第六章 船闸水工建筑物.ppt

1、第一节总结了第二节船闸结构、第四节闸室结构、第五节闸首结构、第六节引水渠结构、船闸防渗排水及有限元法在船闸工程中的应用。它由闸首、闸室、航行和停泊结构等组成。1.船闸水工建筑物设计的基本要求(1)在选择结构型式时，应根据自然条件、地质条件、建筑材料来源、受力特点、结构使用要求和施工条件综合考虑，通过技术经济比较确定。(2)闸首、闸室等挡水结构必须满足稳定性和强度要求，因为它们的碰撞会导致灾害或因频繁维护而影响运输。当闸室采用透水闸的底部，闸室被填满和排水时，渗流方向会频繁变化。为了防止地基破坏，保证船闸水工建筑物的正常工作，必须认真做好防渗排水设计。(3)溢流闸门的布置和结构必须有相应的安全措

2、施，如闸门闭锁、墙后充填、表面保护等。以确保建筑物和设备不受损坏。(4)排水、止水设施等隐蔽工程和损坏后难以修复的水下工程，在设计时应慎重考虑，确保其安全运行。(5)为了掌握施工期结构的工作状态，监控船闸的安全运行，总结和提高船闸的设计水平，船闸结构的原型观测是非常必要的，观测设备可以根据具体情况进行布置和埋设。建筑物标高的划分在综合治水工程中，挡水闸门顶闸室的标高应与工程中其他挡水建筑物的标高一致。有下列情况之一的，按表6-2所列等级升级为一级。(1)最大水头超过15m时；(2)建筑物倒塌后，下游城镇、农田、工矿区或其他国民经济部门将遭受严重灾害或造成巨大损失，临时建筑物倒塌可能对永久性建筑

3、物造成严重破坏。(3)水工建筑物工程地质条件特别复杂，或采用实践经验较少的新结构。设计设计阶段的基础数据：初步设计、技术设计和施工详图在不同的设计阶段规定了不同的设计任务和要求，完成规定的任务需要相应的可靠数据。船闸水工结构设计的基础数据包括客货运量、船型、自然条件、航道条件、建筑材料来源、施工条件等。为保证设计质量，必须具备以下基础数据：(1)上游引航道至下游引航道船闸地形图。有时应包括上游锚地和下游锚地范围的地形图。(2)整个船闸范围的地质纵横剖面。(3)水文气象资料，包括各种特征水位、河流泥沙淤积、气温、水温、风向和风速等。(4)整个船闸范围的综合地质报告，包括工程和水文地质条件、地基承

4、载力、岩石风化程度、持力层深度、地震烈度、建筑材料性能、取料场地等。(5)施工条件和施工设备的相关信息。在船闸水工结构设计中，第2节中作用在船闸结构上的荷载应根据结构在不同时期(如施工、竣工、运行和维护)承受的所有荷载，以及各种可能的最不利荷载组合进行计算。首先，施加的载荷为：1。建筑物的自重和建筑物内部或上方填充物的重力；钢筋混凝土结构重量为：2425kNm 3，砂浆块石重量为：2l22 kNm 3 2。闸门、阀门和其他设备的重量；3.土压力；4静水压p(6-15): Pc船冲击力(kn)；w船(队)排水量(t)；k系数：闸室=1.0，引航道通航建筑物直线段以南=1.67，曲线段后方：2.0

5、。船舶撞击力的方向垂直于建筑物表面。对于最不利的冲击情况，在连续门墙和导航墙的顶部，冲击力分布长度可按以下公式计算：(6-16) (6-17)，I .门面上的作用荷载(续2): 7活荷载：一般情况下，只能考虑人群荷载，用于维修材料和便携式设备，25千帕。8波压；(1)平原区，Xi符晓公式(6-18，6-19) (2)峡谷区，官厅水库公式(6-20，6-21) 9水流力：(6-22) l0地震力：当设计烈度为6度时，可不进行抗震计算，但应采取适当的抗震构造措施；设计强度为79度的船闸应进行抗震设计。9度以上的特殊研究。(1)地震惯性力；(2)地震土压力；(3)地震水压。计算和荷载组合1计算作用在

6、锁结构上的荷载可能出现在不同的组合中。在设计计算中，一般选择起控制作用的组合方法进行计算。最不利荷载组合的工况通常称为计算工况，主要包括运行、维护、竣工、施工和特殊工况等。并可根据项目的具体情况进行分析和选择。(1)申请。在船闸运行期间，闸室中的水位可能与上游或下游水位齐平；如果是多级船闸，则是闸室的高水位或低水位。在设计中，应研究以下最不利的水位组合。上游通航水位在闸室中，墙后地下水是可能的最低地下水位或墙后排水管水位。下游的最低通航水位在闸室，最高可能的地下水位或墙后的排水水位被取用。当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物的不利水位进行维护；可能的最大水位差的其他不利组合。(2)维护

7、情况。船闸检修时，最不利的水位组合是闸室中的水完全排干，检修期间墙后的地下水处于可能的最高水位，对闸面有活载作用。计算情况(续)(3)完成情况。水闸室已经完工，没有水排出。特点：作用在基础上的竖向荷载很大。(4)施工情况。在施工期间，闸室结构的受力状态与施工程序和方法密切相关。根据船闸施工和填筑的不利条件。例如，对于混凝土闸室结构，不利情况发生在墙后建造和填充过程中；对于施工中带有临时接缝的整体闸室底板，临时接缝浇筑前后有两种情况。(5)特殊工作条件。在特殊工况下，应考虑检查洪水、排水管堵塞和止水损坏。对于位于地震区的船闸，应计算地震情况。除上述计算条件外，溢流闸的溢流条件应根据可能水位的最不

8、利组合进行计算。荷载组合荷载组合可分为基本组合和特殊组合。基本组合：指经常在发生概率高的建筑物中起作用或起作用的荷载组合；特殊组合：指在偶然发生或发生概率较小的工况下施加的载荷的组合。在设计中，通常根据闸室和闸首的各种计算情况的荷载特性，以使用情况为基本组合；作为基本组合，与基本组合相比，安全系数可适当降低；特殊组合可分为两种情况：特殊组合是对应于检查洪水、排水管堵塞或止水损坏的荷载；特殊的组合是lo两侧的门墙和底板铸造成一个整体结构(图6-7)；门墙和门底设置有独立的结构(图6-8)。土质地基上分离式闸室结构的闸墙可分为重力式、悬臂式、扶壁式、板桩式和地下连续墙，其中重力式、悬挂墙式和扶壁式

9、是工程中常用的。岩石地基上分离式闸室结构常见的闸墙类型有重力式、衬砌式和混合式，如图6-9所示。1重力闸门壁结构： 2悬臂闸门室结构：图6-9，图6-7，图6-8，1。闸室结构型式及其结构(续):3支墩闸墙结构；4衬砌型式和混合型式；5板桩闸墙：板桩闸墙由板桩、拉杆和锚具组成，采用双铰底板(图6-12) 8闸室结构的其他结构要求：(1)闸墙保护措施；(2)胸壁；(3)建筑物的连接。图6-12和图6-11二。闸室结构验算的一般验算内容和方法一般包括：抗滑、抗倾和抗浮稳定性验算；渗流稳定性验算；地基承载力验算和地基沉降计算；结构各部分的强度计算和裂缝极限计算等。1抗滑稳定验算：1)砂土地基；2)粘

10、性土地基；3)岩石地基；提高闸室抗滑稳定性的适当措施包括：在闸室底部两侧闸墙之间设置横撑；在门墙基座上设置齿墙；降低地下水位和墙后填土高度；或更换基底上摩擦系数大的砂(砂垫层)。2抗倾斜稳定性验算：3抗浮稳定性验算：4渗流稳定性验算：2。闸室结构一般验算内容和方法(续)5地基承载力验算：为防止闸墙过度不均匀沉降，应控制地基反力的不均匀性。通常情况下，对于砂土地基，要求地基反力的最大值与最小值之比不大于5，对于粘性地基，不大于3，一般情况下土基中不应出现拉应力。一般情况下，最小应力控制在岩石基础上，不允许有拉应力。6沉降计算：闸室结构沉降计算的目的是计算地基的沉降和差异，防止沉降过大造成的危害，

11、为确定闸室墙顶、止水结构和部分结构的标高提供设计依据。在每层土的平均自重压力和平均最终压力作用下，通过ep曲线得到相应的孔隙比。7闸室强度和裂纹极限的计算：3。分闸室结构计算主要介绍不同分闸室结构强度的验算方法。1重力式门墙：2悬臂式门墙：3扶壁式门墙扶壁式门墙的强度计算包括四个部分：竖板、肋板、内底板、趾板等。此外，还应计算每个组件之间的连接强度。扶壁结构的每个构件都可以计算，如图6-14所示。4衬砌门墙：1)厚衬砌墙：倒梯形衬砌墙整体抗滑稳定，两种计算方法：常规重力式门墙抗滑稳定计算相同；另一种是考虑到坡面，沿衬砌底面(dc)滑动。参见图6-15。图6-13，图6-14，图6-15，三。分

12、闸室结构计算(续)2)薄锚筋衬砌墙：(1)锚筋截面：(2)锚筋锚固长度：(3)锚孔深度：5第四，整体闸室计算整体闸室结构，由于底板不透水，作用在底板上的扬压力较大，因此应检查抗浮稳定性，一般以闸室作为控制情况；如果地基有倾斜的软弱层，或者由于结构受力不对称，一侧有自由面，则应检查地基的横向抗滑稳定性。结构部门2弹性地基上梁的计算方法：(1)链杆法：(2)郭法：3侧向荷载的影响：，第4节锁头结构，有无悬挂，整体与分体。1.闸门头1的结构布置和结构。闸首的结构布置：2。闸首结构尺寸的确定：闸前长度l1生态位长度l2闸支撑段l3宽度：两侧闸宽Bx和闸墩厚度b之和，闸首侧闸墩宽度取决于闸门生态位深度、

13、廊道宽度和阀门井尺寸等因素。根据已建船闸的统计，边墩宽度一般取廊道宽度的23倍。底板厚度：不小于净跨度的1/61/7。图6-20，图6-21，2。整体闸首1的计算。整体抗滑稳定性计算2。闸首墩计算：支撑墙主要依靠自身重量来保持稳定。当支撑墙不能独立满足水平抗滑稳定要求时，需要设置纵向条形钢筋将支撑墙与门壁龛段连接起来，以保证支撑墙的稳定性和安全性。施加在条形钢筋上的力可以根据以下公式计算：3 .闸首底板计算：分段考虑，采用弹性基础梁法。，图6-24，第5节，引航道上的建筑物主要包括通航建筑物、靠泊建筑物、护坡和护底。1.通航及靠泊建筑物通航及靠泊建筑物有多种结构类型，一般可采用固定的通航及靠泊结构。当水深或水位变化较大时，可采用浮动航行和靠泊结构。固定航行和停泊结构一般包括重力式、墩式、桩墩式、空箱式、扶壁式等。当通航、靠泊建筑物有分流或挡土要求时，一般采用连续结构，其类型与普通挡土墙基本相同。通航和靠泊建筑物的计算可参照类似结构，根据实际荷载和计算条件进行计算。航行和靠泊建筑物主要受船舶冲击力作用，其尺寸一般根据稳定性和强度计算确定。并应满足系泊、照明和信号装置的布局要求。二、护坡和护底根据船闸应用的实践经验，在闸首外侧底部和副墙外侧铺设长度约30m的护底或护坡是非常必要的。第6节1号船闸的防渗和排水。船