广东某大型水闸完整工程设计(5)

0.6m，厚度取0.1m。

工作桥桥宽的确定

1.6+2×1.0+0.2×2=4，取4.0m。

工作桥的支承方式

工作桥的支承方式采用简支型式：

2、交通桥的设计

本设计要求水闸上有条按二级公路设计的交通桥，宽8.5m。交通桥布置在水闸的下游部位。交通桥桥面的高程应使其纵梁不影响水闸泄水又能与两岸道路平滑连接。交通桥的支承方式、跨度、纵梁尺寸等基本同于工作桥。纵梁底高程取与闸墩顶同高程，即4.0m。

交通桥长度长度与跨度同工作桥，即长为34m。

交通桥面布置桥面总宽取8.5m，桥面设铺装层厚10cm，泥结碎石。行车道宽6.5m，人行道宽0.8m。两侧栏杆取1.2m高，0.2m宽。

图5-5 交通桥布置(单位:

图6-1 交通桥示意图 )

3、检修桥设计：跨长、支承方式、梁高尺寸与工作桥相同，宽度取2.0m。

6.4闸室的分缝和止水设备

第 29 页 共 43 页

1、分缝方式与布置

除闸室本身分缝以外，凡是相邻结构荷重相差悬殊或结构较长，面积较大的地方也要设缝分开，如铺盖与闸室底板、翼墙的连接处以及消力池与闸室底板、翼墙的连接处要分别设缝。另外，翼墙本身较长，混凝土铺盖、消力池护坦在面积较大时也需要设缝，以防产生不均匀沉降。

2、止水设备

凡是具有防渗要求的缝中都应设置止水设备。对止水设备的要求是：①应防渗可靠；②应能适应混凝土收缩及地基不均匀沉降的变形③应结构简单，施工方便。按止水所设置的位置不同可分为水平止水和铅直止水两种，两种止水交叉处的构造必须妥善处理，以便形成一个完整的止水体系。

6.5 工作桥设计

6.5.1 资料

b?

fT型梁截面如图所示,b=300mm,h=900mm。上翼缘实有宽度

h?

f=1700mm, =250 mm(为偏于安全,取平均值)；梁总长8200 mm,支座宽600 mm。

图6-14 形梁截面尺寸(单位

图6-2 T型梁截面尺寸（单位：mm） )

由受力分析图可得：支承启闭机传来的启闭力2 ?16(t)；桥面人群荷载3.0KN/㎡；机墩及启闭机重3500Kg。

采用C25混凝土(fc?22f?310N/mmmmY12.5N/)及Ⅱ级钢筋()。

由<<钢筋混凝土结构学>>附录一表1, ?级水工建筑物的结构安全级别为?级,故?0?1.1正常运行期为持久状况,因此??1.0；结构系数?d?1.20。 第 30 页 共 43 页

6.5.2荷载计算

该梁承受的荷载有均布永久荷载(梁自重及活动铺板重),均布可变荷载(人群荷载),集中永久荷载(机墩及启闭机重),集中可变荷载(启门力),下面分别进行计算。

梁自重及铺板重：

Gk?(0.25?0.8?0.25?0.73?0.73?0.25?0.25?0.1)?0.25?14.75KN

gk?(0.3?0.9?0.25?0.73?0.73?0.3?0.3?0.1)?0.25?17.54(KN)

设计值 g??Ggk?1.05?17.54?18.42 KN/m

G=14.75×1.05=15.49KN/m

机墩及启闭机重： 标准值GK?3500?9.8?34.3 KN

设计值 G??GGK?1.05?34.3?36.02 KN

启门力(以最大值计算): 标准值 QK?16?9.8?156.8 KN

设计值 Q??QQK?1.1?156.8?172.48 KN 人群荷载: 标准值 qk?(1.76?0.3)?3.0?6.18 KN

设计值

6.5.3内力计算

lT形梁搁在闸墩墩墙上,为一以墩墙为支座的简支梁如图,计算跨度0取两支

ll?7.6m座中心间的距离和1.05 n两者中的较小者. 0。 q??Qqk?1.68?1.2?7.42 KN

跨中弯矩设计值 ?1?2M??0???g?q?l0??G?Q?a??8?

?1??1.1?1.0????18.42?7.42??7.62??36.02?172.48??1.4??8?

=451.967KN. m

第 31 页 共 43 页

6.5.4配筋计算

估计为双排钢筋,由<<水工钢筋混凝土结构学>> p56,表3—2查,取a=60mm,则h?800?60?740mm。确定翼缘计算宽度(按<<水工钢筋混凝土结构学>>p70

h?

f表3--3): =250 mm(平均)

250?0.3>0.1740

属独立T形梁

所以:

上述两值均大于翼缘实有宽度1700 mm,故取

?dM?1.2?451.967?542.360KN?M '?hffcb'

fh'

f?h0??2? b?f?l07600??253333mm b?fh?=b+12f=250?12?250=3250mm b?f=1700 mm。 鉴别T形梁所属情况.按<<水工钢筋混凝土结构学>>(式3--31)进行: ?250?740???=12.5×1700×250×（2）=3267KN. M

??dM?fc?b?hff(h0?h?

f

2)

所以属于第一种情况的T形梁(

x?h?f),按宽度为1700 mm的矩形梁计算。 ?s??1.2?451.967?10?2fcbfh012.5?1700?74020.047 ?dM0

??1??2s?1??2?0.047?0.048

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As?fc?b'

f

fy?12.5?1700?740?0.048?2434mm2 310

23?28?2?20(A?1847?628?2475mm). s选用

第 33 页 共 43 页

7 闸室稳定计算

7.1设计情况选择

根据设计水闸在运用过程中可能出现的情况进行分析，从众找出最不利的情况，以此情况来进行闸室稳定以及地基承载力验算。

（1）完建无水期

（2）正常挡水期

作用于闸室上的荷载和组合：

荷载包括：底板重，闸墩重，闸门重（加重块）交通桥重，工作桥重及启闭设备重。这些重量分别作用与各自中心处。钢筋砼的容重为25KN∕m。

.35KN (1) 底板重G1?16618

闸墩重G2?16416KN

闸门重G3?5?90?450KN

交通桥重G4?1085KN

工作桥重G5?651.5KN

启闭设备重

水重

G6?98KN

W水?H1bl1??H2BL2??6.25?30?4.8?9.8?3?30?14.2?9.8?21344KN

水平水压力（采用混凝土铺盖）

121P??HB??9.8?6.252?35.6?6814KN1总22 111P2??H2B总???2H?h?hB??9.8??2?6.5?2.2??2.2?35.6?4144KN222 112P3?rH2B总??9.8?（3.0?2.2）?25?331222KN

(4) 扬压力：水闸底板底部受到的铅直向上的水压力称扬压力，它包括渗透压力和浮拖力两部分。

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11

Pb?P下b?Psb??HBL??H下BL

22

1

??9.8?6.25?35.6?19?9.8?3.0?35.6?19?34679KN2

7.2闸室基底压力﹑抗倾及抗滑稳定验算

1、完建期

计算完建期情况下作用荷载﹑力矩计算见表下7 .1

表7.1 完建期力矩计算表（对底板形心取矩）

部位 底板 闸墩 工作桥 交通桥 闸门 启闭机 合计

重力 16618.35 16416 651.5 1085 450 98 35318.85

力臂(m) 0.0 0.0 0.0 3.5 0.0 0.0

力矩(逆) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

力矩(顺) 0.0 0.0 0.0 3778.7 0.0 0.0 3778.7

计算闸基上下游边缘最大﹑最小压应力公式《水工建筑物》（7—1）得

?

maxmin

G6?M???

A

BL2 (7--1)

式中：A——底板面积。

B——底板沿水流方向的宽度

?G——作用于基底以上的所有铅直力的总和

?M——所有铅直力和水平力对基底顺河方向对称中心的力矩总和

所以:

35231.86?3778.7

??76.682

19?25192?25KN∕m

?max?

?min?

35231.856?3778.7

??71.66KN2

19?2519?25∕㎡

地基承载力验算由《水工建筑物》（8—34）（8—35）得

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?

?max??min

2

????

(7--2)

??

?max

??????min

(7--3)

76.68?71.66

?74.17KPa?????147KPa

2 满足

要求

?

?max?76.68KPa??????1.2?147?176.4KPa 满足要求

式中:?——加大系数，取1.2～1.5

??

?max

?1.07?????1.5?min

满足要求

2、正常运用情况

计算正常运用情况下作用荷载﹑力矩计算见表7.2

表7.2正常运用情况下作用荷载﹑力矩计算见表

力矩 （KN逆 顺

名称

闸室结构重力

水

↓ ↑ 35231.85

0.0 0.0

压

0.0 0.0

6814 4414

0.0 0.0

4.4 0.13

0.0 0.0

29981.6 573.82

0.0

0.0 0.0

0.0

0.0

0.0

→ ←

（m）

荷载竖向力（KN） 水平力（KN） 力臂

?n）

p1

p2

力

0.0

0.0

0.0

3312

3.0

9936

0.0

p3

浮托力

渗透压力

水重力

14941

0.0

0.0

0.0

2.7

40340.7

0.0

0.0

13965

0.0

0.0

2.4

0.0

33516

0.0

14546.9

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

第 36 页 共 43 页

50172

合计 .85

21660.95

28511.9 11228 3312 50276.7 64071.42 ??? 7916??? 13794.72(顺)

闸室地基压力计算，由表可知

?G?21660.95KN

??M?13794.72KN?M

21660.956?7916?2?35KN/m219?35.619?35.6 P?7916KN由公式（7--3）可得：?max?

?min?21660.956?79162?2?29KN/m19?35.619?35.62 ???min35?29??max??32KPa?????147KPa22

满足要求

??

不均匀系数： ?max35??1.206?????1.5?min29 满足要求

闸室抗滑稳定验算由《水闸设计规范》7.3. 7—4得：

kc?fG

P??kc?

(7--4)

式中：f——沿闸室基底面与地基之间的摩擦系数，按本规范标7.3.10选用。对于壤土，粉质壤土，f取0.25～0.40，由资料取0.35

?G——作用在闸底板以上的全部垂直荷载总和KN

?P——作用于闸底板上的全部水平荷载总和KN

?Kc?——容许抗滑稳定安全系数，由《水闸设计规范》表7.3.13查得，对于I级建筑物，基本荷载组合时取1.35，特殊荷载时取：施工及检修校核时取

1.20，地震情况取1.10 所以：kc?0.35?21660.95??kc?7916 抗滑稳定满足要求。

3、正常运用+地震情况

表7.3 正常运用+地震荷载情况下的荷载力矩计算表（对底板形心求矩）

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