （ 2m ）。 樁的橫截面面積： 22 mdA ?? ? （當(dāng)樁入土深度 10 米時(shí)） ? ? 2/250 mKNR j ? 號(hào)編 土類 土層厚度（ m） 容許摩擦阻力 （ KN/ 2m ） ? ?iuf 1 淤泥質(zhì)土 33 2 淤泥 6 90 3 細(xì)粉沙 合計(jì) 樁壁土的平均容許摩擦阻力 ? ? 2/ mKNf iu ?? 則 ? ? )( lP a ????? ?? 根據(jù)上式，使各樁可能承受的最大垂直荷載等于單樁的垂直容許承載力，就可以求得各樁在可能最大垂直荷載作用下所需要的樁長 l 則 ?? iPl 各樁長度列表計(jì)算于下表 基樁編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pi L 樁的長度取 ?l 米。 第七 節(jié) 上 下 翼 墻 設(shè) 計(jì) 水閘與河岸或堤、壩等連接時(shí)，必須設(shè)置聯(lián)接建筑物。 水閘多建在軟土地基上，由于基礎(chǔ)壓縮性大，承載力低故沉陷量較大，輕則影響使用，重則危及水閘安全；且由于水閘水頭變幅大，過閘水流往往消能不充分，加上土基抗沖能力低，所以下游沖刷較普遍；此外，閘基和兩岸滲流對(duì)水閘的穩(wěn)定不利，容易引起滲透變形 。 本工程地基條件比較差，為減小不均勻沉降，總體采用 護(hù) 坡岸墻的結(jié)構(gòu)形式，其頂部高程與兩岸土提齊平。 護(hù)坡連接型式 一、 上游連接物 34 上游連接建筑物采用圓弧式翼墻，布置從邊墩開始，向上游用圓弧形的鉛直翼墻與河岸連接，圓弧半徑為 ，其優(yōu)點(diǎn)是水流條件好。 閘墩段采用空箱式擋土墻，尺寸如下圖。上游段采用扶壁式擋土墻，扶壁間距為 4m，扶壁厚度為 ，底板用鋼筋混凝土建造，厚 ，直墻頂端厚度為 ， 懸背段長度 b 為 1/4B。如圖 （ 一） 邊墻的土壓力計(jì)算 對(duì)于扶壁式或空箱式結(jié)構(gòu)，當(dāng)墻后填土為沙性土，且填土表面水平時(shí)，主動(dòng)土壓力可按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》公式： att KHF 221 ?? 式中 aF —— 作用在水閘擋土墻結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力（ KN/m），其作用點(diǎn)距離墻底為墻高的 1/3 處，作用方向與水平成 )( ??? 夾角； t? —— 擋土墻結(jié)構(gòu)墻后填土重度（ KN/ 3m ），地下水位以下取浮重度； tH —— 擋土結(jié)構(gòu)高度（ m ）； aK —— 主動(dòng)土壓力系數(shù)； )245(tan 2 taK ??? ? t? —— 擋土結(jié)構(gòu)墻后填土的內(nèi)摩擦角（176。） ，t? =32176。； ? —— 擋土結(jié)構(gòu)墻背填土與鉛直面的夾角（176。） ， ? =30176。 ； ? — — 擋土結(jié)構(gòu)墻后填土對(duì)墻背的外摩擦角（176。）； 查表得墻背光滑排水不良時(shí)， ? =（ — ） t? ，取 ? =6176。 則 )23245(tan 2 ??? ??aK KNF 2 ????? 扶壁式擋土墻的自重： KNG 2 ???????? ??????? ???? 對(duì)擋土墻前趾取距 荷載名稱 豎向力（ KN） 水平力（ KN） 力臂（ m） 力矩（ kn m） ↓ ↑ → ← ↙ ↘ 主動(dòng)土壓力 PV PH 3 扶壁式 G1 140 490 35 擋土墻自重 G2 81 G3 合計(jì) ↓ ← ↘ （ 二） 邊墻的 穩(wěn)定 計(jì)算 擋土墻在任何情況下須滿足以下要求。 抗傾覆穩(wěn)定性 計(jì)算 ? ?000 M KMK r ??? 傾覆力矩之和穩(wěn)定力矩之和 邊墻的抗傾覆安全系數(shù) 0K 一般要求至少為 。 由上表得： ? ? .26200 ???? KK 滿足抗傾覆穩(wěn)定要求，不發(fā)生傾覆。 抗滑穩(wěn)定性 計(jì)算 ? ? ????? ?? cc KH ACGfK 滑動(dòng)力之和抗滑力之和 查《水工建筑物》表 79，得二級(jí)水閘基本組合的 ? ? ?cK ； f 基底與地基之間的摩擦系數(shù)， 查《水工建筑物》表 710，得 由上表得： ? ? ????????cc KK 不滿足抗滑穩(wěn)定要求，需要增加抗滑阻力，如設(shè)計(jì)齒墻。 地基承載力驗(yàn)算 ?????? ?? ? BeAGP 61m a xm in ???? GMBe 2 由表計(jì)算可得 ???e ??????? ???? 7 a xm inP 36 因： ? ? K P aPK P a 601 0 7 .0 2 9P m a x ??? 故地基承載力不滿足要求，需要地基處理，如開挖回填人工質(zhì)土等。 二、 下游連接物 下游 段采用鉛直的扶壁式八字翼墻，其擴(kuò)散角采用 12176。，直到消力池末端。當(dāng)進(jìn)入海漫后采用重力式擋土墻扭曲面與下游兩岸連接， 尺寸如下圖： 37 附錄：參考文獻(xiàn) [1]張世儒 夏維城 《水閘》 水利 電 力 出版社 [2] 蔡正坤 翟爾仁 《閘門與啟機(jī)》 水力水電出版社 [3] 徐永祺 朱積慶 《水利工程水力計(jì)算》 水力電力出版社 [4] 劉純義 熊宜福 《水力學(xué)》 中國水利 出版社 [5] 楊邦柱 焦愛萍 《水工建筑物》 中國水利 水電 出版社 [6] 華東水利學(xué)院 《水閘設(shè)計(jì) 》 上海科學(xué)技術(shù) 出版社 [7] 華東水利學(xué)院 《水力學(xué)》 科學(xué)出版社 [8] 談松曦 《水閘設(shè)計(jì) 》 水利 水電 出版社 [9] 焦愛萍 《 水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 》 黃河水利 出版社 [10] 水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 《 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 》 SL 265— 2020 實(shí)施指 南 中國水利水電 出版社