消力池计算备考复习

1、*计算项目：消能工水力计算 1* 消力池断面简图 计算条件 基本参数 消能工类型 :下挖式消力池 计算目标 :设计尺寸 上游底部高程 :1.000(m) 下游底部高程 :0.000(m) 消力池首端宽度 :6.000(m) 消力池末端宽度 :6.000(m) 水流的动能校正系数 :1.000 泄水建筑物下游收缩断面处流速系数 :0.950 消力池出流流速系数 :0.950 水跃淹没系数 :1.050 是否计算消力池前段长度 : 交互 消力池前段长度 :0.000(m) 自由水跃跃长计算系数 :6.900 水跃长度校正系数 :0.750 是否计算消力池底板的厚度 :计算 消力池底板计算系数 K1

2、:0.200 消力池底板安全系数 K2:1.300消力池底板的饱和重度：25.000(kN/mA3) 脉动压强系数 :0.050 海漫长度计算系数 Ks：10.000 河床土质允许不冲流速 ：1.000(m/s) 水位流量的组数 ：1序号单宽流量上游水位下游水位扬压力(m3/s*m)(m)(m)(kPa)16.5003.0202.0201.000 计算过程 1、判断是否需要建消能工。 流速水头公式：a *VA2/(2*g), V=q/T其中：q单宽流量(mA2/s) , T上游水头(m), a水流动能校正系数。 计算收缩断面水深公式：hcA3-T0*hcA2+ a *qA2/(2*g*$ 人2

3、)=。其中：hc收缩断面水深(m), T0消力池底部以上的总水头(m), $流速系数。计算跃后水深公式 (矩形断面扩散渠槽自由水跃)：hc'=hc/2*(sqrt(1+(8* a *qA2)/(g *h-c1A)3*()b)1/b2)A0.25其中：he'跃后水深(m), bl消力池首端宽度(m), b2消力池末端宽度(m)。判断水跃型式的条件：hc'> ht，远离式水跃 hc'= ht，临界水跃 hc'v ht，淹没式水跃 其中： ht 下游水深 (m)。若发生远离式水跃，则需要修建消能工，否则不需要。其中：c0水跃淹没系数 序号 单宽流量深(又

4、称为安全系数 )。 总水头 收缩断面水深跃后水深 出口断面落差消力池池(mA3/s*m)(m)1 6.500 4.109(m)0.857(m)(m)2.7720.331(m)0.560消力池深度为： 0.560(m)。 3 、计算池长。自由水跃跃长 Lj 计算公式：Lj=6.9*(hc'-hc)系数 6.9 可以根据需要更改。 消力池池长计算公式：L=Ls+ 3 *Lj其中：3水跃长度校正系数。序号 自由水跃跃长 水跃前消能工长度(m)113.212(m)0.000消能工总长度(m)9.909计算得消能工长度为： 9.909(m)。4、计算消力池底板厚度。采用池深为0.560m，池长为

5、9.909m计算底板厚度。满足抗冲要求的底板厚度 t：A H)AH上下游水位差(m)。t：其中：k2 底板安全系数；U 作用在底板面的扬压力 (kPa)；W 作用在底板上的水重 (kPa)；Pm作用在底板上的脉动压力(kPa)，计算底板前半部时取"+"号，计算底板后半部时t=k1*sqrt(q*sqrt(其中： k1 底板计算系数， 满足抗浮要求的底板厚度t=k2*(U-W ± Pm)/ Yb取"-" 号；序号扬压力水重脉动压力抗冲厚度首端抗浮厚度(kPa)(kPa)(kPa)(m)(m)1 1.00017.8013.3210.5100.000

6、Yb底板的饱和重度(kN/mA3)。(mA3/s*m)(m)16.5000.528(m)3.548(m)0.961(m)2.554(m)2.020远离水跃2、计算消力池池深。计算消力池出口水面落差AZ公式：A Z=( a *(qA2)/(2*g*(0 A2)*(htA2(qA2)/(2*g*(c 0A2)*(hc'A2)序号 单宽流量跃型式流速水头 上游总水头收缩断面水深 跃后水深 下游水深计算消力池深度 d 公式：d= cr O*hcht- AZ经计算得所需消力池底板首端最大厚度为：0.510(m) 、末端厚度一般取首端厚度的一半为：0.255(m) 。注意：根据规范，消力池底板厚度

7、不宜小于 0.5m 的构造厚度。 5、海漫计算。计算海漫长度和海漫末端的河床冲刷深度。 海漫长度 L 计算公式：L=Ks*sqrt(qs*sqrt( H)其中：Ks海漫长度计算系数，qs消力池末端单宽流量(m2/s) , AH上下游水位差(m)。 公式的适用条件是：sqrt(qs*sqrt( A H)=19海漫末端的河床冲刷深度 dm 计算公式：dm=1.1*qm/v0-ht其中：qm海漫末端单宽流量(m2/s) , vO河床土质允许不冲流速(m/s)。 序号 上下游水位差 海漫长度 海漫末端河床冲刷深度(m)(m)(m)11.OOO 25.4955.13O计算得海漫长度为：25.495(m)

8、。海漫末端河床形成的最大冲刷深度为：5.130(m)。重力式挡土墙验算 执行标准：水利 计算项目： 重力式挡土墙 1 计算时间： 2O11-O7-14 18:44:O9 星期四原始条件 : 墙身尺寸 :墙身高 : 4.15O(m) 墙顶宽 : 1.OOO(m)面坡倾斜坡度 : 1:O.OOO 背坡倾斜坡度 : 1:O.4OO 采用 1 个扩展墙址台阶 :墙趾台阶 b1: O.4OO(m) 墙趾台阶 h1: O.5OO(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙踵台阶 b3: O.5OO(m) 墙踵台阶 h3: O.5OO(m) 墙底倾斜坡率 : O.OOO:1物理参数 :圬工砌体容重 : 23.OOO(

9、kN/m3) 圬工之间摩擦系数 : O.4OO 地基土摩擦系数 : O.4OO 墙身砌体容许压应力 : 21OO.OOO(kPa) 墙身砌体容许剪应力 : 11O.OOO(kPa) 墙身砌体容许拉应力 : 15O.OOO(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力 : 28O.OOO(kPa) 挡土墙类型 : 浸水地区挡土墙墙后填土内摩擦角：35.000(度) 墙后填土粘聚力 : O.OOO(kPa) 墙后填土容重 ： 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角 ： 17.500(度) 地基土容重 ： 18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力 : 500.000(kPa) 地基土容许承载力

10、提高系数 : 墙趾值提高系数 : 1.200 墙踵值提高系数 : 1.300 平均值提高系数 : 1.000 墙底摩擦系数 : 0.400 地基土类型 : 土质地基地基土内摩擦角 : 30.000( 度 )墙后填土浮容重 : 9.000(kN/m3) 地基浮力系数 : 0.700 土压力计算方法 : 库仑 坡线土柱 :坡面线段数 : 2竖向投影长 (m)1.9000.000换算土柱数00折线序号水平投影长 (m)13.30025.000坡面起始距离 : 0.000(m) 地面横坡角度 : 30.000(度) 墙顶标高 : 0.000(m)挡墙内侧常年水位标高 : -2.700(m) 挡墙外侧常

11、年水位标高 : -3.050(m) 浮力矩是否作为倾覆力矩加项 : 是第 1 种情况 : 一般情况 土压力计算 计算高度为 4.150(m) 处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到 :第 1 破裂角： 28.560( 度)Ea=111.965 Ex=86.641 Ey=70.918(kN) 作用点高度 Zy=1.491(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在： 第2破裂角 =16.765(度) 第 1破裂角 =32.200(度) Ea=114.297 Ex=70.737 Ey=89.778(kN) 作用点高度 Zy=1.592(m)墙身截面积= 7.995(m2)

12、 重量= 183.874 kN地下水作用力及合力作用点坐标(相对于墙面坡上角点 )X 分力 (kN)Y 分力 (kN)Xc(m)Yc(m)墙面坡侧 :6.05-2.40-0.20-3.78墙背坡侧 :-10.51-6.552.61-3.67墙 底 面:-0.0029.991.36-4.15墙背与第二破裂面之间土楔重= 17.066(kN)重心坐标 (1.895,-1.101)(相对于墙面坡上角点 )(一 ) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.400 滑移力 = 75.199(kN) 抗滑力 = 107.874(kN) 滑移验算满足 : Kc = 1.435 > 1.300(二 ) 倾

13、覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw = 1.393 (m)相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 2.580 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 1.592 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩 = 148.007(kN-m) 抗倾覆力矩 = 526.902(kN-m)倾覆验算满足 : K0 = 3.560 > 1.500(三 ) 地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力 = 269.685(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 =378.895(kN-m) 基础底面宽度 B = 3.360 (m) 偏心距 e = 0.275(m

14、) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.405(m)基底压应力 : 趾部=119.685 踵部 =40.842(kPa)最大应力与最小应力之比 = 119.685 / 40.842 = 2.930作用于基底的合力偏心距验算满足 : e=0.275 0.840(m) 墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 =119.685 <= 600.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足 : 压应力 =40.842 <= 650.000(kPa) 地基平均承载力验算满足 : 压应力 =80.263 <= 500.000(kPa)(四 ) 基础强度验算(五)基础为天然地基，

15、不作强度验算 墙底截面强度验算 地下水作用力及合力作用点坐标X分力(kN)墙面坡侧 :6.05墙背坡侧 :-10.51验算截面以上，墙身截面积(相对于墙面坡上角点 )Y分力(kN)-2.40-6.55= 7.995(m2)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 相对于验算截面外边缘， 相对于验算截面外边缘，Xc(m) Yc(m)-0.20-3.782.61-3.67重量 = 183.874 kN Zw = 1.393 (m)Ey 的力臂 Zx = 2.423 (m)Ex 的力臂 Zy = 1.592 (m)容许应力法 :法向应力检算作用于验算截面的总竖向力 = 299.673(kN) 作用于墙趾

16、下点的总弯矩 =431.580(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.440(m)截面宽度 B = 3.360 (m) 偏心距 e1 = 0.240(m) 截面上偏心距验算满足 截面上压应力 : 面坡 =127.385 背坡 =50.992(kPa) 压应力验算满足 : 计算值= 127.385 <= 2100.000(kPa)切向应力检算 : 剪应力验算满足 : 计算值= -14.623 <= 110.000(kPa)(六 ) 台顶截面强度验算土压力计算计算高度为3.650(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到 :第 1 破裂角： 29.550(度)

17、Ea=90.864 Ex=70.313 Ey=57.553(kN) 作用点高度 Zy=1.288(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角 =16.251(度) 第1 破裂角=32.910(度)Ea=92.348 Ex=57.802 Ey=72.022(kN) 作用点高度 Zy=1.383(m)墙身截面积 = 6.515(m2) 重量 = 149.833 kN地下水作用力及合力作用点坐标X分力(kN)墙面坡侧 : 1.80 墙背坡侧 :-4.51Y分力(kN)Xc(m)Yc(m)0.000.00-3.45-2.652.46-3.33(相对于墙面坡上角点

18、)墙 底 面:-0.00墙背与第二破裂面之间土楔重 强度验算 地下水作用力及合力作用点坐标X 分力 (kN) 墙面坡侧 :1.80墙背坡侧 :-4.5114.97 1.48 -3.65= 15.113(kN) 重心坐标 (1.845,-0.992)( 相对于墙面坡上角点 )(相对于墙面坡上角点 )Y 分力(kN) Xc(m)0.00 0.00-1.81 2.33Yc(m)-3.45-3.33验算截面以上，墙身截面积 = 6.315(m2)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂重量 = 145.234 kNZw = 0.916 (m)相对于验算截面外边缘，相对于验算截面外边缘， 容许应力法 :法向

19、应力检算 :Ey 的力臂 Zx = 1.907 (m)Ex 的力臂 Zy = 1.383 (m)作用于验算截面的总竖向力 = 234.173(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 =232.296(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 0.992(m)截面宽度 B = 2.460 (m) 偏心距 e1 = 0.238(m)截面上偏心距验算满足 截面上压应力 : 面坡 =150.454 背坡 =39.931(kPa)压应力验算满足 : 计算值= 150.454 <= 2100.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值= -14.580 <= 110.0

20、00(kPa)各组合最不利结果(一 ) 滑移验算 安全系数最不利为：组合1 (一般情况 )抗滑力 =107.874(kN),滑移力 =75.199(kN)。 滑移验算满足 : Kc = 1.435 > 1.300(二 ) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合1 (一般情况 )抗倾覆力矩 =526.902(kN-M),倾覆力矩 =148.007(kN-m)。 倾覆验算满足 : K0 = 3.560 > 1.500(三 ) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1 (一般情况 )作用于基底的合力偏心距验算满足 :e=0.275 0.840(m)墙趾处地基承载力验算最不利为：组合

21、1 (一般情况 )墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 =119.685 <= 600.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1 (一般情况 )墙踵处地基承载力验算满足 : 压应力 =40.842 <= 650.000(kPa) 地基平均承载力验算最不利为：组合 1 (一般情况 ) 地基平均承载力验算满足 : 压应力 =80.263 <= 500.000(kPa)(四 ) 基础验算 不做强度计算。(五 ) 墙底截面强度验算容许应力法 :截面上偏心距验算最不利为：组合 1 (一般情况 )截面上偏心距验算满足 : e1= 1.008(m)压应力验算最不利为：组合 1

22、(一般情况 ) 压应力验算满足 : 计算值 = 127.385 <= 2100.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合 1(一般情况 ) 拉应力验算满足 : 计算值 = 0.000 <= 150.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合 1(一般情况 )剪应力验算满足 : 计算值 = -14.623 <= 110.000(kPa) (六 ) 台顶截面强度验算容许应力法 : 截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况 )截面上偏心距验算满足 : e1= 0.738(m) 压应力验算最不利为：组合 1(一般情况 )压应力验算满足 : 计算值 = 150.454 <= 21

23、00.000(kPa) 拉应力验算最不利为：组合 1(一般情况 )拉应力验算满足 : 计算值 = 0.000 <= 150.000(kPa) 剪应力验算最不利为：组合 1(一般情况 )剪应力验算满足 : 计算值 = -14.580 <= 110.000(kPa) 重力式挡土墙验算 执行标准：水利 计算项目： 重力式挡土墙 1 计算时间： 2011-07-14 18:50:34 星期四 原始条件 :墙身尺寸 :墙身高 : 3.030(m) 墙顶宽 : 0.600(m) 面坡倾斜坡度 : 1:0.000 背坡倾斜坡度 : 1:0.400 采用 1 个扩展墙址台阶 : 墙趾台阶 b1:

24、0.400(m) 墙趾台阶 h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙踵台阶 b3: 0.500(m) 墙踵台阶 h3: 0.500(m) 墙底倾斜坡率 : 0.000:1 物理参数 :圬工砌体容重 : 23.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数 : 0.400 地基土摩擦系数 : 0.400 墙身砌体容许压应力 : 2100.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力 : 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力 : 150.000(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力 : 280.000(kPa) 挡土墙类型 : 浸水地区挡土墙 墙后填土内摩擦角 : 35.000(度) 墙后填土粘

25、聚力 : 0.000(kPa) 墙后填土容重 : 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角 : 17.500(度 ) 地基土容重 : 18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力 : 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数 : 墙趾值提高系数 : 1.200 墙踵值提高系数 : 1.300 平均值提高系数 : 1.000 墙底摩擦系数 : 0.400 地基土类型 : 土质地基地基土内摩擦角 : 30.000( 度 )墙后填土浮容重 : 9.000(kN/m3) 地基浮力系数 : 0.700 土压力计算方法 : 库仑 坡线土柱 :坡面线段数 : 2竖向投影长 (m)3.0

26、000.000换算土柱数00折线序号水平投影长 (m)15.20025.000坡面起始距离 : 0.000(m) 地面横坡角度 : 30.000(度) 墙顶标高 : 0.000(m)挡墙内侧常年水位标高 : -2.300(m) 挡墙外侧常年水位标高 : -2.530(m) 浮力矩是否作为倾覆力矩加项 : 是第 1 种情况 : 一般情况 土压力计算 计算高度为 3.030(m) 处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到 :第 1 破裂角： 36.180( 度)Ea=70.728 Ex=54.731 Ey=44.799(kN) 作用点高度 Zy=1.029(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在

27、，计算后发现第二破裂面存在： 第2破裂角 =12.994(度) 第 1破裂角 =37.990(度) Ea=70.574 Ex=47.229 Ey=52.441(kN) 作用点高度 Zy=1.130(m)墙身截面积= 4.054(m2) 重量= 93.246 kN地下水作用力及合力作用点坐标(相对于墙面坡上角点 )X 分力 (kN)Y 分力 (kN)Xc(m)Yc(m)墙面坡侧 :1.250.000.00-2.86墙背坡侧 :-2.66-1.261.84-2.79墙 底 面:-0.0010.810.93-3.03墙背与第二破裂面之间土楔重= 17.106(kN)重心坐标 (1.410,-0.78

28、0)(相对于墙面坡上角点 )(一 ) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.400 滑移力 = 48.643(kN) 抗滑力 = 61.294(kN) 滑移验算不满足 : Kc = 1.260 <= 1.300(二 ) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.074 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂Zx = 1.951 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂Zy = 1.130 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩 = 65.414(kN-m) 抗倾覆力矩 = 233.395(kN-m)倾覆验算满足 : K0 = 3.568 > 1.500(三 ) 地基应力及

29、偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力 = 153.234(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 =167.980(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.512 (m) 偏心距 e = 0.160(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.096(m)基底压应力 : 趾部=84.280 踵部 =37.722(kPa)最大应力与最小应力之比 = 84.280 / 37.722 = 2.234作用于基底的合力偏心距验算满足 : e=0.160 0.628(m) 墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 =84.280 <= 600.000(kPa) 墙踵

30、处地基承载力验算满足 : 压应力 =37.722 <= 650.000(kPa) 地基平均承载力验算满足 : 压应力 =61.001 <= 500.000(kPa)(四 ) 基础强度验算(五)基础为天然地基，不作强度验算 墙底截面强度验算 地下水作用力及合力作用点坐标X分力(kN)墙面坡侧 : 1.25墙背坡侧 : -2.66 验算截面以上，墙身截面积(相对于墙面坡上角点 ) Xc(m) 0.00 1.84 重量 = 93.246 kN Zw = 1.074 (m)Y分力(kN)0.00 -1.26 = 4.054(m2)Yc(m)-2.86-2.79相对于验算截面外边缘，墙身重力

31、的力臂 相对于验算截面外边缘， 相对于验算截面外边缘，Ey 的力臂 Zx = 1.760 (m)Ex 的力臂 Zy = 1.130 (m)容许应力法 :法向应力检算作用于验算截面的总竖向力 = 164.049(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 =182.410(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.112(m)截面宽度 B = 2.512 (m) 偏心距 e1 = 0.144(m) 截面上偏心距验算满足 截面上压应力 : 面坡 =87.780 背坡 =42.832(kPa) 压应力验算满足 : 计算值 = 87.780 <= 2100.000(kPa)切向应力检算

32、:剪应力验算满足 : 计算值 = -7.321 <= 110.000(kPa)(六 ) 台顶截面强度验算土压力计算计算高度为2.530(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到 :第 1 破裂角： 38.200(度)Ea=50.716 Ex=39.245 Ey=32.123(kN) 作用点高度 Zy=0.846(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在第2破裂角=12.623(度) 第1破裂角=39.650(度)Ea=50.915 Ex=34.317 Ey=37.612(kN) 作用点高度 Zy=0.929(m)墙身截面积 = 2.998(m2) 重量 地下

33、水作用力及合力作用点坐标X分力(kN) 墙面坡侧 : 0.00 墙背坡侧 : -0.26= 68.958 kN(相对于墙面坡上角点 )Y分力(kN)Xc(m)Yc(m)0.000.000.000.001.91-2.45墙 底 面:-0.00墙背与第二破裂面之间土楔重 强度验算 地下水作用力及合力作用点坐标X 分力 (kN) 墙面坡侧 :0.00墙背坡侧 :-0.261.54 1.27 -2.53= 12.955(kN) 重心坐标 (1.337,-0.663)( 相对于墙面坡上角点 )(相对于墙面坡上角点 )Y 分力(kN) Xc(m)0.00 0.00-0.11 1.58Yc(m)0.00-2

34、.45验算截面以上，墙身截面积= 2.798(m2) 重量 = 64.358 kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 0.592 (m)相对于验算截面外边缘，相对于验算截面外边缘， 容许应力法 :法向应力检算 :Ey 的力臂 Zx = 1.241 (m)Ex 的力臂 Zy = 0.929 (m)作用于验算截面的总竖向力 = 115.031(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 =76.479(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 0.665(m)截面宽度 B = 1.612 (m) 偏心距 e1 = 0.141(m)截面上偏心距验算满足 截面上压应力 : 面坡 =108.