船閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第六章第六章 船閘結(jié)構(gòu)計(jì)算船閘結(jié)構(gòu)計(jì)算第一節(jié)第一節(jié) 作用在船閘結(jié)構(gòu)上的荷載作用在船閘結(jié)構(gòu)上的荷載 船閘水工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，須根據(jù)建筑物在施船閘水工建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，須根據(jù)建筑物在施工、完建、運(yùn)用及檢修等不同時(shí)期所承受的全工、完建、運(yùn)用及檢修等不同時(shí)期所承受的全部荷載，并按各種可能的最不利荷載組合進(jìn)行部荷載，并按各種可能的最不利荷載組合進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。 作用于船閘水工建筑物上的荷載包括：作用于船閘水工建筑物上的荷載包括： （1）建筑物自重、水重及建筑物內(nèi)部或上部填料重。）建筑物自重、水重及建筑物內(nèi)部或上部填料重。 （2）閘門、閥門及其他設(shè)備的重量。）閘門、閥門及其他設(shè)備的重量。 （3）土壓力。）土壓力

2、。 （4）靜水壓力。）靜水壓力。 （5）揚(yáng)壓力（包括浮托力及滲透壓力）。）揚(yáng)壓力（包括浮托力及滲透壓力）。 （6）船舶荷載。）船舶荷載。 （7）活荷載。）活荷載。 （8）波浪壓力。）波浪壓力。 （9）水流力。）水流力。 （10）地震力。）地震力。 （11）其他。）其他。一、荷載種類一、荷載種類1、土壓力、土壓力 土壓力是作用在船閘上的主要荷載之一。計(jì)算土壓土壓力是作用在船閘上的主要荷載之一。計(jì)算土壓力時(shí)，應(yīng)根據(jù)地基性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型及回填土性質(zhì)等因素力時(shí)，應(yīng)根據(jù)地基性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型及回填土性質(zhì)等因素判別土壓力的計(jì)算狀態(tài)。根據(jù)分析、觀測(cè)并結(jié)合判別土壓力的計(jì)算狀態(tài)。根據(jù)分析、觀測(cè)并結(jié)合 船閘建船閘建設(shè)具

3、體情況復(fù)算，基本可以分為以下三種狀態(tài)：設(shè)具體情況復(fù)算，基本可以分為以下三種狀態(tài)： 二、荷二、荷 載載 計(jì)計(jì) 算算（1）土基上的重力式、扶壁式、懸臂式等結(jié)構(gòu)，墻后填土應(yīng)按）土基上的重力式、扶壁式、懸臂式等結(jié)構(gòu)，墻后填土應(yīng)按主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力計(jì)算；計(jì)算；（2）土基上設(shè)斜樁和帶橫撐的直樁基礎(chǔ)上或巖基上的重力式、）土基上設(shè)斜樁和帶橫撐的直樁基礎(chǔ)上或巖基上的重力式、扶壁式、懸臂式、混合式結(jié)構(gòu)等，以及一般的整體式結(jié)構(gòu)，扶壁式、懸臂式、混合式結(jié)構(gòu)等，以及一般的整體式結(jié)構(gòu)，由于墻身變位受到限制，主動(dòng)極平衡狀態(tài)一般難以發(fā)生，墻由于墻身變位受到限制，主動(dòng)極平衡狀態(tài)一般難以發(fā)生，墻后填土應(yīng)按后填土應(yīng)按靜止土壓力靜

4、止土壓力計(jì)算；計(jì)算；（3）墻高大于）墻高大于15m的整體式懸臂式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，觀測(cè)表明，的整體式懸臂式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，觀測(cè)表明，結(jié)構(gòu)上部產(chǎn)生大于靜止土壓力的結(jié)構(gòu)上部產(chǎn)生大于靜止土壓力的附加土壓力附加土壓力，因此應(yīng)按，因此應(yīng)按附加附加土壓力土壓力的影響進(jìn)行分析研究。的影響進(jìn)行分析研究。 主動(dòng)土壓力計(jì)算方法主動(dòng)土壓力計(jì)算方法： 庫侖理論適用庫侖理論適用墻背與垂線夾角不大墻背與垂線夾角不大（45/2）的主動(dòng)土壓力）的主動(dòng)土壓力 計(jì)算（計(jì)算（ 為內(nèi)摩擦角為內(nèi)摩擦角 ）。）。o 朗肯理論適用朗肯理論適用o 0（地面與水平面夾角）；（地面與水平面夾角）；o （45/2）或墻身為）或墻身為L結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（坦墻

5、）（坦墻）時(shí)的時(shí)的主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力 計(jì)算。計(jì)算。o 凝聚力概念凝聚力概念.axkaxk圖圖6-1 主動(dòng)土壓力計(jì)算（庫侖法）主動(dòng)土壓力計(jì)算（庫侖法） 靜止土壓力通常是指墻體沒有位移時(shí)的土壓力，一靜止土壓力通常是指墻體沒有位移時(shí)的土壓力，一般為墻身剛度較大和地基不發(fā)生沉降的情況。為方便計(jì)般為墻身剛度較大和地基不發(fā)生沉降的情況。為方便計(jì)算，靜止土壓力系數(shù)可采用主動(dòng)土壓力系數(shù)的算，靜止土壓力系數(shù)可采用主動(dòng)土壓力系數(shù)的1.251.5倍。倍。 關(guān)于附加土壓力的計(jì)算，須按整個(gè)結(jié)構(gòu)與周圍土體關(guān)于附加土壓力的計(jì)算，須按整個(gè)結(jié)構(gòu)與周圍土體共同工作的條件考慮，目前已有的計(jì)算方法都具有很大共同工作的條件考慮，目前

6、已有的計(jì)算方法都具有很大的假定性，有待進(jìn)一步研究。的假定性，有待進(jìn)一步研究。2、揚(yáng)壓力、揚(yáng)壓力 作用于建筑物基礎(chǔ)底面垂直向上的總水壓力稱為作用于建筑物基礎(chǔ)底面垂直向上的總水壓力稱為揚(yáng)揚(yáng)壓力壓力，包括浮托力和滲透壓力。，包括浮托力和滲透壓力。 建筑物基底浮托力的強(qiáng)度等于下游水位與建筑物基建筑物基底浮托力的強(qiáng)度等于下游水位與建筑物基底的高程差乘以水的重度。底的高程差乘以水的重度。 滲透壓力的確定取決于地基的性質(zhì)。土基上建筑物滲透壓力的確定取決于地基的性質(zhì)。土基上建筑物的滲透壓力計(jì)算見本章第二節(jié)。下面介紹巖基上建筑物的滲透壓力計(jì)算見本章第二節(jié)。下面介紹巖基上建筑物的滲透壓力計(jì)算。的滲透壓力計(jì)算。圖圖

7、6-2 為設(shè)帷幕灌漿、排水設(shè)施的揚(yáng)壓力圖為設(shè)帷幕灌漿、排水設(shè)施的揚(yáng)壓力圖o 對(duì)未設(shè)帷幕、排水的船閘，一般假定滲透壓力呈三對(duì)未設(shè)帷幕、排水的船閘，一般假定滲透壓力呈三角形分布，圖角形分布，圖6-2中中 為上游水深，為上游水深， 為下游水深，為下游水深，o 為滲透水頭。為滲透水頭。o 但觀測(cè)資料表明，巖基上滲透壓力線的變化，往往但觀測(cè)資料表明，巖基上滲透壓力線的變化，往往不是一條直線，而是曲線。為了便于計(jì)算和比較符合實(shí)不是一條直線，而是曲線。為了便于計(jì)算和比較符合實(shí)際，將曲線變化的滲透壓力圖折算為相應(yīng)的直線變化的際，將曲線變化的滲透壓力圖折算為相應(yīng)的直線變化的滲透壓力圖，即將滲透水頭滲透壓力圖，即

8、將滲透水頭H乘以折減系數(shù)乘以折減系數(shù)，使其按，使其按直線變化的三角形面積和按曲線變化的面積近似相等，直線變化的三角形面積和按曲線變化的面積近似相等，則單位寬度上總滲透壓力為則單位寬度上總滲透壓力為：o （6-12）1H2HHHBVs1213、船舶荷載、船舶荷載 船舶荷載包括：船舶行進(jìn)時(shí)，船舶對(duì)建筑物的撞擊力；船舶荷載包括：船舶行進(jìn)時(shí)，船舶對(duì)建筑物的撞擊力；船舶停靠時(shí)，由系船設(shè)備傳到建筑物上的系纜力。船舶?？繒r(shí)，由系船設(shè)備傳到建筑物上的系纜力。 停靠在建筑物前的船舶受風(fēng)力作用而產(chǎn)生的橫擠力，一?？吭诮ㄖ锴暗拇笆茱L(fēng)力作用而產(chǎn)生的橫擠力，一般比撞擊力小，在船閘設(shè)計(jì)中多不予以考慮。般比撞擊力小，在

9、船閘設(shè)計(jì)中多不予以考慮。 船舶行進(jìn)時(shí)對(duì)建筑物的撞擊力是一動(dòng)力荷載，它與船船舶行進(jìn)時(shí)對(duì)建筑物的撞擊力是一動(dòng)力荷載，它與船舶排水量、撞擊速度及撞擊角度、船舶與建筑物及其防撞舶排水量、撞擊速度及撞擊角度、船舶與建筑物及其防撞設(shè)施的變形特性等因素有關(guān)。其計(jì)算公式為：設(shè)施的變形特性等因素有關(guān)。其計(jì)算公式為： （6-13） 撞擊力分布長度可按下列公式計(jì)算：撞擊力分布長度可按下列公式計(jì)算： （6-14） （6-15） 329 . 0 kwPCyLy32dyLLb2 對(duì)于連續(xù)的閘墻及導(dǎo)航墻，由于力的擴(kuò)散作用，撞對(duì)于連續(xù)的閘墻及導(dǎo)航墻，由于力的擴(kuò)散作用，撞擊力將分布在一定的長度范圍內(nèi)，因此單位長度上的力擊力將分

10、布在一定的長度范圍內(nèi)，因此單位長度上的力往往不大，對(duì)結(jié)構(gòu)影響較小。而對(duì)獨(dú)立建筑物或輕型結(jié)往往不大，對(duì)結(jié)構(gòu)影響較小。而對(duì)獨(dú)立建筑物或輕型結(jié)構(gòu)，如墩柱或框架式等，則影響較大。構(gòu)，如墩柱或框架式等，則影響較大。 船舶系纜力由配纜破斷力計(jì)算確定。設(shè)計(jì)時(shí)，可根船舶系纜力由配纜破斷力計(jì)算確定。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)過閘船舶的載重量，按表據(jù)過閘船舶的載重量，按表6-16-1選用。選用。 4、波浪壓力、波浪壓力 計(jì)算波浪壓力，首先要確定波浪的大小即波浪要計(jì)算波浪壓力，首先要確定波浪的大小即波浪要素素波高和波長。受風(fēng)浪作用的船閘建筑物，當(dāng)無可波高和波長。受風(fēng)浪作用的船閘建筑物，當(dāng)無可靠波高、波長資料時(shí)，根據(jù)船閘所處的位

11、置，可參照下靠波高、波長資料時(shí)，根據(jù)船閘所處的位置，可參照下列方法進(jìn)行計(jì)算：列方法進(jìn)行計(jì)算： 波高、波長計(jì)算：波高、波長計(jì)算： （3）港口附近的船閘也可參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）港口附近的船閘也可參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)海港水海港水文規(guī)范文規(guī)范的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。 在波浪要素確定后，可根據(jù)建筑物輪廓形狀（直立、在波浪要素確定后，可根據(jù)建筑物輪廓形狀（直立、斜坡、或孤立墩住）和教育處情況的相應(yīng)水深，選用有斜坡、或孤立墩?。┖徒逃幥闆r的相應(yīng)水深，選用有相關(guān)公式計(jì)算波浪壓力。相關(guān)公式計(jì)算波浪壓力。 設(shè)計(jì)船閘結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種計(jì)算情況，將荷載分設(shè)計(jì)船閘結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種計(jì)算情況，將荷載分別組合為基本組合

12、和特殊組合兩類見表別組合為基本組合和特殊組合兩類見表6-2，必要時(shí)還，必要時(shí)還應(yīng)考慮其他可能的不利組合。應(yīng)考慮其他可能的不利組合。荷荷 載載 組組 合合 表表6-2注：溢洪情況列入基本組合。注：溢洪情況列入基本組合。荷荷載載組組合合主要考慮主要考慮情況情況自自重重設(shè)備設(shè)備力力土壓土壓力力水壓水壓力力揚(yáng)壓揚(yáng)壓力力船舶船舶荷載荷載水流水流力力波浪波浪力力活 荷活 荷載載地 震地 震力力基基本本組組合合運(yùn)用情況運(yùn)用情況檢查修情檢查修情況況施工情況施工情況完建情況完建情況 特特殊殊組組合合校核洪水校核洪水排水管堵塞排水管堵塞及止水及止水局部破壞局部破壞地震情況地震情況運(yùn)用運(yùn)用+地震地震檢修檢修+地震地

13、震 第二節(jié)第二節(jié) 船閘的滲流及防滲設(shè)計(jì)船閘的滲流及防滲設(shè)計(jì) 一、船閘的滲流一、船閘的滲流 船閘作為擋水建筑物承受著上、下游水位差的作用。在水船閘作為擋水建筑物承受著上、下游水位差的作用。在水頭的作用下，船閘的地基和其兩側(cè)的回填土內(nèi)，產(chǎn)生滲透水流頭的作用下，船閘的地基和其兩側(cè)的回填土內(nèi)，產(chǎn)生滲透水流（簡稱滲流，見圖（簡稱滲流，見圖6-3）。滲流對(duì)建筑物產(chǎn)生滲透壓力，降代）。滲流對(duì)建筑物產(chǎn)生滲透壓力，降代建筑物抗滑穩(wěn)定性；也可能經(jīng)起地基土壤的滲透變形，甚至?xí)ㄖ锟够€(wěn)定性；也可能經(jīng)起地基土壤的滲透變形，甚至?xí)鸾ㄖ锸?。引起建筑物失事?為減少滲流的不利影響，通常在船閘首前設(shè)置水平防滲設(shè)為減

14、少滲流的不利影響，通常在船閘首前設(shè)置水平防滲設(shè)備備鋪蓋鋪蓋；在底板下設(shè)置垂直防滲設(shè)備；在底板下設(shè)置垂直防滲設(shè)備板樁、齒墻板樁、齒墻等。等。圖圖6-3 船閘的滲流圖式船閘的滲流圖式 圖圖6-4 船閘閘首的地下輪船閘閘首的地下輪廓線廓線 在水頭作用下，在船閘的地基及其兩則回填土內(nèi)產(chǎn)生滲流，在水頭作用下，在船閘的地基及其兩則回填土內(nèi)產(chǎn)生滲流，由于兩者相互影響，呈由于兩者相互影響，呈空間滲流狀態(tài)空間滲流狀態(tài)，特別是閘室為透水閘底，特別是閘室為透水閘底時(shí)，其閘首滲流的空間性理為顯著。時(shí)，其閘首滲流的空間性理為顯著。 當(dāng)閘室采用透水閘底時(shí)，隨著船閘的灌水和泄水，作用在當(dāng)閘室采用透水閘底時(shí)，隨著船閘的灌水和

15、泄水，作用在船閘上的水頭在很短時(shí)間內(nèi)將最大值降為零，然后又由零增升船閘上的水頭在很短時(shí)間內(nèi)將最大值降為零，然后又由零增升到最大值，從而滲流的方向也隨著改變，這就使得船閘的滲流到最大值，從而滲流的方向也隨著改變，這就使得船閘的滲流具有不穩(wěn)定流性質(zhì)。具有不穩(wěn)定流性質(zhì)。 其過程如流水、管涌其過程如流水、管涌等。等。 注意注意船閘與其他水工建筑物相比在滲流方面所具有的特點(diǎn)。船閘與其他水工建筑物相比在滲流方面所具有的特點(diǎn)。二、船閘的防滲布置二、船閘的防滲布置1、船閘為、船閘為透水閘底透水閘底的防滲布置的防滲布置 船閘為透水閘底時(shí)，閘首和閘室均是獨(dú)立的擋水建船閘為透水閘底時(shí)，閘首和閘室均是獨(dú)立的擋水建筑物

16、，它們各自都應(yīng)設(shè)置防滲設(shè)備。筑物，它們各自都應(yīng)設(shè)置防滲設(shè)備。 圖圖6-5 船閘為透水閘底的防滲布置船閘為透水閘底的防滲布置土壤分類：土壤分類：o 砂性土：砂性土：透水性大，容易發(fā)生滲流變形；防滲方法是減透水性大，容易發(fā)生滲流變形；防滲方法是減少滲透壓力，減小滲流量，防滲布置難度較大；少滲透壓力，減小滲流量，防滲布置難度較大；o 粘性土：粘性土：透水性小，土壤顆粒間存在凝聚力，不容易發(fā)透水性小，土壤顆粒間存在凝聚力，不容易發(fā)生滲流變形。防滲方法注要是減少滲透壓力。減小滲流量記生滲流變形。防滲方法注要是減少滲透壓力。減小滲流量記及防止變形不太重要，防滲設(shè)計(jì)較容易；及防止變形不太重要，防滲設(shè)計(jì)較容易

17、； 砂性土砂性土地基，當(dāng)閘首底板的滲徑長度不夠時(shí)，可采用板樁及鋪地基，當(dāng)閘首底板的滲徑長度不夠時(shí)，可采用板樁及鋪蓋等防滲措施，并在滲流排出的地方設(shè)置后濾層。蓋等防滲措施，并在滲流排出的地方設(shè)置后濾層。 閘首邊墩閘首邊墩兩側(cè)回填土內(nèi)的滲流，主要應(yīng)防止回填土與混凝土邊兩側(cè)回填土內(nèi)的滲流，主要應(yīng)防止回填土與混凝土邊墩接觸處產(chǎn)生集中滲流。采用的措施是：墩接觸處產(chǎn)生集中滲流。采用的措施是： （1）邊墩背面不宜有向回填土側(cè)的倒坡，水下部分沿墻高不宜）邊墩背面不宜有向回填土側(cè)的倒坡，水下部分沿墻高不宜有突出部分；有突出部分； （2）當(dāng)閘首為擋水線的一部分時(shí)，在擋水線及其上游側(cè)宜設(shè)置）當(dāng)閘首為擋水線的一部分時(shí)

18、，在擋水線及其上游側(cè)宜設(shè)置粘土防滲墻，必要地還可設(shè)置刺墻等防滲設(shè)備。粘土防滲墻，必要地還可設(shè)置刺墻等防滲設(shè)備。 對(duì)于閘室，由于在透水閘底的閘墻下面產(chǎn)生橫向滲流，最簡單的對(duì)于閘室，由于在透水閘底的閘墻下面產(chǎn)生橫向滲流，最簡單的防滲措施是設(shè)置齒墻，若還不能滿足防滲要求時(shí)，則可在閘室內(nèi)防滲措施是設(shè)置齒墻，若還不能滿足防滲要求時(shí)，則可在閘室內(nèi)側(cè)閘墻下滲流出口處設(shè)置一道板樁，在閘室內(nèi)設(shè)置反濾層。側(cè)閘墻下滲流出口處設(shè)置一道板樁，在閘室內(nèi)設(shè)置反濾層。 在粘性土地基上，通常不宜施打板樁。船閘防滲，一船多采用齒在粘性土地基上，通常不宜施打板樁。船閘防滲，一船多采用齒墻和鋪蓋等設(shè)施。墻和鋪蓋等設(shè)施。圖圖6-6 透

19、水底板的閘室墻的放滲布置透水底板的閘室墻的放滲布置2、閘室為不透水閘底的防滲布置、閘室為不透水閘底的防滲布置 當(dāng)閘室位于壩軸線的下游時(shí)，由于整個(gè)船閘是一個(gè)當(dāng)閘室位于壩軸線的下游時(shí)，由于整個(gè)船閘是一個(gè)擋水建筑物，閘首和閘室的擋水建筑物，閘首和閘室的總滲徑長度總滲徑長度大大超過防滲大大超過防滲（閘下或側(cè)向）所必須的安全長度，防滲布置比較簡單。（閘下或側(cè)向）所必須的安全長度，防滲布置比較簡單。一般僅在閘室墻后回填土內(nèi)設(shè)置明溝或排水管，以降低一般僅在閘室墻后回填土內(nèi)設(shè)置明溝或排水管，以降低墻后地下水位，改善閘室結(jié)構(gòu)工作條件。墻后地下水位，改善閘室結(jié)構(gòu)工作條件。 三、滲三、滲 流流 計(jì)計(jì) 算算 通常，通

20、常，船閘的滲流計(jì)算可簡化為平面問題進(jìn)行。工船閘的滲流計(jì)算可簡化為平面問題進(jìn)行。工程設(shè)計(jì)中，常用的方法有程設(shè)計(jì)中，常用的方法有滲徑系數(shù)法滲徑系數(shù)法和和阻力系數(shù)法阻力系數(shù)法。 1 1、滲徑系數(shù)法、滲徑系數(shù)法 滲徑系數(shù)法是一種簡化的方法。該法是將船閘下的滲徑系數(shù)法是一種簡化的方法。該法是將船閘下的地下防滲輪廊線，化引為水平的計(jì)算輪廊線，即將板樁、地下防滲輪廊線，化引為水平的計(jì)算輪廊線，即將板樁、齒墻等垂直的下輪廊線按比例化引為水平長度而展開，齒墻等垂直的下輪廊線按比例化引為水平長度而展開，然后繪制滲透壓力圖形，從而可以求出各相應(yīng)段的滲透然后繪制滲透壓力圖形，從而可以求出各相應(yīng)段的滲透壓力值，如圖壓力

21、值，如圖6-7 6-7 ：圖圖6-7 滲徑系數(shù)法計(jì)算滲透壓力滲徑系數(shù)法計(jì)算滲透壓力o 式中：式中：o L地下輪廓線的化引總長度，地下輪廓線的化引總長度，m；o C滲徑系數(shù)。滲徑系數(shù)。在出口處設(shè)有反濾層時(shí)，按表在出口處設(shè)有反濾層時(shí)，按表6-3選用；選用；o H計(jì)算水頭（滲透水頭），計(jì)算水頭（滲透水頭），m；o Ln 地下輪廓線水平段長度，地下輪廓線水平段長度，m；o Lv地下輪廓線垂直段長度，地下輪廓線垂直段長度，m；o m垂直段換算為水平段長度的換算系數(shù)，對(duì)多板垂直段換算為水平段長度的換算系數(shù)，對(duì)多板樁（相鄰板樁水平間距應(yīng)大于總長的樁（相鄰板樁水平間距應(yīng)大于總長的1.5倍）倍）m取取2.0，對(duì)

22、齒墻、對(duì)墻身垂直段對(duì)齒墻、對(duì)墻身垂直段m取小于等于取小于等于1.0。 滲徑系數(shù)法比較粗略，它沒有考慮滲流區(qū)域的邊界和地下輪滲徑系數(shù)法比較粗略，它沒有考慮滲流區(qū)域的邊界和地下輪廊形狀的影響以及地基土壤的不均勻性等，這些必然影響到滲廊形狀的影響以及地基土壤的不均勻性等，這些必然影響到滲透壓力和滲流坡降值。但該方法計(jì)算簡便，有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)透壓力和滲流坡降值。但該方法計(jì)算簡便，有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，目前在小型工程中應(yīng)用較廣?；A(chǔ)，目前在小型工程中應(yīng)用較廣。2、阻力系數(shù)法、阻力系數(shù)法 阻力系數(shù)法的基本原理是將建筑物地基內(nèi)的整個(gè)滲流區(qū)域大阻力系數(shù)法的基本原理是將建筑物地基內(nèi)的整個(gè)滲流區(qū)域大致按致按等勢(shì)線

23、等勢(shì)線位置分成幾個(gè)基本滲流段形，各段滲流水頭損失與各位置分成幾個(gè)基本滲流段形，各段滲流水頭損失與各段的阻力系數(shù)成正比。段的阻力系數(shù)成正比。 主要計(jì)算步驟：主要計(jì)算步驟： （1 1）地基分段）地基分段 將地基沿滲流流程，一般可通過板樁角點(diǎn)和尖點(diǎn)的等水頭線進(jìn)將地基沿滲流流程，一般可通過板樁角點(diǎn)和尖點(diǎn)的等水頭線進(jìn)行分段（圖行分段（圖6-86-8、圖、圖6-96-9）。地基分段可歸納為進(jìn)出口段、內(nèi)部垂）。地基分段可歸納為進(jìn)出口段、內(nèi)部垂直段和水平段。三種基本段形。直段和水平段。三種基本段形。圖圖6-8 地基斷面分布圖地基斷面分布圖圖圖6-9 基本分段形式圖基本分段形式圖（2）計(jì)算地基有效深度）計(jì)算地基

24、有效深度 地基有效深度系指滲流計(jì)算的影響深度。地基有效深度系指滲流計(jì)算的影響深度。 當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)的透水層深度小于有效深度（計(jì)算深度），按當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)的透水層深度小于有效深度（計(jì)算深度），按地基的實(shí)際透水層深度取用；地基的實(shí)際透水層深度取用； 當(dāng)實(shí)際透水深度大于有效深度，則取有效深度計(jì)算。當(dāng)實(shí)際透水深度大于有效深度，則取有效深度計(jì)算。o 地基的有效深度按下列公式計(jì)算：地基的有效深度按下列公式計(jì)算：o 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) ， （6-22） o 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， （6-23） 500SL05 . 0 LTe500SL26.15000SLLTe（3）計(jì)算各段的阻力系數(shù)）計(jì)算各段的阻力系數(shù)o 進(jìn)出口段（如圖進(jìn)出口段（如圖

25、6-9a）阻力系數(shù)）阻力系數(shù) ：o （6-24）式中：式中： S0地下輪廓的垂直投影長度，地下輪廓的垂直投影長度，m； S垂直防滲設(shè)施的深度，垂直防滲設(shè)施的深度，m； o T地基計(jì)算深度，地基計(jì)算深度，m 。441.0)(5.1230TS0o 內(nèi)部垂直段（見圖內(nèi)部垂直段（見圖6-9b）阻力系數(shù)）阻力系數(shù) ：o （6-25）o 水平段（如圖水平段（如圖6-9C）阻力系數(shù)）阻力系數(shù) ： o o （6-26）式中：式中： S1 、S2計(jì)算段兩端垂直防滲設(shè)施深度，計(jì)算段兩端垂直防滲設(shè)施深度，m； L 計(jì)算段水平投影長度，計(jì)算段水平投影長度，m。 )1 (4lgcot4661. 1TSyy)(7 . 0

26、21TSTSTLxx（6）進(jìn)出口處水頭損失和滲透壓力圖形的局部修正）進(jìn)出口處水頭損失和滲透壓力圖形的局部修正 當(dāng)當(dāng)進(jìn)出口段板樁較短進(jìn)出口段板樁較短時(shí)，進(jìn)出口水力坡降呈急變曲時(shí)，進(jìn)出口水力坡降呈急變曲線型式，需對(duì)按式（線型式，需對(duì)按式（6-28）計(jì)算出的進(jìn)出口水頭損失）計(jì)算出的進(jìn)出口水頭損失和滲透壓力圖形進(jìn)行修正，使得與實(shí)際的急變曲線及滲和滲透壓力圖形進(jìn)行修正，使得與實(shí)際的急變曲線及滲透壓力圖形接近。透壓力圖形接近。 由于進(jìn)出口段水頭損失的減小，必然引起相鄰水平由于進(jìn)出口段水頭損失的減小，必然引起相鄰水平段的水頭損失的增加，進(jìn)出口段齒墻不規(guī)則部位，應(yīng)對(duì)段的水頭損失的增加，進(jìn)出口段齒墻不規(guī)則部位，

27、應(yīng)對(duì)與進(jìn)出口板樁相鄰水平段的水頭損失和滲透壓力圖形進(jìn)與進(jìn)出口板樁相鄰水平段的水頭損失和滲透壓力圖形進(jìn)行修正，具體的修正方法可見船閘設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)部分。行修正，具體的修正方法可見船閘設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)部分。（7）計(jì)算出口坡降）計(jì)算出口坡降o 出口處滲流的平均坡降可按下式計(jì)算：出口處滲流的平均坡降可按下式計(jì)算：o o （6-29）o 出口段的平均坡降應(yīng)小于在滲透水流作用下，按地基土出口段的平均坡降應(yīng)小于在滲透水流作用下，按地基土壤平衡條件所求得的出口段容許坡降，其值見教材壤平衡條件所求得的出口段容許坡降，其值見教材（p121）表）表6-4。shJff（8）核算地基土壤）核算地基土壤“整體整體”滲流穩(wěn)定性滲

28、流穩(wěn)定性o 地基土壤的平均滲流坡降按下式計(jì)算：地基土壤的平均滲流坡降按下式計(jì)算：o o （6-30）o 地基土壤的平均坡降應(yīng)小于水平段容許坡降，其值可按地基土壤的平均坡降應(yīng)小于水平段容許坡降，其值可按表表6-4取用。取用。THJi第三節(jié)第三節(jié) 船閘閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算船閘閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算 閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算的任務(wù)，就是在各種計(jì)算荷載組合情況下，閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算的任務(wù)，就是在各種計(jì)算荷載組合情況下，既要保證建筑物安全可靠，又要保證地基不發(fā)生破壞。閘室結(jié)既要保證建筑物安全可靠，又要保證地基不發(fā)生破壞。閘室結(jié)構(gòu)驗(yàn)算一船包括：抗滑、抗傾、抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算；滲透穩(wěn)定性構(gòu)驗(yàn)算一船包括：抗滑、抗傾、抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算；滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算；

29、地基承載力、地基沉降計(jì)算；結(jié)構(gòu)各部位強(qiáng)度和限裂驗(yàn)驗(yàn)算；地基承載力、地基沉降計(jì)算；結(jié)構(gòu)各部位強(qiáng)度和限裂驗(yàn)算等。算等。 （屬整體穩(wěn)定驗(yàn)算）（屬整體穩(wěn)定驗(yàn)算）一、閘室結(jié)構(gòu)的一般驗(yàn)算內(nèi)容及方法一、閘室結(jié)構(gòu)的一般驗(yàn)算內(nèi)容及方法1、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算、抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 （1）土基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算）土基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 作用在閘室墻的荷載系傾斜荷載，即既有垂直荷載又有水平荷作用在閘室墻的荷載系傾斜荷載，即既有垂直荷載又有水平荷載。當(dāng)水平荷載較大，而垂直荷載相對(duì)較小時(shí)，閘室墻可能沿地載。當(dāng)水平荷載較大，而垂直荷載相對(duì)較小時(shí)，閘室墻可能沿地基表層產(chǎn)生水平滑移。土基上重力式、扶壁式閘室結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定基表層

30、產(chǎn)生水平滑移。土基上重力式、扶壁式閘室結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性一般采用抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算：性一般采用抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算： （6-31）式中：式中： 土基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；土基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f抗滑摩擦系數(shù)抗滑摩擦系數(shù) ； 作用在墻體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)面法向投影的總和，作用在墻體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)面法向投影的總和，kn； 作用在墻體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)面切向投影的總和，作用在墻體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)面切向投影的總和，kn。 HVfkcckVH 由于建筑物產(chǎn)生水平滑移時(shí)的滑裂面一般出現(xiàn)在地基層土的內(nèi)由于建筑物產(chǎn)生水平滑移時(shí)的滑裂面一般出現(xiàn)在地基層土的內(nèi)部，為考慮凝聚力的作用，可取表層土的部，為考慮凝聚力的作用，可取表層土

31、的等代等代摩擦系數(shù)作為建筑摩擦系數(shù)作為建筑物的抗剪摩擦系數(shù)，即：物的抗剪摩擦系數(shù)，即： （6-32）式中：式中： 地基土壤內(nèi)摩擦角地基土壤內(nèi)摩擦角 ； c地基土壤的凝聚力，地基土壤的凝聚力，kpa； 底板平均壓應(yīng)力，底板平均壓應(yīng)力，kpa； n系數(shù)，取系數(shù)，取46；f值一般不大于值一般不大于0.45。nCf tan 當(dāng)閘室墻抗滑穩(wěn)定性的驗(yàn)算結(jié)果不能滿足規(guī)范規(guī)定的要求時(shí)，可當(dāng)閘室墻抗滑穩(wěn)定性的驗(yàn)算結(jié)果不能滿足規(guī)范規(guī)定的要求時(shí)，可采取適當(dāng)措施提高閘室的抗滑穩(wěn)定性。其采取適當(dāng)措施提高閘室的抗滑穩(wěn)定性。其措施措施有：有： 在兩側(cè)閘墻之間的閘底處設(shè)置鋼筋混凝土橫撐或底板；在閘墻基在兩側(cè)閘墻之間的閘底處設(shè)

32、置鋼筋混凝土橫撐或底板；在閘墻基底設(shè)置齒墻；降代墻后地下水位和填土高度；或有基底更換摩擦系數(shù)底設(shè)置齒墻；降代墻后地下水位和填土高度；或有基底更換摩擦系數(shù)較大的砂土（砂墊層）等。較大的砂土（砂墊層）等。 有橫撐式底板的分離式閘墻抗滑穩(wěn)定，可計(jì)入橫撐或底板的部分有橫撐式底板的分離式閘墻抗滑穩(wěn)定，可計(jì)入橫撐或底板的部分作用，在閘墻與橫撐或底板共同作用下，其安全系數(shù)應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定作用，在閘墻與橫撐或底板共同作用下，其安全系數(shù)應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的要求。在不計(jì)入橫撐式底板作用下，閘墻自身穩(wěn)定安全系數(shù)不宜小的要求。在不計(jì)入橫撐式底板作用下，閘墻自身穩(wěn)定安全系數(shù)不宜小于于1.0。 當(dāng)?shù)鼗杏熊浫鯅A層時(shí)，尚應(yīng)驗(yàn)算結(jié)

33、構(gòu)沿軟弱夾層面的抗滑穩(wěn)定當(dāng)?shù)鼗杏熊浫鯅A層時(shí)，尚應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)沿軟弱夾層面的抗滑穩(wěn)定性。性。（2）巖基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算）巖基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 巖基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定計(jì)算，主要計(jì)算沿地基面的抗滑條巖基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定計(jì)算，主要計(jì)算沿地基面的抗滑條件。一般可按兩種方法驗(yàn)算，即按抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式和按抗剪斷件。一般可按兩種方法驗(yàn)算，即按抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式和按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算。 抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式，把滑動(dòng)面視為一種接觸面，而不是膠結(jié)面，抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式，把滑動(dòng)面視為一種接觸面，而不是膠結(jié)面，滑動(dòng)面上的阻力只計(jì)摩擦力，不計(jì)凝聚力。當(dāng)滑動(dòng)面為水平面時(shí)，滑動(dòng)面上的阻力只計(jì)

34、摩擦力，不計(jì)凝聚力。當(dāng)滑動(dòng)面為水平面時(shí)，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，可按下式計(jì)算：其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，可按下式計(jì)算： （6-34）式中：式中： 墻體與地基接觸面的抗剪斷粘結(jié)力，墻體與地基接觸面的抗剪斷粘結(jié)力，kpa； A 墻體與地基接觸面面積，墻體與地基接觸面面積，m2。 HAcVfkc c 抗剪強(qiáng)度公式簡單方便，在選擇值方面也積累了豐抗剪強(qiáng)度公式簡單方便，在選擇值方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)外船閘工程中得到廣泛應(yīng)用?？辜魯喔坏慕?jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)外船閘工程中得到廣泛應(yīng)用?？辜魯喙诫m較為合理，但在多數(shù)情況下的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)值不很穩(wěn)公式雖較為合理，但在多數(shù)情況下的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)值不很穩(wěn)定。目前該公式在船閘工程中應(yīng)用尚不

35、普遍定。目前該公式在船閘工程中應(yīng)用尚不普遍。2、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算 閘室墻的抗傾穩(wěn)定性按下式計(jì)算：閘室墻的抗傾穩(wěn)定性按下式計(jì)算： （6-35）式中：式中： 抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)，（表抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)，（表6-5）；）； 對(duì)計(jì)算截面前趾的穩(wěn)定力矩之和，對(duì)計(jì)算截面前趾的穩(wěn)定力矩之和，kn.m； 對(duì)計(jì)算截面前趾的傾覆力矩之和，對(duì)計(jì)算截面前趾的傾覆力矩之和，kn.m。ORMMk 00kRMoM3、抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算 當(dāng)閘室采用不透水閘底時(shí)，須進(jìn)行抗浮穩(wěn)定當(dāng)閘室采用不透水閘底時(shí)，須進(jìn)行抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算?？垢》€(wěn)定按下式計(jì)算：驗(yàn)算?？垢》€(wěn)定按下式計(jì)算： （6-36）4、滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算、滲透穩(wěn)

36、定性驗(yàn)算 船閘結(jié)構(gòu)的滲流計(jì)算，參見本章第二節(jié)內(nèi)容。船閘結(jié)構(gòu)的滲流計(jì)算，參見本章第二節(jié)內(nèi)容。UVkf5、地基承載力驗(yàn)算、地基承載力驗(yàn)算 在荷載作用下，支承基礎(chǔ)的地基應(yīng)不發(fā)生剪切破壞而失去在荷載作用下，支承基礎(chǔ)的地基應(yīng)不發(fā)生剪切破壞而失去穩(wěn)定。地基的穩(wěn)定性通常用地基的容許承載力來衡量。當(dāng)作用穩(wěn)定。地基的穩(wěn)定性通常用地基的容許承載力來衡量。當(dāng)作用在船閘地基上的荷載小于地基的在船閘地基上的荷載小于地基的容許承載力容許承載力時(shí)，表示地基是穩(wěn)時(shí)，表示地基是穩(wěn)定時(shí)，否則地基是不穩(wěn)定的。驗(yàn)算地基承載力，一般采用查表定時(shí)，否則地基是不穩(wěn)定的。驗(yàn)算地基承載力，一般采用查表法或計(jì)算法，對(duì)于重要建筑物還應(yīng)進(jìn)行野外荷載

37、試驗(yàn)。法或計(jì)算法，對(duì)于重要建筑物還應(yīng)進(jìn)行野外荷載試驗(yàn)。 地基極限承載能力除以安全系數(shù)即為地基容許承載力。地基極限承載能力除以安全系數(shù)即為地基容許承載力。 地基極限承載力是指使地基出現(xiàn)整體剪切破壞時(shí)，持力層地基極限承載力是指使地基出現(xiàn)整體剪切破壞時(shí)，持力層能夠承受的基底傳來的單位面積的最大壓力，詳見土力學(xué)教材。能夠承受的基底傳來的單位面積的最大壓力，詳見土力學(xué)教材。 在荷載作用下，閘室基底壓力應(yīng)該在地基上所容許的承載在荷載作用下，閘室基底壓力應(yīng)該在地基上所容許的承載力之內(nèi)?；讐毫σ淮捎闷氖軌汗竭M(jìn)行計(jì)算力之內(nèi)?；讐毫σ淮捎闷氖軌汗竭M(jìn)行計(jì)算： （6-37） 式中：式中：N作用在閘墻上

38、外荷載的合力垂直分力；作用在閘墻上外荷載的合力垂直分力； B基礎(chǔ)寬度；基礎(chǔ)寬度； e合力對(duì)基礎(chǔ)中心的偏心矩。合力對(duì)基礎(chǔ)中心的偏心矩。 計(jì)算條件：計(jì)算條件： 為防止閘墻產(chǎn)生過大的不均勻沉陷，應(yīng)控制地基反力的不均勻?yàn)榉乐归l墻產(chǎn)生過大的不均勻沉陷，應(yīng)控制地基反力的不均勻性。通常在使用情況下，對(duì)砂性地基，要求地基反力的最大值與性。通常在使用情況下，對(duì)砂性地基，要求地基反力的最大值與最小值之比應(yīng)不大于最小值之比應(yīng)不大于5，對(duì)粘性地基，則應(yīng)不大于，對(duì)粘性地基，則應(yīng)不大于3。)61 (maxminBeBN6、沉降計(jì)算、沉降計(jì)算 地基沉降一般只計(jì)算最終沉降量，通常根據(jù)地基各土層的標(biāo)地基沉降一般只計(jì)算最終沉降量

39、，通常根據(jù)地基各土層的標(biāo)準(zhǔn)壓縮曲線（準(zhǔn)壓縮曲線（ 曲線曲線 曲線），采用分層總和法進(jìn)曲線），采用分層總和法進(jìn)行計(jì)算。由于行計(jì)算。由于 曲線簡便易行，目前在船閘地基設(shè)計(jì)中得到曲線簡便易行，目前在船閘地基設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，其計(jì)算公式如下：廣泛應(yīng)用，其計(jì)算公式如下： （6-38） 地基壓縮層的計(jì)算深度地基壓縮層的計(jì)算深度 取值的大小，影響地基最終沉降取值的大小，影響地基最終沉降量計(jì)算值。目前工程中通常按豎向附加應(yīng)力量計(jì)算值。目前工程中通常按豎向附加應(yīng)力 與自重應(yīng)力與自重應(yīng)力 之比來確定。當(dāng)?shù)鼗成疃鹊母郊討?yīng)力之比來確定。當(dāng)?shù)鼗成疃鹊母郊討?yīng)力 與自重應(yīng)力與自重應(yīng)力 之比等于之比等于0.2時(shí)，該深度

40、范圍內(nèi)的土層即為壓縮層。在計(jì)算深度下時(shí)，該深度范圍內(nèi)的土層即為壓縮層。在計(jì)算深度下有軟弱土層時(shí)，應(yīng)將計(jì)算深度加大有軟弱土層時(shí)，應(yīng)將計(jì)算深度加大。 pe pelgpe ieieiesmS1121nZzczc7、閘室強(qiáng)度計(jì)算和限裂驗(yàn)算、閘室強(qiáng)度計(jì)算和限裂驗(yàn)算 閘室強(qiáng)度包括閘墻及底板強(qiáng)度。閘墻應(yīng)力一般可采用材料力閘室強(qiáng)度包括閘墻及底板強(qiáng)度。閘墻應(yīng)力一般可采用材料力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于高度較大的閘墻和地質(zhì)條件較為復(fù)雜的學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于高度較大的閘墻和地質(zhì)條件較為復(fù)雜的情況，可采用有限元法進(jìn)行計(jì)算。至于閘室底板一般視其結(jié)構(gòu)情況，可采用有限元法進(jìn)行計(jì)算。至于閘室底板一般視其結(jié)構(gòu)型式選用彈性地基梁方法或

41、者材料力學(xué)方法計(jì)算。根據(jù)計(jì)算所型式選用彈性地基梁方法或者材料力學(xué)方法計(jì)算。根據(jù)計(jì)算所得內(nèi)力即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析及限裂驗(yàn)算。得內(nèi)力即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析及限裂驗(yàn)算。二、分離式閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算二、分離式閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算 本章前一節(jié)中主要介紹了重力式、懸臂式、扶壁式本章前一節(jié)中主要介紹了重力式、懸臂式、扶壁式等分離式閘室結(jié)構(gòu)的地基承載力、抗滑穩(wěn)定、沉降及滲等分離式閘室結(jié)構(gòu)的地基承載力、抗滑穩(wěn)定、沉降及滲透穩(wěn)定驗(yàn)算方法，本節(jié)主要介紹各種不同分離式閘室結(jié)透穩(wěn)定驗(yàn)算方法，本節(jié)主要介紹各種不同分離式閘室結(jié)構(gòu)型式的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算方法。構(gòu)型式的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算方法。1、重力式、重力式 驗(yàn)算內(nèi)容：驗(yàn)算內(nèi)容：地基承載力驗(yàn)算；抗滑穩(wěn)

42、定性驗(yàn)算；抗地基承載力驗(yàn)算；抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算；抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算；土基滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算；土基沉降計(jì)算；傾穩(wěn)定性驗(yàn)算；土基滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算；土基沉降計(jì)算；截面強(qiáng)度驗(yàn)算。截面強(qiáng)度驗(yàn)算。 重力式閘墻應(yīng)力通常按材料力學(xué)方法計(jì)算，如高度重力式閘墻應(yīng)力通常按材料力學(xué)方法計(jì)算，如高度較大的閘墻及地基條件較復(fù)雜時(shí)，需要進(jìn)行模型試驗(yàn)論較大的閘墻及地基條件較復(fù)雜時(shí)，需要進(jìn)行模型試驗(yàn)論證證. 邊界面上的應(yīng)力往往起控制作用，需重點(diǎn)驗(yàn)算邊界面上的應(yīng)力往往起控制作用，需重點(diǎn)驗(yàn)算. （1）邊界上的垂直正應(yīng)力）邊界上的垂直正應(yīng)力26BMBNy（6-37） 按材料力學(xué)方法假定，閘墻通常按懸臂梁圖示計(jì)算，按材料力學(xué)方法假定，閘墻通常按懸臂

43、梁圖示計(jì)算，假定閘墻各水平截面上的假定閘墻各水平截面上的垂直正應(yīng)力垂直正應(yīng)力呈直線分布，有呈直線分布，有:式中式中: N作用在閘墻計(jì)算截面上的全部荷載的垂直分作用在閘墻計(jì)算截面上的全部荷載的垂直分力的總和，力的總和，KN； M作用在閘墻計(jì)算截面上的全部荷載對(duì)截面形作用在閘墻計(jì)算截面上的全部荷載對(duì)截面形心的力矩總合，心的力矩總合，KN.m； B計(jì)算截面的寬度，計(jì)算截面的寬度，m。（2）邊界上剪應(yīng)力，水平正應(yīng)力和主應(yīng)力）邊界上剪應(yīng)力，水平正應(yīng)力和主應(yīng)力 求得正應(yīng)力求得正應(yīng)力y y后后, ,即可用平衡條件一一確定剪應(yīng)力、即可用平衡條件一一確定剪應(yīng)力、水平正應(yīng)力和主應(yīng)力等。水平正應(yīng)力和主應(yīng)力等。 方法

44、是從墻背上切除一個(gè)三角形微分體，作用在上面方法是從墻背上切除一個(gè)三角形微分體，作用在上面的力分別有：的力分別有： 土壓力土壓力、水壓力、水壓力s s、正應(yīng)力、正應(yīng)力xdxd、ydyd和剪應(yīng)力和剪應(yīng)力d d 。其值根據(jù)平衡原理求。其值根據(jù)平衡原理求（見參考書）（見參考書）。最后可得到。最后可得到計(jì)算任一截面的應(yīng)力分量和主應(yīng)力。計(jì)算任一截面的應(yīng)力分量和主應(yīng)力。 對(duì)于漿砌塊石和混凝土重力式墻，應(yīng)沿閘墻高度截對(duì)于漿砌塊石和混凝土重力式墻，應(yīng)沿閘墻高度截取不同斷面進(jìn)行計(jì)算，取不同斷面進(jìn)行計(jì)算，任一截面應(yīng)力均應(yīng)小于材料的任一截面應(yīng)力均應(yīng)小于材料的抗拉應(yīng)力?？估瓚?yīng)力。 鋼筋混凝土重力式墻按相應(yīng)規(guī)范核算。鋼筋

45、混凝土重力式墻按相應(yīng)規(guī)范核算。 2、懸臂式、懸臂式 懸臂式結(jié)構(gòu)（懸臂式結(jié)構(gòu)（圖示圖示）的閘墻與底板剛性連接，同時(shí)）的閘墻與底板剛性連接，同時(shí)底板不透水，不會(huì)出現(xiàn)閘墻整體滑移和滲流穩(wěn)定遭到破底板不透水，不會(huì)出現(xiàn)閘墻整體滑移和滲流穩(wěn)定遭到破壞。壞。驗(yàn)算內(nèi)容：驗(yàn)算內(nèi)容： 地基承載力驗(yàn)算；抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算；地基沉降計(jì)算；地基承載力驗(yàn)算；抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算；地基沉降計(jì)算；閘墻和底板的截面強(qiáng)度及限裂驗(yàn)算。閘墻和底板的截面強(qiáng)度及限裂驗(yàn)算。 閘墻可按偏心受壓構(gòu)件核算截面強(qiáng)度。懸臂式結(jié)構(gòu)閘墻可按偏心受壓構(gòu)件核算截面強(qiáng)度。懸臂式結(jié)構(gòu)的底板和后懸臂可按嵌固于閘墻上的懸臂梁計(jì)算截面強(qiáng)的底板和后懸臂可按嵌固于閘墻上的懸臂梁計(jì)

46、算截面強(qiáng)度。度。 圖圖6-10 懸臂式結(jié)構(gòu)荷載圖式懸臂式結(jié)構(gòu)荷載圖式 底板上的地基反力底板上的地基反力偏心受壓公式偏心受壓公式 （1）最小應(yīng)力大于零；）最小應(yīng)力大于零； （2）為保證閘室縱縫處止水正常工作，）為保證閘室縱縫處止水正常工作，控制最大和最小控制最大和最小應(yīng)力比值應(yīng)力比值： 沙性地基沙性地基 5；粘性地基；粘性地基 3。如不滿足就應(yīng)調(diào)整。如不滿足就應(yīng)調(diào)整后懸臂后懸臂長長度。經(jīng)驗(yàn)表明，如果度。經(jīng)驗(yàn)表明，如果h/b0.5（h閘墻高，閘墻高，b閘室寬度），閘室寬度），說明調(diào)整后懸臂長度已不行，不宜采用懸臂式結(jié)構(gòu)。說明調(diào)整后懸臂長度已不行，不宜采用懸臂式結(jié)構(gòu)。 （3）閘室較寬時(shí)，以上直線法計(jì)

47、算地基反力誤差較大，應(yīng)用）閘室較寬時(shí)，以上直線法計(jì)算地基反力誤差較大，應(yīng)用兩個(gè)有限剛度變斷面彈性地基梁計(jì)算。兩個(gè)有限剛度變斷面彈性地基梁計(jì)算。 )61 (BeBN 在計(jì)算底板的截面強(qiáng)度時(shí)，除考慮地基反力、底板自重、在計(jì)算底板的截面強(qiáng)度時(shí)，除考慮地基反力、底板自重、作用于底板上的揚(yáng)壓力及閘室水重上，尚應(yīng)計(jì)入閘底和地基作用于底板上的揚(yáng)壓力及閘室水重上，尚應(yīng)計(jì)入閘底和地基間的摩察力和作用在底板中縫處的水平力。間的摩察力和作用在底板中縫處的水平力。 底板和地基之間的摩擦力底板和地基之間的摩擦力按下式計(jì)算，即按下式計(jì)算，即 （6-39）VfEf 摩擦力在底板上的分布與地基反力分布成正比（也可采用均摩擦力

48、在底板上的分布與地基反力分布成正比（也可采用均勻分布進(jìn)行計(jì)算）。作用在勻分布進(jìn)行計(jì)算）。作用在底板中縫處水平力底板中縫處水平力按下式，即按下式，即 （6-40） 閘室中縫處的水平力分布尚無法確定，在核算底板截面強(qiáng)度閘室中縫處的水平力分布尚無法確定，在核算底板截面強(qiáng)度時(shí)，可假定水平力作用在底板中心線以上時(shí)，可假定水平力作用在底板中心線以上1/4底板厚度處（通常底板厚度處（通常是是1/2 1/4，這樣計(jì)算的底板拉應(yīng)力偏大，結(jié)果偏于安全）。，這樣計(jì)算的底板拉應(yīng)力偏大，結(jié)果偏于安全）。VfHEP3、扶壁式、扶壁式 扶壁式閘墻計(jì)算內(nèi)容：整體穩(wěn)定性（抗滑、抗傾）驗(yàn)扶壁式閘墻計(jì)算內(nèi)容：整體穩(wěn)定性（抗滑、抗傾

49、）驗(yàn)算、地基承載力計(jì)算；滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算；地基沉降計(jì)算、地基承載力計(jì)算；滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算；地基沉降計(jì)算；主要是算；主要是立板、肋板和底板及趾板立板、肋板和底板及趾板四個(gè)部分，包括四個(gè)部分，包括肋板與立板、肋板與底板的連接強(qiáng)度計(jì)算。肋板與立板、肋板與底板的連接強(qiáng)度計(jì)算。 （1）立板計(jì)算時(shí)，考慮到底板對(duì)立板的嵌固作用，應(yīng)將與底）立板計(jì)算時(shí)，考慮到底板對(duì)立板的嵌固作用，應(yīng)將與底板較近范圍，即板較近范圍，即1.5L L（L L為肋板間距）區(qū)段內(nèi)，按三邊固定一為肋板間距）區(qū)段內(nèi)，按三邊固定一邊簡支的雙向板計(jì)算，在邊簡支的雙向板計(jì)算，在1.5以上的區(qū)段按連續(xù)板計(jì)算；具體以上的區(qū)段按連續(xù)板計(jì)算；具體查閱查閱結(jié)構(gòu)

50、計(jì)算手冊(cè)結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)。 （2）肋板按固定在底板上的懸臂板計(jì)算；）肋板按固定在底板上的懸臂板計(jì)算； （3）趾板按固定在立板上的懸臂板計(jì)算；）趾板按固定在立板上的懸臂板計(jì)算； （4）肋板與立板、肋板與底板連接按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。）肋板與立板、肋板與底板連接按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。 巖基上除重力式結(jié)構(gòu)外，巖基上除重力式結(jié)構(gòu)外，還有襯砌式和混合式結(jié)構(gòu)。還有襯砌式和混合式結(jié)構(gòu)。襯砌式閘墻應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定襯砌式閘墻應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；截面強(qiáng)度驗(yàn)算；當(dāng)性驗(yàn)算；截面強(qiáng)度驗(yàn)算；當(dāng)閘墻內(nèi)設(shè)置錨筋時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)閘墻內(nèi)設(shè)置錨筋時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行錨筋計(jì)算。行錨筋計(jì)算。 襯砌式閘墻斷面有倒梯襯砌式閘墻斷面有倒梯型及階梯型斷面兩種型及階

51、梯型斷面兩種:4、襯砌式、襯砌式圖圖6-12 倒梯形襯砌墻計(jì)算圖式倒梯形襯砌墻計(jì)算圖式倒梯形襯砌墻整體抗滑穩(wěn)定倒梯形襯砌墻整體抗滑穩(wěn)定, ,目前有兩種算法目前有兩種算法: : 方法一：忽略斜坡面（方法一：忽略斜坡面（kc）的作用，不考慮襯砌體斜坡部分）的作用，不考慮襯砌體斜坡部分下滑力的不利影響。假定襯砌體在荷載作用下沿襯砌的基底面下滑力的不利影響。假定襯砌體在荷載作用下沿襯砌的基底面滑動(dòng)。此法與重力式閘墻抗滑穩(wěn)定計(jì)算一樣?；瑒?dòng)。此法與重力式閘墻抗滑穩(wěn)定計(jì)算一樣。 方法二：考慮斜坡面的作用，并計(jì)算襯砌體部分下滑力的不利方法二：考慮斜坡面的作用，并計(jì)算襯砌體部分下滑力的不利影響，仍假定襯砌體在荷

52、載作用下沿襯砌基底面滑動(dòng)（圖影響，仍假定襯砌體在荷載作用下沿襯砌基底面滑動(dòng)（圖6-12）。）。 即先將斜坡部分垂直力分解為：垂直與平行斜坡面的兩個(gè)分力即先將斜坡部分垂直力分解為：垂直與平行斜坡面的兩個(gè)分力N和和N ，斜坡上的剩余下滑力為：，斜坡上的剩余下滑力為： （6-41） sin11cos111NyNNxNNfNNo 式中式中:o f摩擦系數(shù)；摩擦系數(shù)；o 襯砌斜面與水平面夾角；襯砌斜面與水平面夾角；o 折減系數(shù)，與基巖有關(guān)。折減系數(shù)，與基巖有關(guān)。 將有關(guān)荷載分別合并后，按常規(guī)方法計(jì)算襯砌體沿將有關(guān)荷載分別合并后，按常規(guī)方法計(jì)算襯砌體沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定?；椎幕瑒?dòng)穩(wěn)定。 襯砌墻的斷面強(qiáng)度核算

53、有兩種方法，一種是材料襯砌墻的斷面強(qiáng)度核算有兩種方法，一種是材料力學(xué)方法分層校核強(qiáng)度。另一種是用彈性力學(xué)的有限力學(xué)方法分層校核強(qiáng)度。另一種是用彈性力學(xué)的有限單元法求得斷面的應(yīng)力值。單元法求得斷面的應(yīng)力值。 對(duì)于有錨筋的襯砌墻，可把襯砌墻視為支承在按對(duì)于有錨筋的襯砌墻，可把襯砌墻視為支承在按正方形或矩形布置的錨筋上的無梁樓蓋或彈性支承上正方形或矩形布置的錨筋上的無梁樓蓋或彈性支承上的多跨連續(xù)梁驗(yàn)算強(qiáng)度。邊長為的多跨連續(xù)梁驗(yàn)算強(qiáng)度。邊長為L La a 的正方形無梁樓的正方形無梁樓蓋板最大應(yīng)力蓋板最大應(yīng)力max 在支點(diǎn)處，其值按下式計(jì)算。在支點(diǎn)處，其值按下式計(jì)算。 當(dāng)錨筋間距和襯砌墻的厚度擬定后，可

54、直接求得支點(diǎn)處當(dāng)錨筋間距和襯砌墻的厚度擬定后，可直接求得支點(diǎn)處的最大應(yīng)力，據(jù)此即可進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和配筋計(jì)算。的最大應(yīng)力，據(jù)此即可進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和配筋計(jì)算。 （6-42） Pw 作用于正方形板中心處的水壓力強(qiáng)度；作用于正方形板中心處的水壓力強(qiáng)度； t 襯砌墻的計(jì)算厚度，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按：襯砌墻的計(jì)算厚度，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按： t =0.05La+0.2估算（單位估算（單位m）；）； La 錨筋間距。錨筋間距。 ) 1 . 12ln4 . 2(422maxtLtLpaaw 錨筋可按以下公式計(jì)算：錨筋可按以下公式計(jì)算：1）錨筋斷面：）錨筋斷面： （6-43） 式中：式中： Fa 錨筋斷面面積，錨筋斷面面積，m

55、m2； 錨筋容許拉應(yīng)力，錨筋容許拉應(yīng)力，MPa； Zi 第第i根錨筋所受的拉應(yīng)力，根錨筋所受的拉應(yīng)力，MPa。 iaZF 2）錨筋長度：）錨筋長度： （6-44）式中式中（見圖示）（見圖示）： m 安全系數(shù)，一般取安全系數(shù)，一般取2.0。 da錨筋和錨孔直徑，錨筋和錨孔直徑，mm； （根據(jù)規(guī)范（根據(jù)規(guī)范: ） Ra錨筋與水泥沙漿、水泥沙漿與巖石間的粘結(jié)力錨筋與水泥沙漿、水泥沙漿與巖石間的粘結(jié)力一般取一般取0.60.8 MPa。 aaiaRdmZL 3）錨孔深度）錨孔深度 （6-45）式中：式中： m 安全系數(shù)，一般取安全系數(shù)，一般取2.0。 Lc 錨孔深度，錨孔深度，mm； dc錨筋和錨孔直徑

56、，錨筋和錨孔直徑，mm； Rc 錨筋與水泥沙漿、水泥沙漿與巖石間的粘結(jié)力錨筋與水泥沙漿、水泥沙漿與巖石間的粘結(jié)力一般取一般取0.20.4 MPa。 ccicRdmZL5、混合式、混合式 混合式閘墻除應(yīng)滿足整體抗傾穩(wěn)定外，應(yīng)將上部擋混合式閘墻除應(yīng)滿足整體抗傾穩(wěn)定外，應(yīng)將上部擋土墻和下部襯砌墻作為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度土墻和下部襯砌墻作為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算。驗(yàn)算。 該型式應(yīng)力分布狀態(tài)與基巖特性，閘墻結(jié)構(gòu)型式和該型式應(yīng)力分布狀態(tài)與基巖特性，閘墻結(jié)構(gòu)型式和尺度密切相關(guān)，目前尚無完善的計(jì)算方法。只能用材料尺度密切相關(guān)，目前尚無完善的計(jì)算方法。只能用材料力學(xué)方法求近似解。力學(xué)方法求近似

57、解。 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：考慮為一剛性整體，繞基底整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：考慮為一剛性整體，繞基底O點(diǎn)點(diǎn)抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算。由于在極限平衡狀態(tài)下，重力墻后懸抗傾穩(wěn)定性驗(yàn)算。由于在極限平衡狀態(tài)下，重力墻后懸臂有與巖面脫離的趨勢(shì)，因此計(jì)算中一般不考慮后懸臂臂有與巖面脫離的趨勢(shì)，因此計(jì)算中一般不考慮后懸臂板與巖石面水平反力的抗傾覆作用。板與巖石面水平反力的抗傾覆作用。圖圖6-13 混合式結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式混合式結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式 獨(dú)立結(jié)構(gòu)計(jì)算：獨(dú)立結(jié)構(gòu)計(jì)算：（1）上部按一般重力式計(jì)算；）上部按一般重力式計(jì)算；（2）下部可按一般襯砌墻計(jì)算，考慮自重和墻后水壓力等）下部可按一般襯砌墻計(jì)算，考慮自重和墻后水壓力等力外，還需考慮上部結(jié)

58、構(gòu)傳來的垂直及水平荷載。力外，還需考慮上部結(jié)構(gòu)傳來的垂直及水平荷載。 上部重力墻作用在下部襯砌墻上的垂直力可按下式計(jì)算：上部重力墻作用在下部襯砌墻上的垂直力可按下式計(jì)算： （6-46）式中：式中： G 作用于襯砌墻頂面的垂直力，作用于襯砌墻頂面的垂直力，kN； max、k分別為重力墻基底面最大應(yīng)力和分別為重力墻基底面最大應(yīng)力和k點(diǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力，處的應(yīng)力，kpa ； b 襯砌墻頂寬，襯砌墻頂寬，m。 2)(maxbGk獨(dú)立結(jié)構(gòu)計(jì)算：獨(dú)立結(jié)構(gòu)計(jì)算： 上部重力墻作用于襯砌墻上的水平力可按下式計(jì)算：上部重力墻作用于襯砌墻上的水平力可按下式計(jì)算： （6-47） （6-48）式中：式中： E上部重力墻作用于

59、襯砌墻上的水平力，上部重力墻作用于襯砌墻上的水平力，kN； 1和和2分別為作用于襯砌墻頂面正應(yīng)力圖形面積和基巖面正應(yīng)力分別為作用于襯砌墻頂面正應(yīng)力圖形面積和基巖面正應(yīng)力圖形面積，圖形面積，m2； H作用于重力墻的水平力總和，作用于重力墻的水平力總和，kN ； B重力墻底寬，重力墻底寬，m。HE211HBbE6、分離式閘室的底板、分離式閘室的底板 分離式閘室的閘底可根據(jù)地基條件、水頭大小等因素采分離式閘室的閘底可根據(jù)地基條件、水頭大小等因素采用透水閘底和不透水閘底。用透水閘底和不透水閘底。 當(dāng)重力式、扶壁式等閘室結(jié)構(gòu)采用不透水閘底時(shí)，其底當(dāng)重力式、扶壁式等閘室結(jié)構(gòu)采用不透水閘底時(shí)，其底板常用雙鉸

60、底板。板常用雙鉸底板。 雙絞底板一般采用雙絞底板一般采用地基反力折線分布假設(shè)地基反力折線分布假設(shè)計(jì)算，在計(jì)算，在鉸接處只傳遞水平力和垂直力，不傳遞彎距，其計(jì)算圖式如鉸接處只傳遞水平力和垂直力，不傳遞彎距，其計(jì)算圖式如圖圖6-14。 圖圖6-14 地基反力折線法計(jì)算圖式地基反力折線法計(jì)算圖式 B / 2abqNM根據(jù)閘墻段的靜力平衡條件，得根據(jù)閘墻段的靜力平衡條件，得 （6-49）式中：式中： M作用在閘墻段上所有荷載對(duì)絞點(diǎn)的力矩總和（順時(shí)針為作用在閘墻段上所有荷載對(duì)絞點(diǎn)的力矩總和（順時(shí)針為正），正），KNm； V作用在閘墻段上向下垂直力的總和，作用在閘墻段上向下垂直力的總和，KN； q 作用在