闸室的结构布置设计.ppt

第七节 闸室的结构布置设计,一、闸墩的结构计算 二、整体式平底板内力计算 三、胸墙、工作桥、交通桥等结构计算 四、桩基设计,一、闸墩的结构计算,闸墩的计算情况有： 运用期，两边闸门都关闭时，闸墩承受最大水头时的水压力(包括闸门传来的水压力)、墩自重及上部结构重量。 检修期，一孔检修，上下游检修门关闭而邻孔过水或关闭时，闸墩承受侧向水压力、闸墩及其上部结构的重力，应验算闸墩底部强度，弧形闸门闸墩还应验算不对称受力状态时的应力。,1、平面闸门闸墩应力计算,(1)墩底水平截面上的正应力计算 (2)墩底水平面上剪应力的计算 (3)墩底水平截面上的横向正应力计算,(4)边墩、缝墩墩底主拉应力计算,半扇闸门传来的水压力P不通过缝墩底面形心，产生的扭矩为MnPb1，其中b1为P至形心轴的距离。扭矩Mn在A点（1/2墩长的边界处）产生的剪应力近似值1： 水压力P对水平截面的剪切作用，A点产生的剪应力近似值2：,(5)门槽应力计算 (6)闸墩配筋,A点的主拉应力,2、弧形闸门闸墩,弧形闸门通过牛腿支承在闸墩上，故不需设置门槽。牛腿宽度b不小于5070cm，高度h不小于80100cm，并在其端部设45斜坡，牛腿轴线尽量与闸门关闭时门轴处合力作用线一致。 闸门关闭挡水时，牛腿在半扇弧形闸门水压力R的法向分力N和切向分力T共同作用下工作，分力N使牛腿弯曲和剪切，T则使牛腿产生扭曲和剪切。牛腿可视为短悬臂梁进行内力计算和配筋，,二、整体式平底板内力计算,1、倒置梁法 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象，把闸室底板作为固支于闸墩的连续梁进行计算。即把闸墩作为底板连续梁的支座。 该法是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布，横向（垂直水流方向）为均匀分布，是把闸墩作为底板的支座，相邻闸墩间无任何相对位移，在地基反力和其它荷载作用下按倒置连续梁计算底板内力。,没有考虑底板与地基变形协调条件，假设底板在横向的地基反力为均匀分布与实际情况不符，闸墩处的支座反力与实际的铅直荷载也不相等。因此，该法只适用于软弱地基上的小型水闸。,2、弹性地基梁法 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象，按平面应变的弹性地基梁，利用静力平衡条件及底板与地基的变形协调条件，计算地基反力和底板内力 。 该法是假定：地基反力在顺水流方向直线分布；地基反力在垂直水流方向呈弹性（曲线）分布，为待求未知数；把闸墩当作底板的已知荷载，闸墩对底板无约束，底板可以自由变形。此法考虑了底板变形和地基沉降相协调，又计入边荷载的影响，比较合理，但计算比较复杂 。,弹性地基梁法计算地基反力和底板内力的具体步骤如下： （1）用偏心受压公式计算闸底纵向(顺水流方向)地基反力。 （2）在垂直水流方向截取单宽板条及墩条，计算板条及墩条上的不平衡剪力。 （3）确定不平衡剪力在闸墩和底板上的分配。 （4）计算基础梁上的荷载 （5）计算地基反力及梁的内力并进行配筋,3、反力直线法 以垂直水流方向截取的单宽板条作为计算对象，把闸墩当作底板的已知荷载进行计算。 该法假定：地基反力在顺水流方向直线分布；在垂直水流方向也为均匀分布；把闸墩当作底板的已知荷载，闸墩对底板无约束，底板可以自由变形。 没有考虑底板与地基间的变形协调条件，另外假定横向地基反力均匀分布与实际情况不符。,其计算步骤是： （1）用偏心受压公式计算闸底纵向（顺水流方向）地基反力。 （2）取横向单宽板条，计算不平衡剪力Q。 （3）对不平衡剪力进行分配。 （4）计算作用在底板上的荷载 （5）计算底板内力并进行配筋。,三、胸墙、工作桥、交通桥等结构计算,视支承和结构情况按板或板梁系统进行结构计算,四、桩基设计,水闸桩基础通常应采用摩擦型桩（包括摩擦桩和端承摩擦桩），即桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承受。桩的根数和尺寸按照承担底板底面以上的全部荷载确定。