【正文】 （單位kN/m） 圖 22 涵洞正常運(yùn)行期荷載分布圖 34 在正對稱荷載作用下，對彎矩 M 正 的計(jì)算： 計(jì)算固端彎矩： 231 2 4 . 6 012FBCM q l k N m? ? ? ? ? 231 。 1 25 /bq kNm??? ? ? ? 側(cè)墻自重：1 11= 56P kN?? ? ? 圖 21 涵洞完建期軸力圖（單位： kN） 圖 20 涵洞完建期剪力圖（單位： kN） 33 中墻自重：2 1 2= 70P kN?? ??? ? 水重： ww 10 /h k N m? ? ? ? ? （ ） 浮托力： 3 = 10 5. 6 1 2. 5 14 0P k N? ? ? ? 作用于涵洞頂板處水的側(cè)向壓強(qiáng)： 5 0q? 作用于涵洞底板處水的側(cè)向壓強(qiáng)： 6 10 1. 5 15 ( / )q k N m? ? ? 作用于箱涵頂板上的總均布荷載39。 m） 圖 18 涵洞完建期反對稱荷載彎矩圖 32 涵洞的剪力圖如圖 20： 軸力計(jì)算 由各結(jié)點(diǎn)的平衡方程，求得涵洞的軸力圖如圖 21： 正常運(yùn)行期涵洞受力分析 荷載計(jì)算 在正常運(yùn)行期，涵洞中充滿水時(shí)，涵洞受力最為不利，故取滿水情況進(jìn)行受力分析（取單位長度涵 洞為研究對象）。 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(jì)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。 m。 m； FBCM ? 圖 14 涵洞完建期荷載分布圖 圖 15 涵洞完建期正對稱荷載分解圖 30 在正對稱荷載作用下，對彎矩 M 正 的計(jì)算： 計(jì)算固端彎矩 231 1 3 . 8 012FBCM q l k N m? ? ? ? ? 231 1 3 .8 012FCBM q l k N m? ? ? 2121 5 .3 33FBEM q h k N m?? ? ? 2121 2 .6 76FEBM q h k N m?? ? ? 計(jì)算分配系數(shù)、抗彎剛度： 4 0 .0 1 7 4BCBC EIKEl?? 0 .0 3 9 7BEBE EIKEh?? 0 .3 0 4BCBC B C B EKKK? ??? 0 .6 9 6BEBE B C B EKKK? ??? 各桿端彎矩計(jì)算見附表 1： 在正對稱荷載作用下，得到彎矩圖如圖 17 所示：（單位： kN箱涵結(jié)點(diǎn)間有相對豎向線位移，故不能直接用力矩分配法進(jìn)行計(jì)算。 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。 12 涵洞結(jié)構(gòu)計(jì)算 完建期涵洞受力分析 荷載計(jì)算 取單位長度涵洞作為研究對象。 驗(yàn)算擋土墻的抗傾穩(wěn)定 安全系數(shù) ? ?39。 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。 m。 驗(yàn)算擋土墻基底壓力 擋土墻部分的示意圖見圖 13： 27 完建期擋土墻主要受到自重、土重和土壓力的作用，此時(shí)擋土墻的穩(wěn)定計(jì)算表見表 5（取 1m 長計(jì)算）： 表 5 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算表 序號(hào) 作用力名稱 力的方向 作用力值 (kN) 力臂(m) 對 b 點(diǎn)的力矩 (kN 正常運(yùn)行期閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)： 00ta n 2 5 .6c W c AK P? ????? [ ] ??，滿足抗滑穩(wěn)定安全要求。 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。 m。 m 下游水壓力 M14=－ = － m 揚(yáng)壓力：浮托力 M11=0 滲流力 M12= = kN 正常運(yùn)行期基底壓力驗(yàn)算： 鉛直力計(jì)算過程如下： 閘門前水重 G9= 10= kN 閘門后水重 G10= 10= kN 揚(yáng)壓力：閘室部分揚(yáng)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(jì)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(jì)算過程如下： 圖 12 閘室部分揚(yáng)壓力分布圖 26 閘門前水重 M9= = 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 完建期基底壓力驗(yàn)算： 鉛直荷載的總和 W? = G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G8= 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 工作橋： M7=－ =－ m 閘門： M5=－ =－ m M3=－ =－ kN 表 4 荷載組合 荷載組合 計(jì)算情況 荷載 自重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 泥沙壓力 浪壓力 地震力 基本組合 完建無水期 √ — — — — — 正常擋水期 √ √ √ — — — 閘室的穩(wěn)定計(jì)算 驗(yàn)算閘室基底壓力 閘室部分的示意圖見圖 11： 圖 10 閘基滲流壓力分布圖 24 閘室各主要部分的自重計(jì)算過程如下： 底板：由圖 11 可得底板自重 G1=[ +( + ) 2] 25= 閘墩：邊墩自重約為 G2=( － 2 ) 25 2= kN 中墩自重約為 G3=( － 4 ＋ ) 25= kN 胸墻和頂板自重約為 G4=[( ＋ ) ＋ ] 25= kN 閘門自重為 G5= 79 2= kN 排架自重 G6 =[( － ＋ ) ＋ ( ＋ ) 4] 25 3= 工作橋自重 G7=(( + + + ＋ ) 2＋ ) 25= kN 啟閉機(jī)自重 G8=515 2247。 完建無水期和正常擋水期均為基本荷載組合。 (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(yàn)算地基承載力的設(shè)計(jì)情況。 根據(jù)直線法（萊因法）計(jì)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。由于閘基滲流區(qū)域的邊界條件十分復(fù)雜，很難求得解析解，因而在實(shí)際工程中常采用一次近似而實(shí)用的方法，如流網(wǎng)法、改進(jìn)的阻力系數(shù)法；對于地下輪廓較簡單，地基又不復(fù)雜的中、小型工程，可采用直線法。 地下輪廓的布置 根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL2652020，為保證水閘安全，所需防滲長度按下式擬定： L C H?? 式中： L—— 閘基防滲長度， m； H? —— 上、下游水頭差， m； C—— 允許滲徑系數(shù)值。 10 水閘的防滲設(shè)計(jì) 閘基防滲設(shè)計(jì)主要控制滲流量和防止?jié)B透變形破壞。閘門的控制運(yùn)用方式應(yīng)滿 足下 22 列要求： 閘門盡量同時(shí)均勻分級(jí)啟閉。 由于該設(shè)計(jì)單寬流量很小，且無水躍產(chǎn)生，無需消能措施，故不再進(jìn)行消能防沖計(jì)算。 1 .5 0 0 .3 7 54 .0 0tcchhHh? ?????，從《水力學(xué)》中圖 查得淹沒系數(shù) s? =。39。ch 潛流比 39。 因此閘后水深 39。39。 1 8 12ccc chvh gh??? ? ????? （ 29） 收縮斷面的流速 00222 2c c b e g HQv g Hb h b e? ???? ? ? 不計(jì)行近流速的影響，上式中閘孔自由出流的流量系數(shù) ? 按南京水利科學(xué)研究所的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 0 76 eH? ?? 則 ? =； 0 . 5 3 4 2 9 . 8 4 . 6 2 5 8 . 0 8 ( / )0 . 6 2 9cv m s? ? ? ? ?。ch 由下式計(jì)算 239。 收縮水深 ch 的共軛水深 39。 正常運(yùn)行情況下，上下游出口水位均高于箱涵洞頂，故箱涵中水流流態(tài)為 有壓流。 判別出流方式 因閘底坎為平底堰，正常運(yùn)行情況下，閘門開度 e=。 Μ —— 平板閘門閘孔流量系數(shù) E—— 閘門開度 經(jīng)計(jì)算，當(dāng) 310 /Q m s? ， b=。 上游水深 H=,閘底坎為平底堰， e/ H=1/,即出流方式為閘孔出流， 02Q be gH?? 0 76 eH? ?? （ 28） 經(jīng)計(jì)算 ?? 。 20 第二部分 計(jì)算書 9 水閘的水力設(shè)計(jì) 閘孔寬度的設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)流量、上下游水位和初擬的底板高程和堰形，分別對不同的水流情況計(jì)算閘孔總凈寬。 在上述建筑物混凝土結(jié)構(gòu)施工完成后，在其結(jié)構(gòu)迎水面刷涂 TB 混凝土防滲防腐涂層，以提高混凝土的抗腐蝕性能。配筋 見圖 36： 8 結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì) 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(jì)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。 底板結(jié)構(gòu)計(jì)算 底板的設(shè)計(jì)采用倒置梁法，即假定地基反力沿閘室縱向（順?biāo)髁飨颍┏手本€分布，橫向（垂直水流流向）為均勻分布，把閘墩當(dāng)做底板的支座，在地基反力和揚(yáng)壓力、底板自重及作用在閘室底板上的水重等荷載作用下按連續(xù)梁計(jì)算底板內(nèi)力。按構(gòu)造配筋，邊墩受力筋為 19 Φ14200，水平為 Φ10 閘墩結(jié)構(gòu)計(jì)算 閘墩簡化為固結(jié)于底板的懸臂結(jié)構(gòu)，采用材料力學(xué)方法進(jìn)行分析。 T 型梁配筋選用 6Φ25（ 22945sA mm? ）。 工作橋結(jié)構(gòu)計(jì)算 機(jī)架橋的主要構(gòu)件為 T 型梁和橋面板。39。 剛架結(jié)構(gòu)計(jì)算 剛架主要受力為立柱承受的軸向壓力，按照軸壓構(gòu)件進(jìn)行配筋計(jì)算。 胸墻按最小配筋率配筋，選用 Φ14250（ 2615sA mm?? ）。 胸墻結(jié)構(gòu)計(jì)算 胸墻 的控制工況為正常運(yùn)行期。 看是否滿足抗裂要求，若滿足則不再進(jìn)行裂縫寬度計(jì)算，若不滿足再進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 18 抗裂度驗(yàn)算： 本設(shè)計(jì)對底板進(jìn)行了抗裂驗(yàn)算。若不滿足要求，則應(yīng)進(jìn)行抗剪筋的配筋計(jì)算。 中墻受力筋選用 Φ18150。()s y KNeA f h a? ?? （ 25） 其中若計(jì)算得出的鋼筋面積小于規(guī)定最小值時(shí)，應(yīng)按規(guī)定最小值進(jìn)行配筋。本設(shè)計(jì)中選用的公式為 39。 39。0()c sbs yKNe f b hA f h a??? ? （ 23） 39。 039。 本設(shè)計(jì)計(jì)算中出現(xiàn)的均為大偏心構(gòu)件，分別計(jì)算 SA? 和 SA 。 m； N 為構(gòu)件所受軸力， kN 。 對頂板、底板及側(cè)墻、中墻分別進(jìn)行計(jì)算。 HRB335 鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 fy=300 N/ mm178。由表查得安全系數(shù) K=， C25 混凝土彎曲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 fc=178。（計(jì)算過程見計(jì)算書） 強(qiáng)度計(jì)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(jí)及相應(yīng)的安全系數(shù)（查表）；材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度（查表）。計(jì)算得出的鋼筋數(shù)量應(yīng)控制在經(jīng)濟(jì)含鋼率以內(nèi) (?常用 %~%)。本設(shè)計(jì) 采用力矩分配法。解箱涵的內(nèi)力，變位法較為適用，屬于這一類的方法有轉(zhuǎn)角位移法、力矩分配法等。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。 作用于箱涵頂上的總均布荷載（包括自重）： 39。 1bq ??? （ 17） 式中： 1? —— 鋼筋混凝土的容重，取 25kN/m3； ?—— 頂板斷面面積， 2m 。 圖 8 涵洞斷面尺寸 16 作用于 箱涵頂板厚度中心線處側(cè)向土壓力的計(jì)算（ 取單位長度進(jìn)行計(jì)算）： 11aq HK?? （ 15） 2tan 45 2oaK ????????? （ 16） 式中： ?—— 回填土的內(nèi)摩擦角； H1—— 頂板中心線距地面的距離， m； 1q —— 側(cè)向土壓力， kN/m。對于剛性涵洞，可近似認(rèn)為對涵洞產(chǎn)生主動(dòng)土壓力的作用。本設(shè)計(jì)涵洞主要的回填方式為填埋式，取單位長度的涵洞為研究對象，按下式進(jìn)行計(jì)