1、第六章 船閘水工建筑物,第三節(jié) 船閘閘室結(jié)構(gòu),第三節(jié) 船閘閘室結(jié)構(gòu),一、閘室結(jié)構(gòu)形式及其構(gòu)造 二、閘室結(jié)構(gòu)的一般計(jì)算內(nèi)容及方法 三、分離式閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算 四、整體式閘室計(jì)算,一、閘室結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)造,直立式閘室結(jié)構(gòu)由閘墻和閘底組成。按其受力狀態(tài)可分為整體式結(jié)構(gòu)和分離式結(jié)構(gòu)兩大類。 兩側(cè)閘墻和底板澆筑在一起的為整體式結(jié)構(gòu)； 閘墻和閘底分別設(shè)置的為分離式結(jié)構(gòu)。,6-7 整體式船閘結(jié)構(gòu),6-8 分離式船閘結(jié)構(gòu) a）重力式；b）衡重式；c）懸臂式；d）扶壁式,分離式結(jié)構(gòu)閘墻類型較多，常用于土基上的有重 力式、懸臂式、扶壁式。,6-9 巖基上的閘墻結(jié)構(gòu) a）重力式；b）襯砌式；c）混合式,在巖基上常用的形式

2、有重力式、襯砌式和混合式,閘室結(jié)構(gòu)形式的確定： 地基條件、 水級大小、 材料來源、 施工條件等因素綜合選定， 一般情況下采用分離式閘室結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)合理。 在軟弱地基上且水級較大時(shí)，或抗震要求較高情況下， 可采用整體式結(jié)構(gòu)。,分離式閘室結(jié)構(gòu),土基上: 重力式 衡重式 懸臂式 扶壁式 板樁式 巖基上: 重力式 襯砌式 混合式,1、重力式結(jié)構(gòu)構(gòu)造,（1）重力式閘墻的特點(diǎn) 重力式閘墻是靠自重維持穩(wěn)定; 地基反力較大，且又承受有水平力,對地基承載能力要求較高。 （2）適用條件 重力式結(jié)構(gòu)一般只適用于較好的地基。對于淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層，則不宜采用重力式結(jié)構(gòu)。,（3）重力式結(jié)構(gòu)

3、按材料可分為： 漿砌條(塊)石結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 漿砌石重力式結(jié)構(gòu)適用于盛產(chǎn)石料的地區(qū)，但費(fèi) 工、質(zhì)量不易保證。 混凝土和配筋混凝土結(jié)構(gòu)，適用于船閘水級較高，機(jī)械化施工及石料缺乏等的情況。,（4）重力式結(jié)構(gòu)按斷面形式可分為梯形和衡重式兩種 梯形重力式： 梯形結(jié)構(gòu)底寬大，能適應(yīng)荷載變化； 穩(wěn)定可靠 但不能充分發(fā)揮墻身材料的強(qiáng)度 工程量大；,衡重式結(jié)構(gòu)： 衡重式斷面，由于下部為倒梯形斷面，有減小土壓力的作用，比梯形斷面可節(jié)省工程量10左右 衡重式對地基要求較高，荷載變化反應(yīng)靈敏。 地基反力較均勻； 當(dāng)?shù)鼗鶙l件較好，墻高在米左右,（5）重力式閘墻的尺寸確定 重力式閘墻的頂寬確定： 1）

4、主要根據(jù)交通安全要求； 2）回填土是否到頂； 3）砌筑石料尺度 一般墻頂寬度不小于0.6m，若回填土不到頂，則墻頂面作為人行通道應(yīng)適當(dāng)放寬，并不應(yīng)小于1.0m，在有行車或其他要求時(shí)則應(yīng)根據(jù)具體情況酌情確定。 閘墻底寬與墻高之比： 梯形斷面 B/h=0.71.3 (B為底板寬，h為墻高) 梯形斷面 b/h=0.50.8 (b為墻底寬),衡重式 B/h=0.50.7，前趾長.150.25倍墻高. 對于衡重式閘墻，一般在(0.40.5)墻高處設(shè)置平臺平臺以上為梯形斷面，平臺以下設(shè)4: 15:1的倒坡。,鋼筋混凝土重力式結(jié)構(gòu),前趾長0.10.3倍墻高; 后趾長0.71.0倍墻高; 閘墻以下Y處厚度取(

5、0.160.22)y 鋼筋混凝土重力式結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 能承受一定的拉應(yīng)力; 墻身斷面經(jīng)濟(jì); 施工機(jī)械化程度高; 主要依靠閘墻后趾上的回填土重來提高滑移穩(wěn)定性;,（）構(gòu)造 在閘室底部中間，用縱縫將閘室分成對稱的兩半，縫中設(shè)止水。 （）懸臂式閘室的尺寸確定： 閘墻頂部寬度一般為0.40.6m，底板中縫處的厚度應(yīng)滿足止水構(gòu)造的要求，一般不小于0.6m。為確保安全，在中縫處設(shè)置兩道止水為好。,2、懸臂式閘室的構(gòu)造,（）特點(diǎn)： 閘底不透水，閘底處只傳遞水平力，不傳遞彎矩和切力，底板如嵌固于閘墻上的地基梁。由于閘底縱縫的存在，不致因地基的不均勻沉降產(chǎn)生附加應(yīng)力。底板的彎矩減少，閘室過水?dāng)嗝嬖龃?，改善了閘室停泊

6、條件。 （）適用條件： 懸臂式結(jié)構(gòu)適用于承載能力較低的地基，且閘室高度與閘室寬度之比較大（0.5）的情況，,3、扶壁式閘室的構(gòu)造,構(gòu)造：由立板、肋板和底板組成，底板分趾板和內(nèi)底板。閘室分段的端部一般均設(shè)肋板。立板、肋板和底板等的連接部位須設(shè)置斜托。,特點(diǎn)：依靠底板上的回填土重量來維持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)斷面經(jīng)濟(jì)，地基反力小，但結(jié)構(gòu)形態(tài)復(fù)雜，鋼筋用量大，施工技術(shù)要求高。 閘墻尺度： 立板厚度一般不小于30cm； 肋板厚度不小于30cm； 頂寬不小于0.8m； 底寬與底板長度相同； 趾板前端厚度不小于25cm； 內(nèi)底板厚度不小于30cm。 扶臂間距2,4、巖基上的閘室結(jié)構(gòu) 襯砌式閘室結(jié)構(gòu) 重力式閘室結(jié)構(gòu) 混

7、合式結(jié)構(gòu),當(dāng)基巖頂面高程高于閘墻頂高程時(shí)，可采用襯砌式閘室結(jié)構(gòu)； 基巖頂面高程較低時(shí)，可采用重力式閘室結(jié)構(gòu)； 基巖頂面低于墻頂高程時(shí)，可采用混合式結(jié)構(gòu)；,襯砌結(jié)構(gòu)有重力式襯砌和帶錨筋的薄襯砌 當(dāng)基巖質(zhì)地松軟、裂隙發(fā)育，或在襯砌墻后設(shè)置排水可能引起較大滲透水流沖蝕巖石而使襯砌承受較大的水壓力時(shí)，宜采用重力式襯砌； 基巖質(zhì)地較好、裂隙少，墻后又設(shè)有排水，并考慮錨筋能可靠地嵌固在基巖里，則可采用帶錨筋的襯砌墻； 基巖堅(jiān)硬，裂隙很少，巖面較高時(shí)，閘室也可直接由巖石開挖平整形成。 我國小型船閘，多采用砌石倒梯形重力式襯砌；中大型船閘則采用混凝土和鋼筋混凝土襯砌。,（1）襯砌式閘墻的斷面尺寸 襯砌式閘墻的

8、斷面尺寸，應(yīng)由穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算確定。 倒梯形混凝土砌底寬一般大于或等于0.4m，一般將襯砌底部嵌入基巖內(nèi)不小于0.5m，對于較高的襯砌墻，或基巖質(zhì)地較差者，其嵌入深度須加大，但一般不大于1.5m,內(nèi)邊坡一般為1:0.11:0.4。 對于有錨筋的混凝土襯砌，墻高大于或等于8.0m時(shí)，底寬一般均大于1.0m,（2）錨筋布置： 設(shè)有錨筋的襯砌墻，其斷面厚度一般不小于40cm, 錨筋一般沿襯砌高度按等間距設(shè)置； 為方便施工，往往將錨筋布置成水平或與水平成不大的夾角； 錨筋的錨固深度一般為1.02.0m，埋入襯砌墻內(nèi)至少為30倍錨筋直徑； 基巖中的錨孔直徑至少是錨筋直徑的3倍。,（3）排水 裂隙比較發(fā)育時(shí)

9、可以在襯砌墻后設(shè)排水。 一般將豎向及縱向排水管相連組成排水系 統(tǒng)，排水管的縱坡可取為1/200、1/500，排水管的直徑不小于2530cm。,（5）板樁式閘墻 特點(diǎn)：依靠板樁入土部分的嵌固作用，通過土錨或錨錠結(jié)構(gòu)把一部分荷載傳至后方土體中來維持其穩(wěn)定。 為改善板樁結(jié)構(gòu)的工作條件與板樁的應(yīng)力條件，減少板樁的厚度和入土深度，通常在閘室底部設(shè)置橫向支撐。 板樁式閘墻系采用預(yù)制件，施工進(jìn)度快，打入閘底以下的板樁可以增加閘墻的防滲長度，但需具備打樁設(shè)備，同時(shí)板樁之間的接縫要求密實(shí)，以防滲漏，造成填土的流失。,6、整體式結(jié)構(gòu),型結(jié)構(gòu)，工作狀態(tài)如彈性地基上的型梁； 無需考慮閘墻的滑移穩(wěn)定及閘室的滲流穩(wěn)定問題

10、。 地基反力比較均勻； 底板剛度大，能適應(yīng)不均勻沉降；但若有不均勻沉降，會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力； 閘室底板所承受的彎矩較大，底板一般較厚，鋼筋用量也較多。 適用于水頭較大，船閘級別較高，抗震要求較高、地基較差或具有軟弱夾層的情況。,整體式閘室結(jié)構(gòu)的閘墻和底板的斷面尺寸根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算確定。閘墻頂?shù)膶挾纫话憧扇?0cm60cm，閘墻底寬與底板厚度一般可取為0.160.25H(H為閘墻高)。,7、閘底設(shè)計(jì),（1）護(hù)底 作用:分離式船閘，一般選用透水閘底。為防止由于閘室水位、流速的頻繁變化而可能引起的沖刷、流土及管涌及被船舶螺旋漿、撐篙等造成閘底的破壞，因此必須加以保護(hù)。,護(hù)底的構(gòu)造 透水閘底由護(hù)面及反濾層組

11、成。 護(hù)面一般采用干砌塊石，厚度一般為2540cm，在石料缺乏地區(qū)，也可采用混凝土板。 反濾層采用中石、小石、中粗砂構(gòu)成。砂性地基反濾層多為3-4層；粘性地基多為2-3層。 地基為粉砂，反濾層采用4層： 1940mm中石子厚20cm； 210mm小石子厚20cm； 中砂層厚20cm； 細(xì)砂層厚20cm。,閘底縱橫格粱 為固定護(hù)面及反濾層各層間的相對位置，閘底 應(yīng)須設(shè)置縱橫格粱，縱橫格梁控制的面積以30m2為宜，其斷面尺寸不宜小于40cm40cm，格粱配置構(gòu)造鋼筋。如利用格梁起橫撐作用，考慮其不均勻沉降和受力可能偏心，格梁應(yīng)按鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)。,)雙鉸式底板構(gòu)造 雙鉸式底板是兩邊閘墻的前趾與底

12、板以斜接或搭接組成兩個(gè)假想鉸，并在鉸接處設(shè)止水以形成不透水的分離式結(jié)構(gòu)。 中底板的厚度一般為閘室寬度的1/121/ 8； 中底板的寬度一般取閘室寬度的3/ 54/ 5。,（2）雙鉸式底板的構(gòu)造,)雙鉸式底板閘室特點(diǎn)： 不透水, 抗?jié)B性能好，節(jié)省防滲設(shè)施； 閘墻與底板分別受力可減小底板中部的彎矩； 減小地基反力； 雙鉸底板使閘墻與底板共同工作，可降低對閘墻抗滑安全度的要求,造價(jià)比透水閘底式閘室節(jié)省20左右，比整體式閘室結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材、混凝土 )適用條件 在地基土質(zhì)較差或防滲難以滿足的細(xì)砂、粉砂、粉質(zhì)土地區(qū)，可采用雙鉸式底板。,（8）閘室結(jié)構(gòu)的其它構(gòu)造要求,1）閘墻的保護(hù)措施 可采用提高閘墻表面的平

13、整度和強(qiáng)度等措施。 墻面采用不低于MU40細(xì)料石砌筑，或采用不低于C30的混凝土抹面。運(yùn)輸繁忙的船閘，在最低通航水位以上的閘墻應(yīng)采用鋼護(hù)木或耐磨損材料護(hù)面。,2）胸墻 胸墻的高度一般為0.91.2m，厚度根據(jù)船舶撞擊力而定，一般為0.20.5m。 3）建筑物分縫 作用：防止混凝土收縮，溫度變化和船閘縱向不均勻沉陷引起的附加應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫。 伸縮、沉降縫的間距可根據(jù)地基條件、結(jié)構(gòu)型式及其尺寸、氣溫情況和施工條件等因素確定，一般為1520m。 最小縫寬采用l2cm。 伸縮、沉降縫一般布置在結(jié)構(gòu)型式改變處，如閘室和閘首、導(dǎo)航墻和閘首間；新舊建筑物之間；地基性質(zhì)變化處或高程突變處。,4)伸縮、

14、沉降縫一般做成垂直貫通的永久縫，縫內(nèi)應(yīng)設(shè)置垂直和水平止水。垂直止水布置在閘墻內(nèi)，水平止水布置在閘底板內(nèi)。,水平止水,垂直止水,閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算的任務(wù)： 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)構(gòu)驗(yàn)算內(nèi)容： 一般包括：抗滑、抗傾、抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算；滲透穩(wěn)定性驗(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。,二、閘室結(jié)構(gòu)的一般驗(yàn)算內(nèi)容及方法,二、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 （1）土基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 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： 式中 kc 土基抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，根據(jù)建筑物 等級和荷載

15、組合，按規(guī)范選用； 作用于墻體上全部荷載對滑動(dòng)面法向投影的總和，kN； : 作用于墻體上全部荷載對滑動(dòng)面切向 投影的總和 : 抗滑摩擦系數(shù),當(dāng)粘性土地基的粘聚力不可略時(shí)，其沿閘室結(jié)構(gòu)基底面的抗滑穩(wěn)定性宜按下式計(jì)算： （6-36） 結(jié)構(gòu)與土基之間的內(nèi)摩擦角（）， 粘性土 ； 砂性土 為地基土壤的內(nèi)摩擦角；,粘性土地基綜合摩擦系數(shù)大于0.45或 砂性土地基綜合摩擦系數(shù) 大于0.50時(shí),及 值應(yīng)進(jìn)行討論,綜合摩擦系數(shù)：,提高閘室墻抗滑穩(wěn)定性的措施： （1）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； （2）在閘墻基底設(shè)置齒墻；降低墻后地下水位和填土高度； （3）在基底更換摩擦系數(shù)較大的砂土（砂墊

16、層）等。 （4）有橫撐或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)定的要求。,（2）巖基上閘室結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 主要計(jì)算沿地基面的抗滑條件。兩種方法：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。 抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式 式中 Kc 抗剪計(jì)算的抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)， 按表取用； f 墻體與地基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)可 由試驗(yàn)測定；無實(shí)測資料時(shí)，可參照 船閘設(shè)計(jì)規(guī)范選用；,（6-38）,抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式 認(rèn)為閘墻與基巖膠結(jié)良好，滑動(dòng)面上的阻力包括摩擦力和凝聚力。 （6-39） 式中 kc抗剪斷計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，按 船閘設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定取

17、用； 墻體與地基接觸面的抗剪斷摩擦系 數(shù)，由試驗(yàn)測定； 墻體與地基接觸面的抗剪斷粘結(jié)力，kPa； 墻體與地基的接觸面積，m2。,2、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： 式中 k0 抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)， MR 對計(jì)算截面前趾的穩(wěn)定力矩之和，kNm；，包括浮托力產(chǎn)生的力矩 M0對計(jì)算截面前趾的傾覆力矩之和，kNm。包括滲透壓力產(chǎn)生的力矩,（6-40）,3、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)定驗(yàn)算?？垢》€(wěn)定按下式計(jì)算： 式中:kf 抗浮穩(wěn)定安全系數(shù); 建筑物級別：1、2，安全系數(shù)大于等于1.1； 建筑物級別：3、4、5，安全系數(shù)大于等于1.05； V 向下的垂直力總和，k

18、N； U 揚(yáng)壓力總和，kN。,（6-41）,穩(wěn)定安全系數(shù)表 表6-5,地基,級別,4、滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算:滲徑系數(shù)法 5、地基承載力驗(yàn)算 非粘性土地基上的小型工程可采用查表法; 計(jì)算法; 對于重要建筑物還應(yīng)進(jìn)行野外荷載試驗(yàn)。 (JTJ307-2001)推薦方法(附錄C) 要求同學(xué)復(fù)習(xí)土力學(xué)中地基承載力相關(guān)知識,矩形基礎(chǔ)：,k一般取23,地基容許承載力的安全系數(shù)可按下式計(jì)算：,基底壓力,在荷載作用下，閘室基底壓力應(yīng)該在地基土所容許的承載力之內(nèi)。基底壓力一般可用偏心受壓公式進(jìn)行計(jì)算,（6-43）,式中 N 作用在閘墻上外荷載的合力的 垂直分力，kN； B 基礎(chǔ)寬度，m； e 合力對基礎(chǔ)中心的偏心矩，m

19、。,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性。通常在使用情況下: 對砂性地基，要求地基反力的最大值與最小值之比應(yīng)不大于5; 對粘性地基，則應(yīng)不大于3。 土基上的分離式閘墻結(jié)構(gòu)，地基不得出現(xiàn)拉應(yīng)力。巖基上的分離式閘墻結(jié)構(gòu)，地基反力最小應(yīng)力應(yīng)大于零。,（6）沉降計(jì)算 (1)閘室結(jié)構(gòu)沉降計(jì)算的目的 計(jì)算地基沉降量和沉降差，防止沉降量過多而引起的危害，并為確定閘室墻頂高程及止水構(gòu)造和某些結(jié)構(gòu)構(gòu)造提供設(shè)計(jì)依據(jù)。,(2) 地基沉降計(jì)算方法 通常根據(jù)地基各土層的標(biāo)準(zhǔn)壓縮曲線（e-p曲線或e-lgp曲線），采用分層總和法進(jìn)行計(jì)算。 式中 S 地基最終沉降量，cm； hi 第i層土的厚度，cm；

20、,（-38）,e1i、e2i 分別為第i層土受到平均自重壓 力（ci）和平均最終壓力（cizi）作用下由e p曲線查得的相應(yīng)孔隙比； ci第i層土頂面與底面的地基自重壓力平 均值，Kpa； zi第i層土頂面與底面的地基垂直附加應(yīng) 力平均值，Kpa； ms經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)選取。,(3)地基壓縮層的計(jì)算深度 當(dāng)?shù)鼗成疃鹊母郊討?yīng)力z與自重應(yīng)力c之比等于0.2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。,7、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: 材料力學(xué)方法; 有限元法; 閘室底板一般視其結(jié)構(gòu)型式: 彈性地基梁方法;或材

21、料力學(xué)方法計(jì)算內(nèi)力。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。,三、分離式閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算,1、重力式 重力式閘墻應(yīng)進(jìn)行地基承載力、整體穩(wěn)定性、截面強(qiáng)度、土基滲透穩(wěn)定性和地基沉降計(jì)算。,重力式閘墻應(yīng)力：通常按材料力學(xué)方法計(jì)算；漿砌塊石和混凝土重力式閘墻：應(yīng)沿閘墻高度截取不同斷面進(jìn)行計(jì)算。其任一截面的主拉應(yīng)力，均應(yīng)小于或等于材料的抗拉應(yīng)力。 鋼筋混凝土重力墻及底板：其斷面強(qiáng)度按鋼筋混凝土偏心受壓公式計(jì)算。,懸臂式結(jié)構(gòu)的閘墻按嵌固于底板上的懸臂梁核算截面強(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)度。 當(dāng)閘室寬度較大時(shí)，此時(shí)地基反力可按兩個(gè)有限剛度變斷面彈性地基梁進(jìn)行計(jì)算。,

22、2、懸臂式閘墻 懸臂式結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行地基承載力、抗浮穩(wěn)定性、地基反力的不均勻性、截面強(qiáng)度、地基沉降計(jì)算。,閘室底板上的地基反力可按偏心受壓公式計(jì)算，最小應(yīng)力應(yīng)大于零。 反力比要求：粘土地基 3：1，砂土地基5：1；,圖6-13 懸臂式結(jié)構(gòu)荷載圖式,作用在底板上的荷載 地基反力、底板自重、作用于底板上的揚(yáng)壓力及閘室水重外，尚應(yīng)計(jì)入閘底和地基間的摩擦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: Ef = fV （6-45） 式中 V 作用于整個(gè)閘室底板上的垂直 力的總和，KN； f 底板與地基間的摩擦系數(shù)。 作用在底板中縫處水平力： （6-46） 式中 作用于閘墻上水平力的總和，kN。 閘室

23、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)，從偏于安全出發(fā)可假定作用在底板中心線向上14底板厚度處。,3、扶壁式 扶壁式結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容包括：整體穩(wěn)定性驗(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；立板、肋板和底板強(qiáng)度及限裂計(jì)算；肋板與立板、肋板與底板的連接強(qiáng)度計(jì)算。,扶壁結(jié)構(gòu)各構(gòu)件可分別按下列圖式計(jì)算： 1扶壁的立板、內(nèi)底板在距立板與底板交線1.5l（l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1.5l以外的區(qū)段按連續(xù)板計(jì)算； 2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； 4肋板與立板、肋板與底板的連接按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。,4、襯砌式 （1）襯

24、砌式閘墻計(jì)算內(nèi)容： 重力式襯砌式閘墻應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；截面強(qiáng)度驗(yàn)算； 當(dāng)閘墻內(nèi)設(shè)置錨筋時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行錨筋計(jì)算。,（2）倒梯形襯砌墻整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算 方法一 ：忽略斜坡面（kc）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（dc）滑動(dòng)，此種計(jì)算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)及襯砌體斜坡部分下滑力的不利影響，仍假定襯砌體在荷載作用下沿襯砌基底面（dc）滑動(dòng)。,斜坡上的剩余下滑力為： 式中 f 摩擦系數(shù)； 襯砌斜面與水平面夾角。 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。,N1NfN,N1yN1sin,（6

25、-41）,N1xN1cos,（3）襯砌墻的斷面強(qiáng)度核算有兩種方法 1）材料力學(xué)方法分層校核強(qiáng)度； 2）將襯砌墻與基巖視作兩種不同介質(zhì)，考慮其彈性接觸的特性，用彈性力學(xué)的有限單元法求得斷面的應(yīng)力值，據(jù)以核算斷面強(qiáng)度并配置鋼筋。,（）有錨筋的襯砌墻計(jì)算 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的多跨連續(xù)梁驗(yàn)算強(qiáng)度。 邊長為La的正方形無梁樓蓋板最大應(yīng)力max發(fā)生在支點(diǎn)處，其值按下式計(jì)算： 式中 作用于正方形板中心處的水壓力強(qiáng)度， KPa； t 襯砌墻的計(jì)算厚度,m，初步設(shè)計(jì)時(shí) 按t0.05La0.2 m估算； 錨筋間距，m。,（6-48）,錨筋計(jì)算： 1）錨筋斷面： （6

26、-49） 式中 Fa 錨筋斷面面積，mm2； 錨筋容許拉應(yīng)力，MPa； Zi 第i根錨筋所受的拉應(yīng)力N； 2）錨筋長度： （6-50） m 安全系數(shù)，一般取m=2.0。,3）錨孔深度 式中 Lc 錨孔深度，mm； 錨筋直徑及錨孔直徑，mm； 錨筋與水泥砂漿及水泥砂漿 與巖石間的極限粘結(jié)力，一般 取 Ra =0.60.8MPa，Rc =0.2 0.4MPa，對大型工程應(yīng)根據(jù)試 驗(yàn)選用；,（6-51）,5、混合式 （1）混合式閘墻計(jì)算內(nèi)容： 應(yīng)滿足整體抗傾穩(wěn)定; 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)度驗(yàn)算: 上部重力墻按一般的重力墻計(jì)算方法進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算。 下部襯砌墻按一般的

27、襯砌墻進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算。 。,圖6-16 混合式襯砌墻計(jì)算圖式,1）整體抗傾穩(wěn)定計(jì)算假定： 上部重力墻和下部襯砌墻為一剛性整體； 不考慮后懸臂板與巖面水平反力的抗傾作用,）下部襯砌墻的計(jì)算 作用在襯砌墻上的荷載： 襯砌墻自重和墻后水壓力外，還有由上部重力墻傳來的垂直力和水平力。 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： 式中 作用于襯砌墻頂面的垂直力， kN； b 襯砌墻頂寬，m； 重力墻基底面最大應(yīng)力，kPa； 重力墻基底面k點(diǎn)處的應(yīng)力，kPa。,（6-52）,上部重力墻作用于襯砌墻上的水平力可按式（6-53）計(jì)算： 式中 上部重力墻作用于襯砌墻上的水平力，kN； 作用于襯砌墻頂

28、面正應(yīng)力圖形面積，m2； 作用于基巖面正應(yīng)力圖形面積，m2； H 作用于重力墻的水平力總和，kN；,（6-53）,（1）雙鉸底板計(jì)算假定：一般采用地基反力折線分布假設(shè)計(jì)算，在鉸接處只傳遞水平力和垂直力，不傳遞彎矩。,6、雙鉸底板分離式閘室,a:搭接式 b：斜接式,圖6-17 地基反力折線法計(jì)算圖式,M作用在閘墻段上所有荷載對鉸點(diǎn) 的力矩總和（順時(shí)針為正），kNm； P鉸接處傳遞的垂直力，kN；根據(jù)中 間底板的平衡條件，得 P(1q)a； b閘墻底板寬，m； a中底板半寬，m； L閘墻底板寬與中底板半寬之和；,（2）閘墻段的靜力平衡條件,（6-49）,式中 q作用在底板上的均布荷載（包括底板自重

29、力，底板上的水重力，浮托力和滲透壓力等，向上為正，分布長度為2L）， kN/m； V作用在閘墻段上的向下的垂直力總和，kN；注意：不包括底板重。,P(1q)a；,中間底板的平衡條件,（3）地基反力 當(dāng)兩邊對稱荷載作用時(shí)， 從式（6-54）可得 式中 1閘墻底板前趾處地基反力， KN/m2； 2閘墻底板后趾地基反力與前 趾的差值，KN/m2。,（6-55）,（6-56）,（4）作用于雙鉸底板上的水平力 EHf（VP） （6-57） 式中 H 作用于閘墻上的水平力總和，kN； V 作用于閘墻上的垂直力總和，kN； f 閘墻與地基的摩擦系數(shù)； P鉸傳遞的剪力，向上為正，kN。 水平力的作用點(diǎn)位置應(yīng)考

30、慮墻后邊載和負(fù)摩擦力等因素影響，可取底板中心以下1/ 61/4底板厚度處。,四、整體式閘室計(jì)算,整體式閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容 驗(yàn)算抗浮穩(wěn)定性，一般以閘室抽空檢修作為控制情況； 對于地基有傾斜的軟弱層面，或由于結(jié)構(gòu)受力不對稱，在某一側(cè)出現(xiàn)臨空面等，尚應(yīng)驗(yàn)算其側(cè)向抗滑穩(wěn)定性。 地基承載力 結(jié)構(gòu)截面強(qiáng)度驗(yàn)算，包括閘墻及底板的強(qiáng)度及限裂計(jì)算。,計(jì)算方法 整體式閘室的閘墻，按固定于底板上的懸臂梁計(jì)算內(nèi)力。 整體式閘室底板通常簡化為平面形變問題的地基梁計(jì)算。,1、地基模型 常用的彈性地基模型有 （1）文克爾地基模型； （2）半無限大的理想彈性體地基模型； （3）有限壓縮層地基模型；,（1）文克爾模型 文克爾地基

31、模型計(jì)算假定 假定地基任一點(diǎn)所受的壓力強(qiáng)度P只與該點(diǎn)的地基沉降y成正比，Pky。 計(jì)算特點(diǎn)及適用條件 假設(shè)地基沉降只發(fā)生在基底范圍以內(nèi)，不能考慮邊載對底板內(nèi)力的影響，這與實(shí)際情況不符；基床系數(shù)k由于受試驗(yàn)條件的影響變化較大。 該法一般僅在地基可壓縮層厚度小于0.25L（l 閘底板半寬）的情況下采用。,（2）半無限理想彈性體模型 計(jì)算假定 假定地基為均勻的、各向同性的半無限理想彈性體，用彈性理論計(jì)算地基變形。 計(jì)算特點(diǎn)及適用條件 半無限彈性體計(jì)算模型用變形模量E0和泊松比0來表征地基土壤的特性。 可以考慮地基各點(diǎn)的反力與沉降的相互影響，因此可以考慮邊載的作用。,實(shí)際地基很少是均質(zhì)的連續(xù)彈性體，只

32、是在地基應(yīng)力水平較低時(shí)，才能近似反映實(shí)際情況。 一般當(dāng)可壓縮層厚度大于3L時(shí)，可按半無限理想彈性體進(jìn)行計(jì)算。 巖基上的底板可采用半無限理想彈性體地基假定計(jì)算。 （3） 有限深度的理想彈性體 計(jì)算假定及適用條件 有限深彈性體地基，用有限深彈性體假定計(jì)算。 一般認(rèn)為當(dāng)可壓縮層厚度小于3L，而大于0.L時(shí)，采用有限壓縮層假定計(jì)算較為合適。,2、彈性地基梁 計(jì)算方法鏈桿法、郭爾布諾夫波薩多夫方法（簡稱郭氏法）、有限元方法。 （1）鏈桿法 鏈桿法將底板與地基之間的接觸代以絕對剛性的鏈桿連接，然后用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解鏈桿內(nèi)力，即得地基反力。,圖6-19 鏈桿法計(jì)算圖式,計(jì)算圖式,典型方程 由于結(jié)構(gòu)對稱，梁的

33、中間截面不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)角00，根據(jù)每一鏈桿切口處的相對位移為零的變位協(xié)調(diào)條件及豎向靜力平衡條件可列出下列法方程： X111X212X313X414X515y01p0 X121X222X323X424X525y02p0 X131X232X333X434X535y03p0 X141X242X343X444X545y04p0 X151X252X353X454X555y05p0 X1 X2 X3 X4 X5+V=0 式中： Xkk鏈桿的內(nèi)力； y0閘室軸線處固定截面的位移； kpk鏈桿切口處由于外荷載產(chǎn)生的相對變位； V作用于半梁上的垂直力總和； kii點(diǎn)處在單位力作用下使鏈桿k切口處產(chǎn)生的相 對 變位。由地基的彈性變形及梁的撓度組成。,(6-58),ki由式（6-59）確定，即 式中 c 鏈桿間距； Fki由Xi單位力在Xk方向上引起的地 基