揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計摘 要本閘位于江蘇省高郵市某中型灌區干渠渠首，為渠首取水水工建筑物。建筑物等級35.0m17m1.0QPQ-12.51.0，0.5m20m。上下游翼墻結構形式采用鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。本工程中防滲計算采用改進阻力系數法，底板內力按彈性地基梁法計算。本工程設計主要由水力設計、消能防沖設計、閘基滲流計算、閘室結構布置、閘室穩定計算、閘室結構計算、兩岸連接建筑物布置、兩岸連接建筑物結構計算等幾個部分組成。關鍵詞：水力計算穩定計算結構計算邊荷載彈性地基梁AAbstractThisfloodgatelocatedatJiangsuProvinceGaoyousomemediumirrigationareamainchannelcanalhead,takesthewaterhydraulicengineeringstructureforthecanalhead.Thebuildingrankisfirst-level.Calculatesthisprojecttosuppose3,eachextends5.0monly,floodgateledgerwalllong17m,floororbottomofsluicegatethicknessofslab1.0m.Thisprojectusestheplanesteelstrobe,usesQPQ-12.5ShanDisodiumtohoistthetypegate.Afterthecomputationdesigntoebasinlengthis15m,deepis1m,thetoebasinbottomthicknessofslabis0.5m,andthesealongis21m.Theupstreamanddownstreamwingwallstructuralstyleusesthereinforcedconcretebuttresstypebulkhead.Inthisprojecttheanti-seepagecomputationusestheimprovementresistancemethodofcorrelates,theledgerwallandrogenicforceaccordingtoelasticallythefoundationbeamlawcomputation.thethisengineeringdesignmainlybythewaterpowerdesign,disappearscanagainstflushthedesign,thefloodgatebasetransfusioncomputation,thebrakechamberstructuralarrangement,thebrakechamberstablecomputation,thebrakechamberstructurecomputation,bothbanksconnectionbuildingarrangement,bothbanksconnectionbuildingstructurecomputationandsoonseveralpartstobecomposed.Keyword:Waterpowercomputationstablecomputationloadelasticallyfoundationbeam

structurecomputationB揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 錄綜合說明 1工程概況 1水文 1工程地質資料 1回填土資料 1地震設計烈度 2其他資料 2工程布置與設計 3工程總體布置 3工程設計 3閘孔設計 3消能設計 5防滲設計 8閘基滲流計算 10閘室布置 15底板布置 153.2閘墩 15工作橋 16交通橋 16檢修橋 173.6胸墻 173.7閘室段布置圖 17穩定分析 19完建無水期荷載計算及地基承載力驗算 19閘室有水情況下的荷載計算 21結構設計 32底板設計 32閘室底板內力計算 32閘底板配筋計算及裂縫校核 50閘墩設計 53閘門設計 57閘門結構形式及布置 57面板設計 59水平次梁頂梁和底梁的設計 61主梁設計 64橫隔板設計 69邊梁設計 70滾輪軌道設計 73閘門啟閉力和吊座計算 73工作橋設計 75工作橋布置 75工作橋上部結構計算 76支墩的計算與配筋 88交通橋設計 95設計資料 95設計計算 95兩岸連接建筑物設計 107兩岸連接建筑物結構 107穩定分析 110結構計算 117參考文獻 130致謝 131揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE10綜合說明工程概況本閘位于江蘇省高郵市某中型灌區干渠渠首，為渠首取水水工建筑物。水文根據《防洪標準》（GB-50201-94《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）的規定，建筑物級別為1級。設計水位組合見表1.2.1。表1.2.1

閘孔設計時水位及流量組合外河水位(m)外河水位(m)6.00干渠水位(m)5.6060表1.2.2

消能防沖設計時水位及流量組合外河水位(m)干渠水位(m)引水流量(m3/s)4.04.060工況1.2.3閘室穩定計算時水位組合表外河水位(m)干渠水位(m)設計情況8.153.00校核情況8.53.00地震情況7.804.50工程地質資料建筑物底板下土層為粉質粘土，土層物理力學指標為：凝聚力C＝32kPa，擦角φ=18°，地基土允許承載力[R]=220kPa。回填土資料回填土采用砂壤土，假設其內摩擦角φ=28°，C=0，濕容重18kN/m3，飽和容重為20kN/m310kN/m3。地震設計烈度地震設計烈度：7°，設計基本地震加速度值為0.10g。其他資料20.0m，河底高程▽3.0m1：2.5，外河堤頂高程▽10.5m，干渠渠頂高程▽6.0m。兩岸路面高程▽10.5m8.0m7.0m。工程布置與設計工程總體布置本工程為灌區進水閘，共有三段，上下游段和閘室段。上下游段都設置翼墻，閘室15m35m閘室段設計有交通橋、工作橋、檢修橋、閘門、閘墩。工作橋上設置卷揚式啟閉機，閘門采用潛孔式平面鋼閘門。上游段設置10m16m15m20.5m工程設計閘孔設計1、閘孔型式的確定本工程的主要任務是攔蓄上游河水，確保灌溉用水，應具有較大的泄水能力，在洪水時期還應擔負著泄洪的任務，對于灌溉水質有一定的要求，便于排砂排淤，所以采用無底坎寬頂堰孔口。2、閘底板高程的確定本水閘擔任著攔蓄上游河水、確保灌溉用水的任務，需要較大的單寬流量，可以降低堰頂的高程，使堰頂高程與河床同高，即閘底板高程為3.0m。3、閘孔尺寸及前沿寬度的確定已知上下游水位，可推算上游水頭及下游水深。計算見下表流量Q下游水深hs表 上游水頭計算表上游水深H過水斷面積 行近水速V0V0/2g上游水頭（3s）（m）（m） （m2） （m/s）(m)H0 m）（602.63 82.5 0.7270.0273.0271εh/He1εh/He2gH0所以為孔流。因此閘孔總流量公式為QBσμh0 e

，με ，ε

λ04/27116he，he—孔口高度（m，式中μ—孔口流量系數，1+λ1

h/H2e—胸墻底圓弧半徑，σ—孔流淹沒系數，則計算閘孔總凈寬可用公式B0

Q/σh 。2gH02gH00 0 由于孔流淹沒系數0q=/BEhq20 0 1+8q2/gh1+8q2/gh3ch

，先假定：c（2*9.8h， ccc

2 hhc＇)/(hc＇)0

閘孔總凈寬計算表迭孔流淹閘孔總凈寬單寬流量躍前水深躍后水深次沒系數B（m）q(m3/s.m)h（m） h（m）c c10.517.343.460.492.000.620.5216.73.590.512.030.5930.5316.440.582.10.56根據《水利水電工程鋼閘門設計規范》中閘孔尺寸和水頭系列標準，選定單孔凈寬0b31m，0邊墩厚0.8m，見圖所示。閘孔總寬為：B5.03+21.017m泄洪能力校核

閘孔尺寸布置圖（單位：cm）QB0

σμhe

Qms與實際相差2gH02gH0消能設計為了保證水閘的正常運用，防止河床沖刷，一方面盡可能消除水流的動能，消除波狀水躍，并促使水流橫向擴散，防止折沖水流出現；另一方面要保護河床及河岸，防止剩余動能引起的沖刷。要解決以上問題，就是要有一個好的消能設施。工程實際中經常在池中利用水躍進行消能。海漫緊接消力池，其作用是繼續消除水流的剩余動能，使水流擴散并調整流速分布，以減小底部流速。海漫末端設置防沖槽。閘下尾水深度小于躍后水深的情況。②突檻式消力池（即消力墻式消力池。適用于閘挖式消力池，本次設計也采用下挖式消力池設計。消力池的設計1、消力池深度計算根據《水閘設計規范》中公式 d=

h'h'Z，h3Th2+q2/22=0，0c s c 0c(hh''=c(h

1)(b

)0.25，ΔZ

αq2 αq2

，進行試算。式中：d：消力池1+8αq31+8αq3gh312

2g2h'2s

2gh''2c

σ1.05h

α：水0 0 c c流動能校正系數，取1.0；q：過閘單寬流量；b1

：消力池首端寬度；b2

：消力池末端寬度；T0

：由消力池底板頂面算起的總勢能，T0

HdΔZh'：出0 s水池河床水深；1.0.1。表.1

上游水深計算表Q（ms）60閘室水深（m）4.0下游水深過水斷面積行近流h（m）sV22g閘前水頭01.0（m2）120速0.5H（m）0.01304.013由于

hq2/(2g2

2，通過試算得到hc=0.42mh=2.26m＞h=1m。為遠驅0 c c c t式水躍，需建消力池。LL0.756.92.260.429.52m10mjbb2

2tan10Lb=20.53md202

σhc''ht

=1.37m，然后依次求Th0

hc

ΔZd.2。迭d迭d(m)T0(m)h(m)c次h''c(m)ΔZ(m)d(m)

消力池深計算表123411.374.38300.340.360.362.360.520.9620.964.97300.360.370.372.440.531.0331.035.04300.370.37—2.440.531.03根據上表，實際取d1.03m2、消力池長度確定j計算根據規范Lj

c

h)c消力池長度計算Lsj

LβLs

0.714.82m

m22.3m。2其中L2s

Ls

34)d4dβ為水躍長度校正系數，取0.75。3、消力池底板厚度計算t1

按公式tk1

計算，其中kqΔH'qΔH'

為消力池底板計算系數，可采用0.15—0.20，取k1

'為閘孔泄水時的上下游水位差。由于本次工程設計消力池底板下無揚壓力作用，不考慮抗浮要求時的消力池底板厚度。求得消力池底板厚為0.42m。取0.5m。4、消力池構造本次工程采用下挖式消力池，為了便于施工，消力池底板做成等厚，為了降低護坦底部的滲透壓力，可在護坦下設鉛直排水孔，并在護坦底部鋪設反濾層，排水孔設在水平底板的后半部，排水孔直徑為6cm，間距為1.5m，按梅花形排列，反濾層厚為30cm，分三層，從上到下依次為10cm厚中石子，10cm厚小石子，10cm厚砂。護坦與閘室、岸墻及翼墻間需要沉陷縫分開，以適應不均勻沉降。7121022.3m。消力池構造尺寸見圖。0711000

15000

1000

中石子10小石子10砂10 14300 95001、海漫計算

消力池構造尺寸圖（單位：高程m，尺寸mm）海漫長度Lkp s

，其中k為海漫長度計算系數，由于河床qΔHqΔH's9.5qΔH為閘孔泄水時上下游qΔHqΔH's水位差。上述公式僅適用于

=1~9范圍內。(60/22.3)(60/22.3)73qΔH's海漫構造

2.32，Lp

9.52.3220.51m21m。對于海漫要求表面有一定的粗糙度，以利于進一步消能，具有一定的透水性，以便使滲透水自由排出，降低揚壓力，具有一定的柔性，以適應下游河床可能的沖刷變形，所以在海漫的起始段為7m長的漿砌石水平段，因為漿砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護坦齊平，后13.5m為干砌石段，保護河床不受沖刷，海漫厚度取為0.4m，下鋪設20cm的墊層，10cm的小石子，10cm厚的砂。2、防沖槽計算海漫末端的河床沖刷深度可用公式d

qmh計算，其中

為海漫末端單寬流m ]m m0量；[v0

]為河床土質允許的不沖流速，可按公式[v0

]v0

11R45R0

由土質決定，R為水力半徑；hm

為海漫末端的河床水深。海漫沖刷深度見表.1表.1 海漫沖刷坑深度計算q相應過水斷面積濕周1m(m3/sm)R4A（m2）q相應過水斷面積濕周1m(m3/sm)R4A（m2）χ(m)v]0(m/s)hm(m)d(m)m2.6924.827.690.970.7762.351.46m m m上游邊坡取為1：3，下游邊坡取為1：3。海漫構造尺寸見圖.1。漿砌塊石10石子10砂10漿砌塊石10石子10砂10干砌塊石10石子10砂10400圖.1 海漫防沖槽構造圖 （單位：高程m，尺寸mm）防滲設計1、防滲設計的目的和原則防滲設計的目的是防止閘基滲透變形，減小閘基滲透變形，減小閘基滲透壓力，減少水量損失，合理選用地下輪廓尺寸。防滲設計一般采用防滲和排水相結合的原則，即在高水位側采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設施，用以延長滲徑，減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力，在低水位側設置排水設施，如面層排水孔或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發生滲透變形。2、防滲計算閘基防滲長度的確定根據規范，閘基防滲長度應滿足公式LCHH3，則L35.516.5m防滲設備由于閘基土為粉質粘土，防滲設備采用混凝土鋪蓋，閘底板上下游側設置齒墻。防滲設備的尺寸和構造①閘底板順水流方向的長度應滿足閘室整體穩定性和地基允許承載力的要求，L

，取4；H 為上下游最大水位差，所以底

maxL35.516.5m17m。底t

16

)b，b0

為閘孔凈寬，所以t157

0.71m1.0m。③齒墻取為深0.7m，寬0.7m，見圖所示0111000

15000

11000

閘底板尺寸構造圖

（單位：高程m，尺寸mm）2—416m0.5m0.7m8°。3、校核地下輪廓線長度地下輪廓線布置如下圖所示：1414050201235678079 121011170 1530

10070

70100

地下輪廓線布置圖

（單位：高程m，尺寸mm）根據以上的設計數據，實際的地下輪廓線布置長度應大于理論的地下輪廓L鋪蓋長度閘底板長度齒墻長度實10.50.715.31.21.00.71.414213.61.00.937.18m>L理

H16.5m通過校核，滿足要求。4、排水設備的細部構造排水設備的作用采用排水設備，可降低滲透壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩定性，排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應根據閘基土質情況和水閘工作條件，做到既減小滲壓又避免滲透變形。排水設備的設計①水平排水：水平排水為加厚反慮層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反慮層一般2—310cm10cm10cm210cm10cm②鉛直排水設計：本工程在消力池后部設排水孔，孔距為1.5m，孔徑為6cm，呈梅花形布置，孔下設置反濾層。閘基滲流計算1、滲流計算的目的和計算方法確，因此采用此法進行滲流計算。用改進阻力系數法計算閘基滲流地基有效深度的計算LS根據05LS00

為地下輪廓線水平投影的長度，為33m；S0

為地下輪廓L1.7m

33

5

16.5m，S0取Tc=16.5m。分段阻力系數的計算

1.7 e 03ζ.(S)3

計算阻力系數，Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ段為內部垂直段，用公式公式 15 0 T

04412 π Sζyπlnctg4(1T)計算阻力系數，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅸ段為水平段，用公式L(Sζ 1x T

S)2

1

為入土深度，各典型段的水頭損失按

ξΔH

計算，對于進出口段的阻力系數修正，按公式h

β'

，式中i iξ 0 0ii11β'

，Δh(1β'

計算，其中h

'為進出口段修正后 T'

S' 0 01(T)22(T0059) h0

β為阻力修正系數，當β'1.0時，取β'1.0，S'T'：41234123589611710ⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪ2Ⅰ90611500150070 100 100圖 滲流區域分段圖 （單位：cm）分段分段分段分段SS1S2TLξihi校核情地震

各段滲透壓力水頭損失

（單位：m）編號名稱(m)(m)(m)(m)(m)設計情況況情況Ⅰ進口1.0——16.5—0.4630.7720.8240.495Ⅱ垂直—00450.0750.0800.048Ⅲ水平0.5——16—0.0310.0520.0550.033Ⅳ垂直—0.51.21615.30.0821.4701.5700.942Ⅴ水平1.2——16—0.0750.1250.1340.080Ⅵ垂直—0014.81.00.0680.1130.1210.073Ⅶ水平0.7——15.5—0.0450.0750.0800.048Ⅷ垂直—0.70.715.515.00.9051.5091.6110.967Ⅸ水平0.7——15.5—0.0450.0750.0800.048Ⅹ垂直—0014.81.00.0680.1130.1210.073Ⅺ出口0.9——15.7—0.4620.7700.8230.494合計——————3.08h'0Δhh'0Δh段別S'TT''設計校核地震設計校核地震情況情況情況情況情況情況進口段1.016.515.50.5460.4220.4500.2700.3500.3740.225出口段0.915.7620.1730.1040.6080.6500.390計算各角點的滲透壓力值用上表所計算的水頭損失進行計算，總的水頭差分別為5.15m，各段后角點滲壓水頭=該段前點滲壓水頭—此段的水頭損失，結果列入表：滲壓水頭H1H滲壓水頭H1H2H3H4H5H6H7H8H9H10H11H12情況5.154.734.304.252.782.652.542.460.950.880.1605.55.054.604.542.972.842.722.641.030.950.1803.33.032.762.731.791.711.641.590.620.570.110算滲流逸出坡降①出口段的逸出坡降分別為J'S'

0.1730.9

0.190.60，則小于地基土出口段允許滲流坡降值0.70，滿足要求，不會發生滲透變形。②水平段滲透坡降J由于地基土為粉砂，由《水閘設計規范》可查得，水平段允許坡降J0.4設計水位組合的情況下：J第Ⅳ段

h

1.47 i i 0.096i

15.3揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE14第Ⅷ段i= =0.1J 第Ⅷ段i= =0.1

1.509 []J水平 L 15JiJ校核水位組合的情況下：J第Ⅳ段i= =0.103J 第Ⅳ段i= =0.103

1.570 []水平 Li第Ⅷ段i= =0.107J 第Ⅷ段i= =0.107

15.3J1.611 []J水平 L 15iJ地震水位組合的情況下：J第Ⅳ段i= =0.06J 第Ⅳ段i= =0.06

0.942 []水平 Li第Ⅷ段i= =0.064J 第Ⅷ段i= =0.064

15.3J0.967 []J水平 L 15i所以滿足要求，不會發生滲透變形。揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE15閘室布置底板布置1、作用：閘底板是閘室的基礎，承受閘室及上部結構的全部荷載，并較均勻地傳給地基，還有防沖，防滲等作用。2、形式：本次設計閘室底板采用整體式平底板。3、長度：根據前面設計，知閘底板長度為17m。4、厚度：根據前面設計，知閘底板厚度為1.0m。5、底板齒墻深為0.7m，可以增加閘室穩定性和加長防滲長度。閘墩1、作用：分隔閘孔并支承閘門、工作橋等上部結構，使水流順利通過閘門。2、外形輪廓：應能滿足過閘水流平順、側向收縮小，過流能力大的要求，上游墩頭采用半圓形，閘墩長度取決于上部結構布置及閘孔形式，一般與底板同長或者稍短一些，本次設計取與閘底板同長為17m。31.0m，邊墩厚度為0.8m。平面閘門槽尺寸應根據閘門的尺寸確定，檢修門槽深0.2m0.30m，主門槽深0.30m，寬0.7m。檢修門槽和工作門槽之間留2.0m的凈距，以便工作人員檢修。4、高度：閘墩高程應根據校核情況決定，閘墩頂部高程為：▽頂=校核水位+波浪高度+安全超高=8.5+0.5+0.3=9.3m20t為：700mm×300mm。閘墩尺寸見圖3.2.1：0 60 060400150 2 350 30200703.2

1 0600970 23015050閘墩尺寸詳圖 （單位：cm）工作橋工作橋是為了安裝啟閉機和便于工作人員操作而設置的橋，若工作橋較高可在閘墩上設置排架支承。工作橋設置高程與閘門尺寸及形式有關。由于是平面鋼閘門，采用固定式卷揚啟閉機，閘門提升后不能影響泄放最大流量，并保留一定的富裕度。工作橋高度視閘門形式，閘孔水面線而定，對于平面閘門采用固定式啟閉機時工作橋縱梁底緣高程=閘墩高程+閘門高+1~1.5m=9.3+3+1=13.3m。工作橋的縱梁高取為800mm；工作橋橫梁高為縱梁的2/3～3/4480mm，寬度1/3～1/2300mm80mm550mm1540mm。工作橋尺寸布置見圖3.3。08080 00801600 063001400 300交通橋

圖3.3 工作橋構造圖（單位：mm）7.0m0.5m8m。C25C25C30HR335R23581.0m30cm25cm，車道做成一定的坡度。交通橋斷面如下圖所示：

圖3.4 交通橋構造圖 （單位：mm）本工程設置檢修橋，目的是為了在閘門檢修時期放下檢修門，擋住上游來水，把閘門吊出閘室進行檢修。其構造尺寸如下圖3.5所示：0720011002001100250胸墻

圖3.5 檢修橋構造圖（單位：mm）50cm3.5m50cm，胸墻簡R2003.6

圖3.6 檢修橋構造圖（單位：mm）水閘的閘室段布置如下圖3.7所示340013.312.3150080001000340013.312.315008000100010004006.03.02.01:500

7500

500圖3.7 閘室段布置圖 （單位：mm）穩定分析7組合，取整個底板驗算其穩定。荷載計算情況見表4：荷載組合計算情況自重表4 荷載組合靜水壓力揚壓力荷載泥沙壓力地震力浪壓力基本組合完建無水期正常擋水期√√— —√ √——————特殊組合校核水位情況地震水位情況√√√ √√ √———√——完建無水期荷載計算及地基承載力驗算1、荷載計算混凝土重度采用24.5kN/m3，水重度采用9.8kN/m3。閘室底板的計算寬度為5.031.020.8218.6m4.1.1計算情況見表4.1.1：排架便橋便橋工作橋交通橋閘門閘墩底板圖4.1.1 完建無水期荷載分布圖2、地基承載力驗算根據荷載計算結果，進行地基承載力驗算，由設計資料可知地基承載力為220kPa，則：e=BΣM=17

0.01(偏下游)2 ΣG 2 21939.95G 6e21939.95 60.0169.63 上Pmax=

1 = 1

kPa min

A B18.617 1769.14 下 P+P

63+

P]地基應力平均值：

=max2

min

2 =69.385kPa

=220kPaη

PPmin

=69.14

=1.01<η=1.5根據計算結果，可得出結論為：完建期的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發生不均勻沉降。表4.1.1 完建無水期荷載計部位 算式

自重 力臂 力矩（k）（）（kNm）閘門 335.2閘底 171.71172173.4

105.68608.1

4.3158.5

45673169板 2

0.717

24.573.140.521.5211.59.33.020.30.60.40.7 閘墩 170.89.33.02

24.5

8.6 88260 81 1 4胸墻 0.330.50.30.521524.54 啟閉14.313機0.30.820.081.4

458.0 3.9 178642.92 4.65 200工作 112

0.2

0.6

5.98324.5

408.98 4.65 1902橋 1.40.430.4824.51.351.51.50.21.10.1418.624.51.3218.6114.91.2514411.14517.94816001219200112.863338.584.651574合計

1521.6

21939.95

186691閘室有水情況下的荷載計算閘室有水期荷載除閘室自重外，還有靜水壓力、水重和閘底板所受的揚壓力。閘室有水情況下的荷載分布圖見圖4.2.1。便橋工作橋交通橋便橋工作橋交通橋閘門閘墩上游水壓力底板

有水期的閘室荷載分布圖12

G=21939.95kN上游水位為8.15m，G上游

ρgV9.85.15154.33321.8kN頂點的力臂為2.15m，則M 3321.82.157142kNm。上游下游：設計水位情況為無水情況，下游水重都為0。3、揚壓力揚壓力=滲透壓力+浮托力，浮托力有下游水深引起。設計水位情況下：下游水位為3.0m，則1）浮托力計算浮托力的計算簡圖如圖4.2.2所示16.716.79.8圖4.2.2

設計情況閘室浮托力分布圖齒坎底的壓強1.01039.81031.716.7kPa底板底的壓強1.01039.81031.09.8kPa則浮托力{9.8171(1.71.0)(16.79.8)2]}18.63445.3kN。2滲透壓力計算4.2.3

2.462.652.54

0.880.95

0.16F：

設計時期滲透壓力分布圖1++1+2.46)15+1+

9.8=5529.6kN2

118.62 2 揚壓力=3445.3+5529.6=8975kN4、水平水壓力24.2.4。混凝土鋪蓋：1P1=底面P'=止水處的浮托力c，2P221A、上游

上游水壓力示意圖上游水壓力的計算簡圖，如右圖4.2.4P=ρgh=9.85.35=52.43kN/m21P=9.80.2+9.82.78=29.2kN/m21P=1.79.8+9.82.65=42.63kN/m2.2F152.43175.351( )上游水壓力：B、下游

=2 +229.2+42.631.517=3300.1kN 34345圖4.2.5 上游水壓力示意圖下游水壓力的計算簡圖，如上圖4.2.512F=9.80.8218.6=58.33kN23F=0.80.918.6=131.24kN42F=125

0.9

9.8

0.9

=73.82kN4.2.1

力矩（力矩（kNm）

閘室荷載匯總表荷載名稱↓↑→←+↘﹣↖自重21939.95———186691—上游3321.8———7142—水重下游0—————滲透壓—5529.6———31334.4力浮托力—3445.3———29285上游——3300.1—8462.1—壓力下游———263.41—149.26合計25261.758974.93300.1263.41202295.160769根據荷載計算結果，進行地基承載力驗算：e=BΣM=17141526.1

0.19m(偏下游)2 ΣG 216286.85G

6e16286.85 60.1954.95 上Pmax=

1 = 1

kPa min

A B18.617 17 48.05 下地基應力平均值：PPmax

+P 54.95+48.05min= =51.5kPa<[P]=220kPa2 2地基不均勻系數：

P=Pmin

=54.95=1.14<48.05根據計算結果，可得出結論為：設計水位情況下的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發生不均勻沉降。抗滑穩定計算：閘底板上下游端設置的齒墻深度為0.7m，按淺齒墻考慮，滑動面沿閘底板與地基的接觸面，按公式K=c

fG+CH0

計算，式中K：沿閘室地基底面的抗滑穩定安全系數cf：閘室地基面與地基之間的摩擦系數，由于本次設計地基持力層為粉質粘f=g=g0.918)=0.290H：作用在閘室上的全部水平荷載G：作用在閘室上的全部豎向荷載閘室基底面與土質地基之間的粘結力C=02C=0.2532=8kPa0K=0.2916286.85+81718.6=2.39>Kc 3036.7

]=1.35經計算閘室抗滑滿足要求。校核水位期12

G=21449kN校核水位情況下：下游水位為3.0m，則上游水位為8.5m，G ρgV9.85.5154.33476.55kN，對底板前齒墻底部頂點的力臂為上游2.15m，則M 3476.552.157474.6kNm。上游0。3、揚壓力浮托力計算浮托力與設計水位相同為3445.3kN。滲透壓力計算滲透壓力計算簡圖如圖4.2.6所示：2.642.842.72

0.951.03

0.18F：

校核時期滲透壓力分布圖12.84+2.721.0+12.64+1.0315+10.95+0.18

9.85626.98kN2

118.62 2 揚壓力=3445.3+5626.98=9072.3kN4、水平水壓力水平水壓力計算簡圖見圖4.2.7所示。A、上游

上游水壓力示意圖上游水壓力的計算簡圖，如右圖4.2.7P=ρgh=9.85.7=55.86kN/m21P'=9.80.2+9.82.97=31.07kN/m21P=9.81.7+9.82.84=44.5kN/m2.2F155.86175.71( )上游水壓力B、下游

=2 +231.07+44.51.517=3669.9kN下游水壓力與設計情況相同閘室荷載匯總見表4.2.2。力矩（kNm）荷載名稱水重

閘室荷載匯總表↓↑→←+↘﹣↖自重21939.95———186691—上游3476.55———7474.6—下游0—————滲透—5626.98———31886.2壓力浮托力—3445.3———29285上游——3669.9—9876.3—壓力下游———263.41—149.26合計25416.59072.33669.9263.41204041.961320根據荷載計算結果，進行地基承載力驗算：e=BΣM=17142721.9

0.23m(偏下游)2 ΣG 2 16344.2G 6e16344.2 60.2355.89 上Pmax=

1 = 1

kPa min

A B18.617 17 47.49 下地基應力平均值：PPmax

+P 55.89.+47.49min= =51.69kPa<[P]=220kPa2 2地基不均勻系數：

P=Pmin

=55.89=1.18<47.49根據計算結果，可得出結論為：校核水位情況下的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發生不均勻沉降。抗滑穩定計算：K=0.2916344.2+81718.6=2.13>Kc 3406.5

]=1.35經計算閘室抗滑滿足要求。地震水位期1、自重G=21449kN2、水重上游水位為7.80m，G上游

ρgV9.84.8154.33034.08kN頂點的力臂為2.15m，則M =3034.082.15=6523.3kNm。上游下游：地震水位為4.50m，下游水重為G下游

1.51512.7102857.5kN。3、揚壓力4.5m，則浮托力計算浮托力的計算簡圖如圖4.2.8所示。

24.531.3624.5齒坎底的壓強

設計情況閘室浮托力分布圖P =24.5+0.71039.810=31.36kPa齒坎底板底的壓強P =2.51039.8103=24.5kPa底板P{24.517+1(1.7+1.0)(31.3624.5)2]}18.68091.4kN2滲透壓力計算滲透壓力計算簡圖如圖4.2.9所示：1.591.711.64

0.570.62

0.11F：

校核時期滲透壓力分布圖11.71+1.641.0+11.59+0.6215+10.57+0.1

9.8=3388.6kN2

118.62 2 揚壓力=8091.4+3388.6=11480kN4、水平水壓力A、上游上游水壓力的計算簡圖，如右圖4.2.10。圖4.2.10 上游水壓力示意圖P=gh=9.85=49kN/m21P'=9.81.7+9.81.79=34.2kN/m21P=9.83.2+9.81.71=48.12kN/m2.2上游水壓力FB、下游

149175+134.2+48.121.517=3132.kN2 2下游水壓力的計算簡圖，如上圖4.2.11 34345圖4.2.11上游水壓力示意圖F=19.82.3218.6=482.kN3 2F4F=5

=9.82.30.918.6=377.kN0.99.80.918.6=73.82kN/m25、地震期慣性力荷載計算如下表4.2.3。0.10.250.10.251.510262.81/9.8自重大小力臂力矩計算式（kN）（kN）（m）（kN.m）底板8608.170.10.251.58608.17/9.832.941.239.53閘墩10262.8139.274.85190.46交通橋16000.10.253.11600/9.812.658.3104.99檢修橋114.90.10.252.91114.9/9.80.858.26.97排架338.580.10.253.42338.58/9.82.951029.5工作橋408.980.10.253.2408.98/9.83.3412.441.42合計21333.4492412.87閘室荷載匯總見表4.2.4，根據荷載計算結果，進行地基承載力驗算：e=BΣM=17e

0.4m(偏下游)2 ΣG 216351.53G

6e

16351.53

60.4

59.01

上Pmax=

1

1

= kPa min

A B

18.617

17

下地基應力平均值：PP+P

=59.01+44.41=51.71kPa<[P]=220kPa=max2

min2地基不均勻系數：

P=Pmin

=59.01=1.33<44.41根據計算結果，可得出結論為：地震水位情況下的地基承載力能夠滿足要求，地基也不會發生不均勻沉降。抗滑穩定計算：K=0.2916351.53+81718.6=3.17>c 2290.9

1.35c力矩（kNm）荷載名稱↓↑→←+↘﹣↖自重21939.95———186691—上游3034.08———6523.3—水重下游2857.5———30432.4—滲透壓—3388.6———19202.1力浮托力—8091.4———68776.9———92—412.87—上游——3132.1—10179.33—壓力下游———933.2—995.5合計27831.53114803224.1933.223423888974各種情況下的穩定分析匯總見表4.2.5。計算計算PmaxPminP]η[]ηK[]K情況上游下游(kPa)(kPa)(kPa)(kPa)cc完建期69.6369.1469.3852201.012.0設計期8.153.054.9548.0551.52201.142.02.391.35校核期8.53.055.8947.4951.692201.182.02.131.35地震期7.84.559.0144.4151.712201.332.03.171.35結構設計底板設計閘室底板內力計算水閘閘室在順水流方向受力很小，不用進行計算配筋，按照構造配受力鋼筋就可以滿足要求，而垂直水流方向受力很大，應根據計算配受力鋼筋。因此在垂直水流方向取單寬板條作為梁計算，以其結果配置受力筋，而順水流方向只按照構造要求配置受力鋼筋。1、計算方法的選擇本設計地基土為粉砂土，并且為了保證精度，于是采用彈性地基梁法進行計算。彈性地基梁法就是在閘門上下游側各取一個單寬板條，通過計算板條上的不平衡剪力，來求板條的內力和板條下的地基應力。2、計算情況選擇完建無水期時的水閘不受上下游水壓力和揚壓力的影響，只受自身重力和地基反力的影響，但自重較大，正常設計水位工況下水閘既受上下游水壓力和揚壓力的影響，又受自重和地基反力的影響，也是計算情況之一，校核水位工況下的上下游水位差最大，因此也是計算情況之一。彈性地基梁法計算地板內力：閘底板的地基反力地基反力分完建無水期、設計水位工況及校核水位工況，其數值與地基承載力大小相等，方向相反。因此直接采用前面計算結果可知：69.63完建無水期為Pmaxmin

66.14kPa，54.95設計水位工況為Pmax kPa，min 48.0555.89校核水位工況為Pmax kPa。min 47.49不平衡剪力的計算①計算單元選取由于底板上的荷載在順水流方向是有突變的，而地基反力是連續變化的，所以作用在單寬板條及墩條上的力是不平衡的，維持板條及墩條上的力的平衡的差值為QQ1

Q，稱為不平衡剪力。選取整塊底板為計算單元，以工作閘門的前緣為分界2線，分別取兩個脫離體，上游段長4.3m，下游段長12.7m。計算出相應的不平衡力。計算簡圖如圖所示：2圖完建無水期不平衡剪力分布圖②根據已知條件列表計算見表：表

完建期不平衡剪力計算

（單位：kN）荷載名稱荷載名稱上游段下游段小計閘墩底板結工作橋構檢修橋重鋼閘門力胸墻排架啟閉設備合計地基反力不平衡力不平衡剪力25962390.1450204.49114.90458.0169.2921.465954.285↓5564.09↑390.195↓390.195↑7666.816218.0251600204.490105.60169.2921.4615985.675↓16375.87↑390.195↑290.195↓10262.818608.171600408.98114.9105.6458.0338.5842.9221939.9621939.96③不平衡剪力的分配計算中性軸的位置，中性軸計算圖如圖所示：001形心軸18600τ分布圖τ圖 中性軸計算簡由圖可知：中性軸位置為：個中墩的面積yy= 1

2個邊墩的面積y1

y20 個中墩的面積2個邊墩的面積底板的面積=16.324.150.86.324.15118.60.56.320.86.3218.6=2.85mQ采用積分法進行分配。用下列公式計算1A=hsd11 h=h

yy

y

hyd1 dh 1 12

2 2y=d

d2h3h2h

1h31 231 1 2 323=10.824.4534.4521.=167.885

13

1.853為了計算方便，在求A2

時取y坐標向下為正：A=y0sd2 h yy2y (

yy=024.4yyy+0 dh 0

2y12 ( )=624.42=30.704

33y2h0

+h321分配給閘墩Q= A1

Q=0.85Q；1分配給中墩Q

A+A1 21= d 1

=0.28Q；中墩 2d1

+2d 1 12分配給邊墩Q

d2 Q=0.22Q；邊墩 2d1

+2d 1 12分配給閘底板的Q2

A2A+A1

Q=0.15Q。式中Q：不平衡剪力在閘底板上的分配值；2Q：不平衡剪力在閘墩上的分配值；1Q ：不平衡剪力在一個中墩上的分配值；中墩Q ：不平衡剪力在一個風頓感上的分配值；邊墩Q：閘墩和閘底板上的總的不平衡剪力。④設計水位工況和校核水位情況下的不平衡剪力的計算及分配：上游段下游段 上游段下游段上游段下游段浮托力滲透壓力浮托力滲透壓力浮托力滲透壓力浮托力滲透壓力地基反力地基反力。

不平衡剪力計算（單位：kN）荷載名稱設計水位工況上游段 下游段校核水位工況上游段 下游段結構重力5954.285↓ 15985.675↓5954.285↓ 15985.675↓水重3321.8↓ 03476.55↓ 0浮托力957.074↑ 2488.226↑1943.83↑ 3683.15↑滲透壓力1739.077↑ 3790.523↑2568.292↑ 877.0↑地基反力4325.32↑ 11959.82↑4385.3↑ 11959.31↑不平衡力2253↓ 2253↑533.4↓ 533.4↑不平衡剪力2253↑ 2253↓533.4↑ 533.4↓單寬板條上的荷載計算在閘底板上游段和下游段中點各取長為一聯的單寬板條進行計算，上游段長b4.m，下游段長b1

12.7m。q表中符號含義如下（重力單位：kN）W：對應上、下游段閘底板重；板W ：對應上、下游段一個中墩重；中墩W ：對應上、下游段閘墩上結構重；墩上Q：對應上、下游段閘底板上的不平衡剪力；板Q ：對應上、下游段中墩上的不平衡剪力；中墩滲W：對應上、下游段閘底板所受的滲透壓力；滲W：對應上、下游段閘底板所受的浮托力。浮L9.3m墩邊墩1中墩2中墩2邊墩11）完建時期A、上游段

圖單寬板條上荷載分布圖①均布荷載②閘墩處集中荷載邊墩

q=2390.145+0.15390.1954.318.6 4.318.6

=30.614kN/mN=204.49+114.9+169.29+21.46+458+530.96+390.1950.0.221 4.36 4.3 4.3=177.973kN中墩N=204.49+114.9+169.29+21.46+458+767.04+390.1950.0.282 4.33 4.3 4.3=275.028kNB、下游段①均布荷載

7666.81q=

0.15

=32.208kN/m②閘墩處集中荷載邊墩

12.718.6 12.718.6N=1600204.49169.2921.461568.20390.1950.850.221 12.76 12.7 12.7=155.409kN中墩N=1600204.49169.2921.462265.21390.1950.850.282 12.76 12.7 12.8=211.802kN2）設計時期A、上游段①均布荷載2390.145q=

3321.8

957.0741739.0770.15

=43.45kN/m4.318.64.315 4.318.6 4.318.6②閘墩處集中荷載邊墩N=204.48114.9169.2921.46458530.963476.55220.221 4.36 4.3 4.315 4.3=19.905kN中墩N=204.48114.9169.2921.46458767.043476.55220.282 4.33 4.3 4.315 4.3=74.830kNB、下游段①均布荷載6218.025q=

2488.2263790.5230.15

=1.174kN/m12.718.6 12.718.6 12.718.6②閘墩處集中荷載邊墩N1600204.49169.2921.461568.2022530.850.221 12.76 12.7 12.7182.838kN中墩N1600204.49169.2921.462265.2122530.850.282 12.76 12.8 12.8246.439kN3）校核時期A、上游段①均布荷載q2390.1453476.551943.832568.2920.15533.44.318.6 4.315 4.318.6 4.318.6②閘墩處集中荷載邊墩

21.368kN/mN204.48114.9169.2921.46458530.963476.55530.221 4.36 4.3 4.315 4.394.687kN中墩N204.48114.9169.2921.46458767.043476.55530.282 4.33 4.3 4.315 5.2175.118kNB、下游段①均布荷載6218.025q

3683.15877.00.15

7.357kN/m12.718.6 12.718.6 12.718.6②閘墩處集中荷載邊墩N1600204.49169.2921.461568.20533.40.850.221 12.76 12.7 12.7157.518kN中墩N1600204.49169.2921.462265.21533.40.850.282 12.76 12.7 12.7214.543kN單寬板條上的荷載計算見表。表 單寬板條荷載計算荷載類型

完建無水期

設計水位工況

校核水位工況30.61432.20830.61432.20843.451.17421.3687.357177.973155.40919.905182.83894.687157.518q（kN/m）

上游段

下游段

上游段

下游段

上游段

下游段集中荷載N（kN1集中荷載N（kN2

275.028 211.802 74.830 246.439 175.118 214.543（5）利用郭氏表計算底板內力根據已知的集中荷載、均布荷載等值，查相關郭氏表中的集中荷載彎矩系數，計算匯總得完建無水期、設計水位工況和校核工況的上下游彎矩，并根據計算結果繪制底板上下游彎矩圖如圖所示。對于分布荷載計算柔性指數用公式t10E0E

L3hh式中E：地基土的變形模量，本次工程為粉砂土，取2.5103kN/m20EC20，取2.55107kN/m2cLh1.0m2.5103 9.3則t10

2.55107

(1.0)3

0.791。揚州大學本科生畢業設計（a）閘底板上游彎矩圖（b）閘底板下游彎矩圖圖 單寬板條上彎矩分布圖（kN.m）對于集中荷載N1距離系數xL對于集中荷載N2

0.9641揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE42距離系數

x0.3L式中：集中力到地基梁中心的系數xL：地基梁長度的一半長度單寬板條荷載計算表。表 單寬板條彎矩系數彎矩系數板帶上荷載 邊荷載

P'（右）

P''（左）段別 ξ均布荷載

N1(a=±

N2(a=±

'-P

'P

''

'-P'

P''-P''⑴⑵⑴⑵0.3)⑶⑷⑷⑸⑸'00.1-0.180.14-29.1-3.8-29.1--0.20.17-30-3.8-27.6--0.210.21-29.7-3.8-25.20-9-0.210.25-28.9-3.6-22.3-8-0.210.19-26.1-3.5-18.9-7-0.210.14-23.3-2.7-15.1-5-0.20.1-19.4-2.2-11.4-4-0.170.06-13.8-1.4-7.6-2-0.140.03-7.9-0.8-3.9-1-0.080.01-2.7-0.2-1.401000000000.1-0.180.14-29.1-3.8-29.1--0.20.17-30-3.8-27.6--0.210.21-29.7-3.8-25.20-9-0.210.25-28.9-3.6-22.3-8-0.210.19-26.1-3.5-18.9-7-0.210.14-23.3-2.7-15.1-5-0.20.1-19.4-2.2-11.4-4-0.170.07-13.8-1.4-7.6-2-0.140.03-7.9-0.8-3.9-1-0.080.01-2.7-0.2-1.4010000000

1

11

1

11 15上游段下游段表 完建期單寬板條荷載產生的彎矩值板帶上荷載產生的彎矩植M(kN.m)完建時期別段 ξ 別

=30.614kN上

=177.9731上

N=275.028kN2上 ∑q=32.208kNN=155.409kN N=211.802kN下 1下 2下⑹=(1)*ql2 ⑹=(1)*ql2 (7)=(2)*pl(8)=(3)*pl(9)=(6)+(7)+(8)0264.78-297.93358.09324.940.1264.78-331.03434.82368.570.2264.78-347.58537.13454.330.3238.3-347.58639.44530.160.4211.82-347.58485.97350.210.5185.35-347.58358.09195.860.6132.39-331.03255.7857.140.7105.91-281.38153.47-220.852.96-231.7276.73-102.030.926.48-132.4125.58-80.35100000278.57-260.15275.77294.190.1278.57-289.06334.86324.370.2278.57-303.51413.65388.710.3250.71-303.51492.44439.640.4222.85-303.51374.25293.590.5195-303.51266157.490.6139.28-289.0619040.220.7111.43-245.7133-1.270.855.72-202.3457-89.620.927.86-115.6219-68.76下游段110000表

設計期單寬板條荷載產生的彎矩值板帶上荷載產生的彎矩植M(kN.m)設計時期段 ξ

=43.45

N

N=74.830kN別 上q

上N

上 ∑N=246.439kN下 1下 2下(10)=(1)*ql2(10)=(1)*ql2(11)=(2)*pl(12)=(3)*pl(13)=(10)+(11)+(12)0375.8-33.3297.43439.910.1375.8-37.02118.31456.910.2375.8-38.87146.14483.070.3338.22-38.87173.98473.330.4300.64-38.87132.22393.990.5263.06-38.8797.43321.620.6187.9-37.0269.59220.470.7150.32-31.4741.76160.610.875.16-25.9120.8870.130.937.58-14.816.9629.7310000010.15-306.07320.8624.940.110.15-340.08389.6259.690.210.15-357.08481.3134.370.39.14-357.08572.97225.030.48.12-357.08435.461-357.08320.86-8-340.08229.19-105.810.74.06-289.07160.43-124.580.82.03-238.0668.76-167.27下游段0.91.02-136.0322.92-112.0910000表

校核期單寬板條荷載產生的彎矩值板帶上荷載產生的彎矩植M(kN.m)校核時期段 ξ

=21.368kN

N

N=175.118kN別 上q

1上N

2上 ∑N=214.543kN下 1下 2下(14)=(1)*ql2(14)=(1)*ql2(15)=(2)*pl(16)=(3)*pl(17)=(14)+(15)+(16)0184.81-158.51228254.30.1184.81-176.12276.86285.550.2184.81-184.92342.01341.90.3166.33-184.92407.15388.560.4147.85-184.92309.43272.360.5129.37-184.92228172.450.692.41-176.12162.8679.150.773.92-149.797.7221.940.836.96-123.2848.86-37.460.918.48-70.4516.29-35.6810000063.63-263.69279.3379.270.163.63-292.98339.19109.840.263.63-307.634191750.357.27-307.63498.81248.450.450.9-307.63379.1122.370.544.52-307.63279.3316.220.631.8-292.98199.52-61.660.725.44-249.03139.67-83.920.812.72-205.0959.86-132.51下游段6-117.1919.95-90.5810000（6）邊荷載的影響及計算方法邊荷載是指計算閘段底板兩側相鄰的閘室或邊墩背后填土及岸墻等作用于計算閘2L0118600邊荷載0118600邊荷載11-15邊荷載1-10邊墩1中墩2中墩2邊墩邊荷載11-10 圖單寬板條邊荷載分布圖閘室兩側為扶壁式擋土墻，邊荷載計算如下：①完建無水期完建無水期地基反力如圖所示：上游段 上游段69.14 69.26閘門處 69.63圖完建無水期地基反力分布圖單位（kN/m2）上游段地基反力P上

69.14kN/m2，下游段地基反力P下

69.6kN/m2，工作閘門上緣處地基反力P門

69.26kN/m2，則單寬板條的邊荷載為：上游段下游段

q 69.2kN/m2上邊q 69.45kN/m2下邊將q 、q上邊 下

轉化成集中力緊接著閘室段的L范圍內轉化為10個集中力，第二個L范圍內轉化為5個集中力。上游段PP1 10

1Lq10 上邊

1

18.669.2128.7kNPP11 15

1Lq5 邊

15

18.669.2257.42kN下游段 PP1 10

1下10Lq下邊

1

18.669.45129.18kN揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE49PP=1Lq

118.669.45=258.35kN11 15 5②設計水位工況

下邊 5設計水位工況地基反力如圖所示：上游段 上游段48.05 49.88閘門處 54.95圖設計水位工況地基反力分布圖單位（kN/m2）上游段地基反力P上

=48.05kN/m2P下

=54.95kN/m2緣處地基反力P門

=49.88kN/m2，則單寬板條的邊荷載為：上游段下游段

q =48.97kN/m2上邊q =52.42kN/m2下邊將q 、q上邊 下

轉化成集中力緊接著閘室段的L范圍內轉化為10個集中力，第二個L范圍內轉化為5個集中力。上游段PP1 10

=1Lq10 上邊

1=

18.648.97=91.08kNPP11 15

=1Lq5 邊

1=5

18.648.97=182.17kN下游段 PP1 10

1下=10Lq下邊

1=

18.652.42=97.50kNPP=1q=118.652.42=195.00kN11 15 5 下 5邊③校核水位工況校核水位工況地基反力如圖0所示：上游段 上游段47.49 49.71閘門處 55.89圖0校核水位地基反力分布圖（單位：kN/m2）上游段地基反力P上

=47.49kN/m2，下游段地基反力P下

=55.89kN/m2，工作閘門上揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE50緣處地基反力P門

49.7kN/m2，則單寬板條的邊荷載為：上游段下游段

q 48.6kN/m2上邊q 52.8kN/m2下邊將q 、q上邊 下

轉化成集中力緊接著閘室段的L范圍內轉化為10個集中力，第二個L范圍內轉化為5個集中力。上游段PP1 10

1Lq10

118.648.610PP1Lq 118.648.6180.79kN11 15 5 下邊 5下游段 PP1 10

1Lq10

118.652.898.21kN10PP1Lq 118.652.8196.42kN11 15 5 下邊 5邊荷載產生的彎矩見附表。1、2。閘底板配筋計算及裂縫校核1、配筋量計算及選配用0cmamfc2bm0 hh-a=1000-45=955mm=1.2，選用二級鋼筋f=310kN/m20 d：2、鋼筋抵抗彎矩圖的計算(1)上游段頂層M=154.46kN.mMMR As設

A154.19679168.65kNms實 620.812的鋼筋的抵抗彎矩為28.1kNmM=309.17kN.mMMR As設

A309.171272311.96kNms實 1260.61862.4kNm。M=206.99kN.mM=MR As設

A=206.99904=221.7kNms實 844.112的鋼筋的抵抗彎矩為27.7kNmM=266.82kN.mM=MR As設

A=266.821272=309.0kNms實 1098.31861.8kNm。表 閘底板配筋計算M(kN.m)M(kN.m)h(m)0s=dMfbh2c 0=11s=fcfyA=bh(m2)s0鋼筋選配實際配筋（mm2）上游段下游段309.17-154.46266.82-206.999559559559550.04070.02030.03510.02720.04080.02020.03560.02740.132%0.065%0.115%0.088%1260.61272620.86791098.31272844.19040Ec=2.55104m2，鋼筋的彈性模量Es

=2.0105m2上游段底層鋼筋：Ate=Aste

= 6792451000

0.0080.03M= lSL 0.87hA0s

=154.461060.87955

=273.79Nmm2w =

sl+0.1d)max

123E s te=1.01.01.6(273.79)(335+0.112)310000 0.03=0.20mm<[]=0.30mm裂縫寬度滿足要求。上游段頂層鋼筋：Ate=Aste

= 12722451000

0.01410.03M= lSL 0.87hA0s

=309.171060.879551272

=292.54Nmm2w =

sl+0.1d)max

123E s te=1.01.01.6(292.54)(335+0.118)下游段底層鋼筋：

310000 0.03=0.25mm<[]=0.30mmAte=Aste

= 9042451000

0.010.03M= lSL 0.87hA0s

=206.991060.87955

=275.59Nmm2w =

sl+0.1d)max

123E s te=1.01.01.6(275.59)(335+0.112)上游段頂層鋼筋：

310000 0.03=0.21mm<[]=0.30mmA=ste Ate

= 1272 0.0142451000M= lSL 0.87hA0 s

= 266.821060.879551272

=252.47Nmm2w =

sl+0.1d)max

123E s te=1.01.01.6(252.47)(335+0.118)310000 0.03=0.22mm<[]=0.30mm式中——按荷載效應的長期組合計算的縱向受拉鋼筋應力；sl——構件受力特征系數，受彎構件取1.0；1——鋼筋表面形狀系數，變形鋼筋為1.0；2——荷載長期作用影響系數，荷載效應的長期組合為1.6；3d——受拉鋼筋直徑，12mm；te

AAs；teA——有效受拉混凝土截面面積；teA——受拉區縱向鋼筋截面面積。s裂縫寬度滿足要求。閘墩設計1、閘墩底部應力計算運用情況下在運用情況下，閘墩兩側閘門皆關閉，閘墩承受最大水頭時水壓力，自重與上部結構重量，這種情況為縱向最不利情況，則按下列公式計算：WAσA：計算截面的面積；

M LIx2xW：計算截面以上豎向力的總和；MyxI：計算截面對其形心軸y的慣性矩；xL：閘墩順水流方向長度。運用情況下的閘墩計算簡圖如圖5.2.1所示yxy圖5.2.1運用情況下閘墩荷載分布圖W墩底水平截面的形心軸至上游端的距離為： 20.52(16.712+0.288)+1.5115.750.60.314.859.719.8+0.70.44.65+213.30+0.30.62.15+1.511.25 x= 20.522+1.51+0.30.6+9.71+0.70.4+21+0.30.6+1.51=8.6m墩底截面形心軸的慣性矩為：1.0(0.9817)3yI= 12 =385.340m4y①完建期情況下的閘墩底部縱向正應力計算，對閘墩底形心軸求矩，M=161.74.7+14.313.95+136.33.95+38.37.35+101.83.95380.73.95=534.74kNm中墩的面積為：A=1.51.0

10.522+0.60.3+9.71+0.70.4+21+0.30.6+1.51=162閘墩底部的應力為：WML3457.06534.74 = + = +

=226.26kPa<]=6860kPamax

I 2 16.12 385.342yW =

L

3457.06534.7417=202.66kPa<]=6860kPamin

I 2 16.12 385.342y②對設計水位情況和校核水位情況比較，校核水位情況下的水位差比較大，對閘墩有更不利的影響，因此只需計算校核水位情況下的閘墩縱向正應力即可。自閘墩底向上取1m的墩條計算。閘墩墩條受上游水壓力對底板形心的力矩為：M=15.59.85.555.5/3=1358.7kNm2M=534.74+1358.73=823.99kNmW = +

L

3457.06+823.9917=232.63kPa<]=6860kPamax

A I 2 16.12 385.342yW =

L

3457.06823.9917=196.26kPa<]=6860kPamin

A I 2 16.12 385.342y閘墩采用C20混凝土，混凝土的容許壓應力為6860kN/m2，經計算在完建無水期和校核水位情況下閘墩的縱向正應力均小于應力容許值，見表5.2.2。因此在縱向上只需按構造配筋即可，構造配筋配直徑為12mm的二級鋼筋，間距為250mm。表5.2.2閘墩縱向正應力計算表上游下游（kNm）min（kNm）00226.26202.666860滿足要求8.53.0232.63196.266860滿足要求計算情計算情max（kNm）]是否滿足況水期一孔檢修，檢修閘門關閉，兩側相鄰孔主閘門關閉，所屬校核情況閘墩承受側向水W Md=：閘墩底部正應力；A：計算截面的面積；

AI 2xW：計算截面以上豎向力的總和；MyxIy的慣性矩；xd：閘墩厚度。833.11kN01m過水側受到的壓力對閘墩形心軸y-y的力矩為：揚州大學本科生畢業設計揚州大學本科生畢業設計PAGEPAGE56M=1x 2

9.8

(5.5

4.5)

2.3

0.48

=54.kNmIx

=17(0.981.0)312

=1.33m4Wmax=

M x

d=3457.06+54.11234.80kPa

]=6860kPamin

A I 2 16.12 1.332194.12x所以閘墩只需按構造配筋即可。邊墩驗算豎向荷載:W=3457.06kNM=267.37kNmy

=Pb

=19.8

5

15

0.25=76.57kNmn 1 2 2A點產生剪應力近似值為：6M= n