【正文】 本 工程假定壓縮土層厚度無(wú)限大，即 2T/L，故按半無(wú)限深彈性地基梁計(jì)算，計(jì)算步驟如下： 1 用偏心受壓公式計(jì)算閘底板縱向（順?biāo)髁飨颍┑鼗戳Γ? 2 計(jì)算半條及墩條上的不平衡剪力，以閘門為界，將底板分為上、下游兩段，分別在兩段的中央截取單寬板條及墩條進(jìn)行分析； 3 確定不平衡剪力在閘墩和底板上的分配； 4 計(jì)算基礎(chǔ)梁上的荷載，包括集中荷載和均布荷載； 5 考慮邊荷載的影響，本工程邊荷載按 100%考慮； 6 計(jì)算地基反力及梁的內(nèi)力。 該法假定底板和地基都是彈性體，底板下的地基反力是未知量，計(jì)算比較復(fù)雜。它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便，單只適用于小型水閘。缺點(diǎn)是未考慮底板和地基的變形。先求出底板在順?biāo)鞣较虻?地基反力分布情況，然后在閘門槽的上、下游垂直于水流方向各截取單位寬度的板條進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。常用的方法有以下幾種。 六、閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算 閘室中組成部件很多，如底板、閘墩、胸墻、閘門、交通橋、工作橋等等，但由于客觀原因，在此僅以閘底板進(jìn)行計(jì)算。 m) (KN) (m) ↘ ↙ 底板 8 閘墩 工作閘門 110 2316 工作橋 350 2065 啟閉機(jī) 96 公路橋 1026 檢修便橋 135 243 胸墻 合計(jì) 15971 泵站、節(jié)制閘各工況穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表 、 。 25 = 考慮到欄桿及橫梁重力等，取 : G5180。 179。 2179。 179。 2179。 179。 25+179。 179。=2179。 10179。 25+179。 179。 10179。= 閘門重力為： ?? BHkkG ,考慮其他因素取閘門自重為 110KN 胸墻重力為： 36 G4=179。 6179。 179。 179。 179。（ ） 3+23179。=[（π /3179。 25179。 1179。 25+1/2179。 179。 表 閘室基底面與地基之間的摩擦系數(shù) f 地基類別 f 地基類別 f 黏土 軟弱 礫石、卵石 中等堅(jiān)硬 碎石土 堅(jiān)硬 軟質(zhì)巖土 極軟 壤土、粉質(zhì)壤土 軟 砂壤土、粉砂土 較軟 細(xì)砂、極細(xì)砂 堅(jiān)硬巖石 較堅(jiān)硬 中砂、粗砂 堅(jiān)硬 砂礫石 荷載計(jì)算 完建期的荷載 .完建期的荷載主要包括閘地板重力 G閘墩重力 G閘門重力 G胸墻壁重力 G工作橋及啟閉機(jī)設(shè)備重力 G公路橋重力 G6和檢修便橋重力 G取混凝土、鋼筋混凝土的容重為 25KN/m3。 (2）閘首基底應(yīng)力 yYxx W MW MA GP ??? ???ma xmi n (52) 式中 minaxp— 閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值（ kPa）； ∑ Mx﹑ ∑ My— 作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面形心軸 x﹑ y 的力矩（ kNm）； Wx﹑ Wy— 對(duì)于基礎(chǔ)底面形心軸 x﹑ y 的截面矩（ m3）； 35 A— 閘室基底面的面積（ m2）。 ；基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)取 f=。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》第 、 條，其安全系數(shù)允許值見表 34 表 內(nèi)外河翼墻整體穩(wěn)定安全系數(shù)表 荷載組合 安全系數(shù) 內(nèi)河翼墻 外河翼墻 基本組合 特殊組合 Ⅰ 特殊組合 Ⅱ 閘室穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，擬建泵站基礎(chǔ)底面高程為 ，水閘基礎(chǔ)底面高程為 。 表 基礎(chǔ)底面應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值 地基土質(zhì) 荷載組合 基本組合 特殊組合 松軟 （ 4）翼墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 和地基應(yīng)力要求 翼墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 和地基應(yīng)力要求同閘室。 表 內(nèi)外河翼墻整體穩(wěn)定水位組合表 荷載組合 外河翼墻 內(nèi)河翼墻 墻前水位 墻后水位 墻前水位 墻后水位 運(yùn)行期 2 施工期 0 0 地震期 33 安全系數(shù)和地基應(yīng)力要求 （ 1）根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定，閘室基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為： 基本組合 Kc ≥ 特殊組合Ⅰ Kc ≥ 特殊組合Ⅱ Kc ≥ （ 2）根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定，閘室的抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為： 基本組合 Kf ≥ ； 特殊組合 Kf ≥ 。需計(jì)算的荷載見下表 。本設(shè)計(jì)不考慮地震情況。 （ 2）．校核期 正常擋水期時(shí)下游無(wú)水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，且閘底板下?lián)P壓力最大，最容易發(fā)生閘室滑動(dòng)失穩(wěn)破壞，是驗(yàn)算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)情況。 五、閘室穩(wěn)定計(jì)算 、設(shè)計(jì)情況選擇 根據(jù)水閘運(yùn)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的所有情況進(jìn)行分析，尋找最不利的情況進(jìn)行閘室穩(wěn)定及地基承載力驗(yàn)算。這種型式翼墻工程量省，施工方便，但水流在閘孔附近容易產(chǎn)生立軸漩滾、沖刷安 排，而且岸墻后滲徑較短，有時(shí)需要另設(shè)刺墻，只適用于小型水閘。適用于上、下游水位差及單寬流量較大的大、中型水閘； 扭曲面式：翼墻的迎水面，從邊墩端部的鉛直面向上、下游延伸漸變?yōu)榕c其相連的河岸坡度為止，成為扭曲面。 常用的翼墻布置有以下集中型式： 曲線式：翼墻從邊墩開始，向上、下游用圓弧或 1/4 橢圓弧的鉛直面與岸邊連接， 或從邊墩開始，向上、下游延伸一定距離后，轉(zhuǎn)彎 90 ，插入岸坡，墻面鉛直。當(dāng)泄洪落差較小，且閘室總寬度與下游水面相差不大時(shí)，也可低于泄洪水位。翼墻的平均擴(kuò)散角每側(cè)宜采用 7 ~12 ，其順?biāo)鞣较虻耐队伴L(zhǎng)度應(yīng)大于或等于消力池的長(zhǎng)度，下游端插入岸坡。如果鋪蓋前端設(shè)有板樁，還應(yīng)將板樁順翼墻延伸到翼墻的上游端。順?biāo)髁飨虻拈L(zhǎng)度應(yīng)滿足水流條件的要求，上游段插入岸坡，墻頂要超出最高水位至少 ~。 翼墻在水閘工程中屬于兩岸連接建筑物，是由邊墩或岸墻向上、下游延伸而形成，翼墻的作用是擋土、導(dǎo)流和防止側(cè)向繞流。對(duì)止水設(shè)備的要求是：①應(yīng)防滲可靠；②應(yīng)能適應(yīng)混凝土收縮及地基不均勻沉降的變形③應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。 本工程采用整體式底板，且設(shè)有獨(dú)立的岸墻，因此閘室分縫均采用兩孔為一單元，分縫設(shè)置在中墩，縫寬 2cm；上下游翼墻由于長(zhǎng)度較小，本工程不予分縫；上游鋪蓋和下游消力池在垂直水流方向長(zhǎng)度較大，均超過(guò) 50m，故在垂直水流方向?qū)伾w和消力池進(jìn)行分縫，鋪蓋材料為漿砌石，適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，故只在鋪蓋設(shè)置 3 道分縫，對(duì)于下游消力池設(shè)置 3 道沉降縫，分縫位置分別對(duì)應(yīng)未分縫的 3 個(gè)中墩中心處，鋪蓋及消力池縫寬為 2cm；消力池、鋪蓋與兩岸翼墻及底板、翼墻與岸墻連接處，均設(shè)置連通 的分縫，分縫寬 2cm；對(duì)于漿砌石海曼，在垂直水流方向設(shè)置兩道分縫將海曼分為 3 塊，縫寬 2cm。沉降縫的間距，視地基土質(zhì)的變化、地基反力的改變以及溫度應(yīng)力而定。另外，翼墻本身較長(zhǎng)，混凝土鋪蓋、消力池護(hù)坦在面積較大時(shí)也需要設(shè)縫，以防產(chǎn)生不均勻沉降。在有防洪要求的水閘重，一般要求啟閉了迅速可靠，能夠多孔同步開啟，這里采用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，一門一機(jī)。螺桿式啟閉機(jī)簡(jiǎn)便、廉價(jià)，適用于小型工程、水壓力較大、門重不足情況等。 圖 4— 2 疊梁式檢修閘門 啟閉機(jī)類型選擇 29 啟閉機(jī)可分為固定式和移動(dòng)式兩種，常用固定式啟閉機(jī)有卷?yè)P(yáng)式，螺桿式和油壓式。平時(shí)不用時(shí)放置一旁。 檢修閘門 作用用以臨時(shí)擋水，檢修工作閘門時(shí)用。 工作閘門基本尺寸取為高 4m，寬度取 9m。 閘門的基本尺寸 工作閘門尺寸 由于閘門作用是在枯水期壅高水位供進(jìn)水閘取水，所以▽ 頂 應(yīng)不低于正常蓄水位，為了防止水流漫過(guò)閘頂，銹蝕閘門結(jié)構(gòu)，門頂高程應(yīng)該高于 。木閘門耐久性差，已日趨不用。鋼閘門門體輕，一般用于大、中型水閘， 混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥閘門可以節(jié)省鋼材，不需要除銹。它的缺點(diǎn)是需要的閘墩較長(zhǎng)；不能提出孔口以外進(jìn)行檢修維護(hù)，也不能在孔口之間互換；總水壓力集中于支鉸處，閘墩受力復(fù)雜。 類型 28 （ 1）．按構(gòu)造形式分類可分為平面閘門、弧形閘門等。 工作閘門 1作用 又稱 主閘門，是水工建筑物正常運(yùn)行情況下使用的閘門。檢修閘門用以臨時(shí)擋水，一般在靜水中啟閉。事故閘門是在水工建筑物或機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)，在動(dòng)水中快速關(guān)閉孔口的閘門，又稱快速閘門。 閘門按其工作性質(zhì)的不同，可分為工作閘門，事故閘門和檢修閘門等。位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接等條件確定，本工程布置在閘室下游側(cè)。工作橋與檢修橋的尺寸總寬度為 6m。其機(jī)座尺寸可根據(jù)啟閉機(jī)型號(hào)來(lái)確定。其高度應(yīng)保證閘門開啟后不影響泄放最大流量，并考慮閘門的安裝及檢修吊出需要。 采用三種方法取最大值，即▽閘墩 =，現(xiàn)擬定▽閘墩 =。 ▽閘墩 =校核水位 +安全超高 =+=（ m） ▽閘墩 =設(shè)計(jì)水位 +安全超高 =+=（ m） ▽閘墩 =正常水位 +Δ h≈ ++=（ m） 表 4— 1 水閘安全超高下限值（ m） 運(yùn)用情況水閘級(jí)別 1 2 3 5 擋水時(shí) 正常蓄水位 遭遇地震 泄洪時(shí) 設(shè)計(jì)洪水位 1 校核洪水位 1 27 式中，Δ h為波浪高度，其計(jì)算查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》。②泄洪時(shí)，不應(yīng)低于設(shè)計(jì)（或校核）洪水位加相應(yīng)的安全超高。檢修門槽與工作橋之間留 的凈距，以便于工作人員檢修。中墩 ，邊墩 。其長(zhǎng)度為 24m。 2．長(zhǎng)度的確定 應(yīng)能滿足過(guò)閘水流平順，側(cè)向收縮小，過(guò)流能力大的要求。 5 底板厚度 26 考慮強(qiáng)度、剛度的要求，一般厚度為 ，并另外設(shè)置齒墻，取厚度為 。 3．底板長(zhǎng)度 根據(jù)前面設(shè)計(jì)已知閘底板長(zhǎng)度為 24m。底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)滿足強(qiáng)度，抗?jié)B及防沖要求，一般選用 C15或 C20。底板厚度必須滿足強(qiáng)度和剛度的要求。水頭愈大，地基愈差，底板應(yīng)愈長(zhǎng)。 （ 1）整體式底板 閘墩與底板澆筑成整體即為整體式底板。在特定的條件下，也可采用低堰底板、箱式底板、斜底板、反拱底板等。底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)滿足強(qiáng)度，抗?jié)B及防沖要求，一般選用 C15或 C20。底板厚度必須滿足強(qiáng)度和剛度的要求。水頭愈大，地基愈差，底板應(yīng)愈長(zhǎng)。 （ 1）整體式底板 閘墩與底板澆筑成整體即為整體式底板。在特定的條件下，也可采用低堰底板、箱式底板、斜底板、反拱底板等。 、閘墩 閘底板的設(shè)計(jì) 1作用 閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖、防滲等作用。開敞式水閘閘室由底板、閘墩、閘門、工作橋和交通橋等組成，有的還設(shè)有胸墻。 水泥用量大，工藝復(fù)雜，價(jià)格較貴。 對(duì)施工質(zhì)量要求較高，水泥用量大，加固深度受到限制。工藝相對(duì)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。 作用顯著，地基穩(wěn)定性好、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多，可靠性好。 針對(duì)本工程地基特點(diǎn)，本階段主要考慮樁基礎(chǔ)、深層攪拌法和高壓噴射注漿加固三種方法并進(jìn)行了比較，各處理方法主要優(yōu)缺點(diǎn)見表 。止水分鉛直止水和水平止水兩種，前者設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在黏土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻和消力池本身的溫度沉陷縫內(nèi)。 在消力池兩岸翼墻設(shè) 2~3 層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。見下圖 3— 3： 圖 3— 3 反濾層構(gòu)造圖（單位： cm） （ 2）鉛直排水設(shè)計(jì)本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為 2m，孔徑為 3cm，呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。 反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過(guò)反濾層；各層次的顆粒不得發(fā)生移動(dòng)；相臨兩層間，較小一層的顆 粒不得穿過(guò)較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水通暢；同時(shí)還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定。排水反濾層一般由 2~3層粒徑的砂和砂礫石組成。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到既減少滲透壓力又避免滲透變形。7Sh = =＜ [J0 ]=～ 閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。 1== KN 抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算 閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降閘底板水平段的平均滲透坡降為 JX =XLh6 = =＜ [JX ]=～ 滲流出口處的平均逸出坡降 J0 為 J0 =39。 (+)179。 20179。 16179。 1=21 179。1=21 ( H6+ H7)179。 20179。 16179。 (c）作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，從上游進(jìn)口段開始，逐次從作用水頭值減去個(gè)分段水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值。 同樣對(duì)出口段修正如下 ? 2 =)(2)(1212 ?????????? ??TSTT T180。 （ a）任一流段的水頭損失iih ????? ,則 h1 = 21 h2 = h3 = h4 = h5 = h6 = h7 = h8 = h9= （ b）進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù) 1? 為 1? =)(2)(1212 ??????