闸室稳定计算2

一、计算目的根据给定相关资料，进行水闸稳定计算，确定水闸尺寸。二、计算依据1《水闸设计规范》SL265-20012《水工建筑物抗震设计规范》SL203-973《水闸》水利水电出版社三、计算工况123456自重水重水压力浮托力渗透压力地震荷载施工完建√正常蓄水位√√√√√特殊组合正常蓄水+地震√√√√√√四、基本资料数据1水闸等级为4级，地震设计烈度为Ⅷ度。2孔数单孔宽边墩顶宽边墩底宽底板高程墩顶高程nbdbdb'H1H2130.751.581.9183.913闸前最高蓄水位(81.91+1.8=83.71m)4单个闸门重量42.6kN5单个启闭机重量2.37kN6闸底板与地基土摩擦系数f=0.55(钙质砂岩)7地基允许承载力：［σ］=500kN/m2。8抗滑安全系数:基本组合K=1.05，特殊组合:检修工况:K=1.00，地震工况:K=1.00。9该地基土质属岩基五、荷载计算1结构自重G=γV式中：G——结构自重标准值(kN)；γ——砼容重，25kN/m3；V——结构体积(m3)。底板闸门启闭机一个门柱(高)一个门柱(低)G1G3G4G5G6105642.62.3725.06.1基本组合闸室基本尺寸单位：m中墩厚dz汤南干渠渠首进水闸闸室稳定计算计算工况及荷载组合荷载组合计算情况G2393.75083.71m结构自重标准值单位：kN一个闸墩2水重式中：W——水重标准值(kN)；γ'——水的容重，计算取值10kN/m3B0——闸室总净宽，3mh——水深(m)，l——闸门中线至上游或下游距离，（m）。l(m)W(kN)h(m)l(m)正常蓄水位0.6535.106.35完建情况0.650.0006.353水压力式中：P——水压力标准值（kN）；B——水压力计算宽度，取值6m；其它符号意义同上。h(m)P(kN)h(m)P(kN)正常蓄水位2.2145.20完建情况00.0000.004浮托力式中：U1——浮托力标准值（kN）；V——底板体积（m3）；h——上游或下游水深（m）；其它符号意义同上。计算情况下游浮托力h(m)U1(kN)正常蓄水位0422.4完建情况0422.45渗透压力式中：U2——渗透压力标准值（kN）；1.800.00水重标准值计算情况上游下游h(m)1.80.0浮托力标准值上游h(m)水压力标准值计算情况上游下游'WBhl21'2PBh10'()UVhB21'2UhLBΔh——闸室上下游水头损失（m）；L——闸室长度，7m；其它符号意义同上计算情况U2(kN)正常蓄水位378.0完建情况0.006地震惯性力式中:Fi——作用在质点i的水平向地震惯性力代表值（kN)；ah——水平向设计地震加速度代表值，取0.2g；0.25GEi——集中在质点i的重力作用标准值(kN)；αi——质点i的动态分布系数；g——重力加速度。9.81m/s2项目ahαiFi(kN)启闭机1.96240.47闸门1.9621.53.20门柱高1.9622.8637.16门柱低1.9622.3131.42工作桥板1.9622.6861.48交通桥板1.962215.75启闭机梁1.9623.8633.55闸墩1.9621.559.06底板1.962152.80合计144.897地震动水压力式中:F——单位宽度动水压力标准值，(kN/m)；ρw——水体质量密度标准值，取1kN/m3h——计算水深，1.8m；其它符号意义同上六、稳定计算1基地压力计算157.5渗透压力标准值Δh(m)1.8042.650.112.311.0ξ——地震作用的效应折减系数，取值为地震惯性力标准值Gei(kN)2.418.4787.5F=0.65ahξρwh2＝1.03kN/m1056.0ihEiF=aGigWMAGmaxminihEiF=aGigA=BL式中：——闸室基底应力的最大值和最小值(kPa)；∑G——作用在闸室上的全部竖向荷载(kN);∑M——作用在闸室上的全部竖向荷载和水平荷载对于底板上游端底面的力矩之和(kN·m)；A——底板面积(m2)；W——闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩，(m3)。B——闸底板垂直水流向宽度(m)；L——闸底板顺水流向长度(m)。2闸室抗滑稳定计算式中：Kc——沿闸室底面的抗滑稳定安全系数；f——闸室基底面与地基之间的摩擦系数;∑H——作用在闸室上的全部水平荷载（kN）；∑G——作用在闸室上的全部竖向荷载（kN）。2闸室抗浮稳定计算式中：Kf——闸室抗浮稳定安全系数；∑V——作用在闸室上的全部竖向荷载（kN）；∑U——作用在闸室基底面上的扬压力（kN）。荷载组合计算情况下游水位抗滑安全系数H2σmaxσmixKc施工完建42.0450.85正常蓄水位32.7223.734.49基本组合37.95闸室稳定计算成果表上游水位地基应力H1maxminHGfKCUVKfWMAGmaxmin216WBL底板厚闸室总宽闸室总长hBL0.867抗滑安全系数:基本组合K=1.05，特殊组合:检修工况:K=1.00，地震工况:K=1.00。启闭机梁工作桥板交通桥板G7G8G918.411.0157.5闸室基本尺寸单位：m汤南干渠渠首进水闸闸室稳定计算计算工况及荷载组合W(kN)0.000.00水重标准值下游3.8621.53.4763.673.943.873.8621.51作用在闸室上的全部竖向荷载和水平荷载对于底板上游端底面的力闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩，(m3)。抗浮安全系数地基不均匀系数Kfη1.212.480.73闸室稳定计算成果表七.计算1工况一：施工完建①荷载力矩计算对底板中心取矩序号项目代号力臂(m)↑↓1底板G11056.00.000.02闸墩G2787.50.000.03闸门G342.62.85121.44启闭机G42.42.856.85闸门柱(高)G550.12.85142.66闸门柱(低)G612.32.1526.3启闭机梁G718.42.8552.4工作桥板G811.02.1523.7交通桥板G9157.51.00157.5小计1950.8373.2157.5合计1950.8-215.7②偏心矩及地基应力计算顺水流向长度L=7m垂直水流向长度B=6m基底面积A=42m2偏心距-0.11m偏向下游截面矩49.00m342.04kPa［σ］=500kPa满足50.85kPa［σ］=500kPa满足地基不均匀系数1.21［η］=1.5满足弯矩(kN.m)垂直力(kN)基底应力MeGmaxminGMAW216WBLmaxmin2工况二：正常运行期,闸前水位83.71m，闸后无水。①荷载和弯矩计算对底板中心取矩序号项目代号力臂(m)↑↓→←1结构自重G11950.8-215.72闸前水重W135.13.18111.43闸后水重W2#REF!0.04浮托力U1422.40.000.05渗透压力U2378.01.174416闸前水压力P1145.20.73106.5小计800.41985.9145.20.0111.4331.8合计1185.5145.2220.3②应力及稳定计算顺水流向长度L=7m垂直水流向长度B=6m基底面积A=42m2偏心距0.19m偏向上游截面矩49.00m332.72kPa［σ］=500kPa满足23.73kPa［σ］=500kPa满足地基不均匀系数0.73［η］=1.5满足抗滑稳定系数4.5［Kc］=1.05满足抗浮稳定系数2.48［Kc］=1.1满足垂直力(kN)水平力(kN)弯矩(kNm)基底应力MeGmaxminGMAW216WBLmaxminCfGKHfVKU3工况三：正常运用期遇地震,闸前水位83.71m，闸后无水。①荷载计算对底板中心取矩序号项目代号力臂↑↓→←1结构自重G11950.82闸前水重W135.12.85100.0353闸后水重W20.00.330.04浮托力U1422.40.005渗透压力U2378.01.176闸前水压力P1145.20.737闸后水压力P40.00.009启闭机地震惯性力F10.474.9510闸门地震惯性力F23.201.4011门柱高地震惯性力F37.163.5012门柱低地震惯性力F41.422.9013工作桥板地震惯性力F51.483.514交通桥板地震惯性力F615.752.615启闭机梁地震惯性力F73.554.816闸墩地震惯性力F859.061.417底板地震惯性力F952.800.0018地震动水压力F106.21.19小计800.41985.9296.30.0100.0合计1185.5296.3②应力及稳定计算顺水流向长度L=7m垂直水流向长度B=6m基底面积A=42m2偏心距0.35m偏向上游截面矩49.00m336.80kPa［σ］=500kPa满足19.65kPa［σ］=500kPa满足基底应力垂直力水平力弯矩MeGmaxminGMAW216WBLmaxmin地基不均匀系数0.53［η］=2满足抗滑稳定系数2.20［Kc］=1满足抗浮稳定系数2.48［Kc］=1.05满足maxminGMAWmaxminCfGKHfVKU对底板中心取矩(215.7)0.0441106.50.02.34.525.14.15.240.216.982.70.07.4520.1420.1岩基不需要计算地基不均匀系数弯矩岩基不需要计算地基不均匀系数