大环水闸计算书(学习版).doc

沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 1 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 1 1 基本设计资料基本设计资料 1.11.1 工程概况工程概况 沙堆东堤位于沙堆镇的东南部，虎跳门水道右岸，现状东堤堤围总长 21km，其中未达标堤围长 16.950km。沙堆东堤是新会区万亩以上重点堤围， 围内是当地的政治、经济、文化中心，保护耕地面积 3 万亩，捍卫人口 3.3 万人。本次东堤加固工程范围北起白沙冲南堤，南至白沙围尾端，整段堤围 形成了一条闭合防线，是沙堆镇抵抗台风暴潮侵袭，阻挡西江洪水和虎跳门 水道海潮的重要防洪（潮）屏障，是沙堆镇经济社会可持续稳定发展的前提 条件。加固范围内现有排水、挡潮闸 14 座，均为小型水闸。 大环水闸位于沙堆东堤下游，桩号 1+780 处，主要功能为挡潮、排涝。 原大环水闸建于上世纪五六十年代，由于受当时历史条件限制，水闸建设标 准较低，闸室已经向临江侧偏移，虽已经采取纠偏措施改善水闸受力状况， 但水闸现状进一步向临江侧偏移趋势明显，同时由于工程运行时间较长，建 筑结构破损、钢筋外露、闸门锈蚀、启闭设备不灵活等问题使得该水闸的运 行存在较大的安全隐患，由于大环水闸原址 10m 范围内已建有多宗民房，给 基坑开挖造成很大困难，水闸内涌两岸也多为住宅，工程内围堰选址较难， 且产生较大的征地补偿费用，因此有必要对大环水闸进行移址重建。选址为 原水闸临外江侧约 32m（交通桥中心距） ，重建后大环水闸为 1 孔净宽 4m 的 开敞式水闸，闸底板高程-2.00m，闸顶板高程 3.20m，交通桥宽 7m。 1.21.2 水闸设计标准水闸设计标准 根据海堤工程设计规范 （SL438-2008）以及水闸设计规范 （SD265-2001） ，位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其级别不得低于防洪（挡 潮）堤的级别，确定大环水闸为等工程，主要建筑物级别为 3 级，次要建 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 2 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 筑物级别为 4 级，临时建筑物级别为 5 级。 水闸的防洪（挡潮）标准为 30 年一遇，根据水文计算，相应外江虎跳 门水道的设计潮水位为 2.59m；校核防洪（挡潮）水位取临时最高潮水位 2.78m。 水闸排涝标准按 10 年一遇 24 小时暴雨所产生的径流量，城镇、鱼塘 1 天排干，农田 3 天排干设计，相应设计最大过闸流量取最大洪峰流量为 25m3/s。 1.31.3 特征水位特征水位 外江设计洪潮水位为 2.59m（P=3.33%） ； 外江校核洪潮水位为 2.78m（历史最高潮水位） ； 外江多年平均高潮水位为 0.59m； 外江多年平均低潮水位为-0.36m； 内河最高限制水位为 0.80m； 内河正常蓄水位为-0.20m； 内河最低内水位为-0.70m。 1.41.4 结构数据结构数据 大环水闸为钢筋砼整体式结构，共 1 孔，净宽 4m。闸顶高程 3.20m， 闸底板高程-2.00m，水闸闸室顺水流方向总长 23.85m，前后干砌石护坦长 5.00m。闸顶设交通桥，宽 7m，设计荷载等级按公路-级折减设计。 1.51.5 工程地质工程地质 根据地质勘察报告，闸址处原始地貌为珠江三角洲淤积、冲积平原地 貌。闸基础底部分布淤泥厚度大，具有高压缩性，承载力小，震动下易发生 触变，产生抗滑稳定与沉降变形问题。中粗砂、残积土和基岩承载力较高， 大环以挡潮为主，兼负引水灌溉功能， 故不校核排涝能力（50-100 年一遇） ， 只以历史最高潮水位作为校核潮水标 准。 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 3 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 是良好持力层。闸基础的主体部分建议采用钻孔桩基础或地基加固处理措施。 对其他挡墙等次要部位，因一般荷载较小，可采用天然地基型式，以浅层淤 泥层作为建筑物基础的天然地基持力层，但应在上部铺上垫层，必要时可采 用地基加固处理措施。场地内的地下水及地表水对混凝土具有碳酸型弱腐蚀 性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。 1.61.6 地震设防烈度地震设防烈度 根据本阶段勘察结果，结合区域地质资料综合分析，勘察场地及附近 未发现有影响场地稳定性的地质构造和不良地质作用，场地是稳定的，但其 上部分布的软弱土层，即淤泥层属于震陷敏感的软弱地层。 根据建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）及中国地震动峰值加速 度区划图 （GB18306-2001） ，该地区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加 速度值为 0.10g，地震动反应谱特征周期值为 0.40s。 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 4 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 2 2 闸顶高程计算闸顶高程计算 根据水闸设计规范SL265-2001 第 4.2.4 条规定，水闸闸顶高程不 应低于正常水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高之和；位 于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。 故大环水闸闸顶高程计算确定如下： 2.12.1 计算工况计算工况 大环水闸挡潮工况下，外江历史最高潮水位为 2.78m（珠基，下同） ， 设计风速采用重现期为 50 年的年平均最大风速 25.5m/s。 2.22.2 计算公式计算公式 闸顶高程按水闸设计规范 （SL2652001）中有关规定进行计算，相 关公式如下： 水闸设计规范 0p z ZhhhA m m m L H th gT L 2 2 2 7 . 0 2 0 45 . 0 2 0 7 . 0 2 0 2 0 7 . 013 . 0 0018 . 0 7 . 013 . 0 m mm gH th gD th gH th gh 5 . 0 2 00 9 . 13 mm ghgT mm p z L H cth L h h 2 2 式中： Z闸顶高程（m） ； h0计算潮水位（m） ； A安全超高（m） ，取 A=0.3m； 根据挡水和泄水两种运用情况 确定，取较大者，难点：波浪 计算高度。 水闸规：附录 E.0.1；浪压力参与 基本组合时，50 年一遇；参与特 殊组合时，选多年平均最大风速 （气象站提供） 水闸规 4.2.4：不同级别、不同工 况 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 5 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 hm平均波高（m） ； v0计算风速（m/s） ； D风区长度（m） ；本工程取 500m。 Hm风区内的平均水深（m） ； Tm平均波周期(s)； Lm平均波长(m)； H 闸前水深（m） ； hp相应于波列累积频率 5%的波高（m） ； hz波浪中心线超出计算水位的高度（m） 。 根据上述，采用 Excel 表计算，结果如下表 2.2-1 所示。 波浪爬高包括两部分：hp hz 水文提供基本数据：计算风速（注意 扩大系数） 、风区长度、风区内平均水 深（注意那种工况） 。 1、由三数据（v0 D Hm（极可能要做 相应修改） ）推出hm，根据hm和 Hm 及水闸规表 E.0.1-2，推出hp 2、由 hm、v0 推出 Tm 3、根据 Tm、H 经试算推出 Lm 4、根据 Lm，计算波浪破碎的临界水 深及 hz（水闸规 E.0.2） 5、根据 H、Hk、Lm/2 之间关系推波 浪压力 P（浪压力用在闸室稳定计算、 工况不同，压力不同） 6、根据浪压力断面型式求浪压力作用 点， （形心） 。 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 6 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 表表 2.2-1 水闸闸顶高程计算水闸闸顶高程计算 1、计算平均波高及 hm/Hm hmhm/Hmghm/v02 gD/v0 2 gHm/v02v0HmD 0.323 0.041 0.004 6.256 0.097 28.00 7.78 500.0 2、计算设计波浪波列累计频率波高 hP 水闸级别波列累计频率 P(%) hm/Hmhp/hm 0.619 35.000 0.041 1.918 3、计算设计波浪平均周期 Tm值 gTm/v0 = 13.9(ghm/v02)0. 5 Tmv0hm 2.520 28.000 0.323 4、计算平均波长 Lm(试算) Lm=(gTm2/2)*th(2*H/Lm) LmTm H(闸前水深) 10- 3 9.872 2.520 4.780 3.142 0.0008 5、计算波浪破碎的临界水深 Hk=(Lm/4)*ln(Lm+2hp)/(Lm-2hp) HkLmhp 0.654 9.872 0.619 3.142 6、计算 hz a. 判别闸前水深 H 与临界水深 Hk及与(Lm/2)关系 H 关系 Hk H 关系 Lm/2 4.780 0.654 4.780 4.936 b. 计算波浪中心线超出计算水位的高度 hz=(hp2/Lm)*cth(2H/Lm) hzhpLmH 0.122 3.142 0.619 9.872 4.780 6、闸顶高程计算 Z=h0+hp+hz+A Zh0hphzA 3.821 2.780 0.619 0.122 0.300 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 7 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 2.32.3 闸顶高程确定闸顶高程确定 根据水闸设计规范SL265-2001 第 4.2.4 条规定，挡水时，水闸闸 顶高程不应低于正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超 高之和；位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮） 堤堤顶高程。则本次设计的闸顶高程取水闸两侧堤防堤顶高程为 4.20m。 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 8 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 3 3 水力计算水力计算 3.13.1 闸孔总净宽计算闸孔总净宽计算 3.1.1 计算公式 根据水闸设计规范 （SL265-2001） ，各水闸采用过流计算公式如下： （1）对于平底闸，当为堰流时，水闸的泄流能力计算根据水闸设计 规范 （SL265-2001）附录 A.0.1 规定的水力计算公式： ； 3/2 00 2QmBgH 4 . 0 00 131 . 2 H h H h ss 式中：水闸泄流量（m3/s） ； 淹没系数；Q 侧收缩系数，按水力学的弗朗西斯公式计算确定； 流量系数，取 0.385；m 水闸过流净宽（m） ； 0 B 堰顶算起的下游水深（m） ； s h 计入行近流速水头的堰上水深（m） ，近似采用堰上水头 0 H 。HH 0 （2）对于平底闸，当堰流处于高淹没度时（） ，水闸的泄流9 . 0/ 0 Hhs 能力计算根据水闸设计规范 （SL265-2001）附录 A.0.2 规定的水力计算 公式： ； ss hHgBhQ 000 2 2 0 0 65 . 0 877 . 0 H hs 式中：水闸的泄流流量（m3/s） ；Q 淹没堰流的综合流量系数； 0 水闸过流净宽（m） ； 0 B 本项目可用理正软件计算， 1、设计 2、复核（0.1-0.3m 高差） 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 9 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 重力加速度，采用 9.81m/s2；g 由堰顶算起的下游水深（m） ； s h 计入行近流速水头的堰上水深（m） ，近似采用堰上水头 0 H 。HH 0 （3）当过闸泄流过程为孔口出流时，采用如下公式进行计算： ； 00 2gHBhQ s H he 1 ； 2 1 11 he H he r 16 718 . 2 4 . 0 式中：孔口高度（m） ；he 孔流流速系数，采用 0.95m； 孔流流量系数，按水闸设计规范表 A.0.3-1 查得； 孔流垂直收缩系数； 计算系数； 胸墙底圆弧半径（m） ；r 孔流淹没系数，按水闸设计规范表 A.0.3-2 查得。 3.1.2 计算工况 本次水闸规模复核，以排涝流量完全自排设计，各水闸内水位按围内地 面控制高程来确定，闸底高程根据内外侧河道底高程综合确定，过闸水头差 取 0.15m，推求各水闸相应的总净宽。 3.1.3 计算成果 根据上述，本次水闸规模复核使用理正岩土 5.6水力学计算软件计算， 其计算成果如下： 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 10 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 * 计算项目：大环闸孔总净宽计算 * - 水闸型式简图 - - 计算条件 - 基本参数 闸坎型式未设底坎的宽顶堰 闸门型式平板闸门 计算目标计算闸门总净宽 判断水流状态的标准he/H 0.650 上游水位(m) 0.700 下游水位(m) 0.550 堰顶高程(m) -2.000 行进流速水头(m) 0.150 闸门开启高度he(m) 3.500 设计闸孔数 1 设计流量Q(m3/s) 25.000 判断高淹没度的标准hs/H0 0.900 流量系数计算 流量系数值 0.385 收缩系数计算 上游河道宽度bs(m) 9.000 淹没系数计算 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 11 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 - 计算过程 - 1、判断水流状态。 水流状态：因为 he/H = 1.296 0.650。所以属于堰流。 根据水闸设计规范SL265-2001附录A计算。 2、判断是否高淹没度出流。 因为实际淹没度：0.895 15 填筑土 不考虑其侧阻力 -1 淤泥108 -2 粉质粘土2825 -3 中粗砂3630 砂质粘性土422500300034400500 -1 全风化花岗岩703200350055600700 -2 强风化花岗岩964000450070800900 6.26.2 计算公式计算公式 6.2.1 桩基应力分析 根据建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） ，单桩受力按以下公 式计算： n GF Q kk k 22 i iyk i ixkkk ik x xM y yM n GF Q 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 33 - 江门市水利水电勘测设计院有限 公司 式中：相应于荷载效应标准组合时，作用于桩基承台顶面的竖向 k F 力； 桩基承台自重及承台上自重标准值； k G 相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下任一单桩的竖 k Q 向力； 桩基的桩数； n 相应于荷载效应标准组合竖向力作用下第 i 根桩的竖向力； ik Q 相应于荷载效应标准组合作用于承台底面通过桩群 ykxk MM 、 形心的 x、y 轴力矩； 桩 i 至群桩形心的 x、y 轴线的距离。 ii yx、 单桩承载力应符合下列要求： ak RQ aik RQ2 . 1 max minmax /QQ 式中：单桩竖向承载力特征值； a R 单桩受力不均匀系数； 单桩受力不均匀系数允许值，单桩受力最大、最小应力之 比的允许值基本组合下为 2.5，特殊组合下为 3.0； 桩基受力最大、最小值。 minmax QQ、 6.2.1 抗滑稳定计算 根据建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） ，单桩受水平力按以下公式计算： hik RH 根据水闸设计规范 （SL265-2001） ，泵房抗滑稳定按以下公式进行验算： cikhc KHRK/ 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 34 - 江门市水利水电勘测设计院有限 公司 相应于荷载效应标准组合下，作用于桩基 i 顶处的水平力 ik H 单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值； h R 抗滑稳定安全系数； c K 抗滑稳定安全系数允许值，基本组合下为 1.20，特殊组合（）下为 c K 1.05，特殊组合（）下为 1.00。 单桩水平承载力特征值按以下公式计算： a x ha v EI R 0 3 75 . 0 式中：桩身抗弯刚度，对于钢筋混凝土桩，；EI 0 85 . 0 IEEI c 桩顶允许水平位移； a0 桩顶水平位移系数。 x v 考虑本泵闸为群桩基础，桩基水平承载力特征值考虑由承台、桩群、土互相作用 产生的群桩效应，可按下列公式确定： hahh RR 式中：群桩效应综合系数。 h 6.36.3 单桩竖向和水平承载力计算单桩竖向和水平承载力计算 初步拟定采用 PHCAB400(95)7A 预应力砼管桩，桩长 23m，相关地 质参数根据江门市新会区沙堆东堤达标加固工程勘察报告（初步设计阶 段） 中的钻孔 ZK7 进行计算。 根据建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） ，单桩竖向承载力特 征值按下式计算： pp n i isipa AqlquR 1 式中：单桩竖向承载力特征值； a R 桩端端阻力特征值、桩侧阻力特征值，由当地静载试 siapa qq 、 验结果统计分析算得； 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 35 - 江门市水利水电勘测设计院有限 公司 桩底横截面面积； p A 桩身周边长度； p u 第 i 层岩土的厚度。 i l 本次计算根据地勘资料选取钻孔 ZK7 进行单桩承载力计算，计算过程 详见单桩承载力计算表 ，取单桩承载力特征值834.407 a RkN 根据建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008） ，单桩水平承载力特征值 ,考虑群桩效应，。计算过程详见单桩水平承载力45.02 ha RkN79.49 h RkN 特征值计算表。 6.46.4 水闸闸桩基稳定计算结果水闸闸桩基稳定计算结果 表 6.4-1 大环水闸闸桩基稳定计算结果 荷载 组合 单桩水平承载 力(KN) 水闸抗滑稳定 安全系数 单桩竖向力 (KN) 单桩受力不 均匀系数 a R (KN) 计算工况 ik H h R c K c K max Q min Q 完建期079.49 1.20585.07545.031.072.5 基本 组合 挡潮期29.3579.492.711.20522.18481.741.082.5 特殊 组合 设计运用遭 遇 7 度地震 22.5079.493.531.00549.08526.091.043.0 6.56.5 计算过程计算过程 本次桩基应力及抗滑稳定计算采用 Excel 表格计算，其计算过程如下 表 6.5-16.5-2 所示。 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 36 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 表 6.5-1 管桩单桩竖向承载力计算 经验系数法计算单桩竖向承载力特征值经验系数法计算单桩竖向承载力特征值 管桩桩外直径(m) 0.4 桩身周长(m) 1.257 桩端面积(m2) 0.126 桩顶高程(m) -2.45 桩长（m） 26 钻孔钻孔 ZK7ZK7 土层编号土层名称土层厚度 li(m) qsia(kPa ) qpia(kPa)Qsa(kN)Qpa(kN) 填筑土不考虑侧阻力 0.000 0.000 -1 淤泥 22.000 10.000 0.000 276.460 0.000 -2 粉质粘土 0.000 28.000 0.000 0.000 0.000 -3 中粗砂 4.000 36.000 0.000 180.956 0.000 砂质粘性土 0.000 42.000 3000.000 0.000 376.991 26.000 457.416 376.991 Ra=Ra=Q Qsa sa+Q +Qpa pa= = 834.407834.407 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 37 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 38 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 表 6.5-2 管桩单桩水平承载力计算 圆桩直径 d 0.40 壁厚 0.10 砼弹性模量 Ec 28000.00 钢筋弹性模量 200000.00 弹性模量比值 E 7.14 保护层厚度 t 0.03 扣保护层厚度后直径 d0 0.34 桩身配筋率 g 0.01 截面模量 Wo 0.01 换算截面惯性矩 Io 0.00 EI31.74 桩顶允许水平位移 oa(mm) 10.00 桩身的计算宽度 bo 0.99 桩侧土水平抗力系数的比例系数 m 3.50 桩的水平变形系数 0.64 桩的水平位移系数 vx(本工程桩端为半固半铰型式，水平位移系 数取值需综合考虑） 1.40 单桩水平承载力 Rha 45.02 群桩效应 桩距 sa 3.20 桩径 d 0.40 sa/d8.00 沿水平荷载方向的每排桩数 n1 7.00 沿垂直水平荷载方向的每排桩数 n2 2.00 桩的相互影响效应系数 i 0.86 桩的埋深 h 25.55 换算埋深 h 16.41 桩顶约束效应系数 r 2.05 ir1.77 承台侧向水平抗力效应系数 l 0.00 承台底与地基土之间的摩擦系数 0.18 承台底地基土分担的竖向总荷载标准值 Pc 0.00 承台摩阻效应系数 b 0.00 群桩效应综合系数 1.77 群桩水平承载力特征值 79.49 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 39 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 表 6.5-3 桩基应力稳定计算（完建期） 桩号 i FkGknyiyi2xixi2 Mx k MykMxkyiMykxiQik 107854.63141.62.569.692.1601434.8013774.08585.06509 207854.63141.62.566.440.9601434.809182.72577.05839 307854.63141.62.563.210.2401434.804591.36569.0517 407854.63141.62.560001434.800561.045 507854.63141.62.56-3.210.2401434.80-4591.36553.0383 607854.63141.62.56-6.440.9601434.80-9182.72545.03161 707854.63141.62.56-9.692.1601434.80-13774.08585.06509 807854.6314-1.62.569.692.1601434.8013774.08585.06509 907854.6314-1.62.566.440.9601434.809182.72577.05839 1007854.6314-1.62.563.210.2401434.804591.36553.0383 1107854.6314-1.62.560001434.800561.045 1207854.6314-1.62.56-3.210.2401434.80-4591.36553.0383 1307854.6314-1.62.56-6.440.9601434.80-9182.72577.05839 1407854.6314-1.62.56-9.692.1601434.80-13774.08585.06509 yi2=35.84xi2=573.44 Qmax=585.06509 Qmin=545.03161 =1.0734517 单桩水平向受力= 0 单桩水平承载力= 79.49 Kc= 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 40 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 表 6.5-4 桩基应力稳定计算（设计挡潮期） 桩号 i FkGknyiyi2xixi2MxkMykMxkyiMykxiQik 107084.04141.62.569.692.1601449.4013914.24481.73835 207084.04141.62.566.440.9601449.409276.16489.82652 307084.04141.62.563.210.2401449.404638.08497.91469 407084.04141.62.560001449.400506.00286 507084.04141.62.56-3.210.2401449.40-4638.08514.09103 607084.04141.62.56-6.440.9601449.40-9276.16522.1792 707084.04141.62.56-9.692.1601449.40-13914.24481.73835 807084.0414-1.62.569.692.1601449.4013914.24481.73835 907084.0414-1.62.566.440.9601449.409276.16489.82652 1007084.0414-1.62.563.210.2401449.404638.08514.09103 1107084.0414-1.62.560001449.400506.00286 1207084.0414-1.62.56-3.210.2401449.40-4638.08514.09103 1307084.0414-1.62.56-6.440.9601449.40-9276.16489.82652 1407084.0414-1.62.56-9.692.1601449.40-13914.24481.73835 yi2=35.84xi2=573.44 Qmax=522.1792 Qmin=481.73835 =1.0839477 单桩水平向受力= 29.351429 单桩水平承载力= 79.49 Kc=2.7082157 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 41 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 表 6.5-5 桩基应力稳定计算（正常蓄水遭遇 7 度地震） 桩号 i FkGknyiyi2xixi2MxkMykMxkyiMykxiQik 107558.37141.62.569.692.160823.6607907.136526.09462 207558.37141.62.566.440.960823.6605271.424530.69094 307558.37141.62.563.210.240823.6602635.712535.28725 407558.37141.62.56000823.6600539.88357 507558.37141.62.56-3.210.240823.660-2635.712544.47989 607558.37141.62.56-6.440.960823.660-5271.424549.07621 707558.37141.62.56-9.692.160823.660-7907.136526.09462 807558.3714-1.62.569.692.160823.6607907.136526.09462 907558.3714-1.62.566.440.960823.6605271.424530.69094 1007558.3714-1.62.563.210.240823.6602635.712544.47989 1107558.3714-1.62.56000823.6600539.88357 1207558.3714-1.62.56-3.210.240823.660-2635.712544.47989 1307558.3714-1.62.56-6.440.960823.660-5271.424530.69094 1407558.3714-1.62.56-9.692.160823.660-7907.136526.09462 yi2=35.84xi2=573.44 Qmax=549.07621 Qmin=526.09462 =1.0436834 单桩水平向受力= 22.5 单桩水平承载力= 79.49 Kc=3.5328889 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 42 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 7 7 闸门计算闸门计算 7.17.1 基本参数基本参数 闸门尺寸：4.33.65m（宽高） 底坎高程：-2.00m 设计外水位：2.59m；设计内水位-0.20m； 最高运行外水位：2.59m；最低运行内水位：-0.70m； 设计水位差：2.79m；最大运行水位差：3.29m。 门叶结构材料：Q235B 材料允许应力：=0.9160=144Mpa，=0.995=85.5Mpa 运行条件：静水启闭，启闭时最大内外水位差0.30m 7.27.2 结构布置结构布置 本闸门为潜孔式闸门，采用4主梁，5纵梁布置，面板布置在靠内水侧。闸 门支撑跨度为4.34m，梁格布置简图如图8.2-1所示： 图7.2-1 闸门计算简图 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 43 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 7.37.3 门叶结构计算门叶结构计算 7.3.1 面板 面板厚度按下式计算：，根据闸门结构布置，采用最大水位差 kq a 计算，其计算结果如表7.3-1： 表7.3-1 面板计算结果表 区格号板板板板板 短边 a（mm） 7401000800730380 长边 b（mm） 11201120112011201120 b/a1.51 1.12 1.40 1.53 2.95 Ky0.454 0.356 0.436 0.458 0.500 区格中心水头 h（m） 1.312.183.083.844.42 区格中心水压 q（N/mm） 0.013 0.022 0.031 0.038 0.044 强度储备系数 0.90.90.90.90.9 弹塑性调整系数 1.51.51.51.51.5 容许应力 （N/mm） 160160160160160 面板计算厚度 t（mm） 1.02 1.80 2.49 2.97 1.94 根据计算结果并考虑闸门制作安装的刚度需求以及闸门的锈蚀厚度，选定 面板厚度为8mm。 7.3.2 主梁计算 （1）荷载与内力 根据门叶布置结构，选取受力最大主梁计算，其线荷载为： 。 0.80.73 (4.590.380.73) 1026.62/ 2 qkN m 受力简图如下图所示： 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 44 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 图7.2-2 主梁受力简图 计算结果如下表： 表7.3-2 主梁计算结果表 均布荷载 q(N/m) 26.62 L1(m) 4.4 L2(m) 4.34 h(m) 3.48 弯矩 Mmax=qL2/2(L1/2-L2/4)64.408 剪力 Vmax=qL2/2 57.765 轴向力 N=qh 92.637 （2）截面特性 面板参与主梁作用的有效宽度：，其中，弯矩bB 1 (0.8+0.73)/2=765bmm 零点距离：，则，查表得。 0 4.34lm 0/ 4.34/0.765=5.67lb 1 0.95 则。 1 0.95 0.765=727Bbmm 又本闸门主梁均为 Q235 钢： 则； l B60 +b =60 8+118=596mm 所以取 。B=596mm 选定主梁截面尺寸如下图所示： 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 45 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 图7.2-3 主梁截面尺寸简图 主梁跨中截面积为： 2 5351+596 8=10120Amm 中和轴至上、下翼缘的距离为： ； 1 (596 8 4+133 5351)/10120=72ymm 。 2 25872186ymm 惯性矩：。 222 52780000+5351 61 +596 8 68 =94740000 x Imm 抗弯截面模量为：，。 3 max1 /1315833 x WIymm 3 min2 /509355 x WIymm 截面下部对中和轴的面积矩： 。 2 3 186-13/2118 13+ 168-12.3/2 9.5=390505 x Smm （3）强度验算 由于主梁属于偏心受压构件： = 轴向力产生的偏心弯矩为 M1 M1=eN，又 e=13.3-7.2=6.1cm，所以有 M1=0.06192.64=5.65 kN/m Mx=Mmax- M1=64.4-5.65=58.75 kN/m 前后翼缘正应力分别为： ； 1maxmax N/A-/53.80MWMpa ； 2maxmax N/A+/-35.94MWMpa 剪应力： 3 4 57.765 10390505 23.81 9474 1010 x x QS Mpa I （4）挠度验算 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书） - 46 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司 主梁承受均布荷载： EI ql f 4 max 384 5 式中：，则：26.62/qkN m4.34lm 52 2.1 10/EN mm 4 94740000 x Imm ，满