小型水闸-校核闸室稳定性

闸室荷载计算目录12荷载计算荷载组合3思考与作业荷载计算01

水闸承受的主要荷载一般有：自重、竖直水压力、水平水压力、扬压力、波浪压力、泥沙压力、土压力及地震力等。1.荷载类型闸室段闸室段2.1自重

闸室自重包括：底板、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥、闸门及启闭设备等重力。胸墙工作桥交通桥闸墩边墩闸底板闸门工作桥支撑结构闸墩交通桥启闭机房闸门2.2竖直水压力

作用在闸室的竖直水压力，数值上等于闸室范围内底板以上的水体重力。2.3水平水压力

闸室所受水平水压力是指作用在胸墙、闸门、闸墩及底板上的水平水压力。

水闸的上游水平水压力分布图（a）粘土铺盖；（b）混凝土铺盖2.4扬压力

扬压力是指作用在闸室底板底面垂直向上的渗透压力及浮托力之和，计算过程参考前水闸渗流计算部分内容。2.5波浪压力

作用于水闸铅直或近似铅直迎水面上的浪压力，应根据闸前水深和实际波态，按照SL265-2016进行计算。2.6泥沙压力

闸前有泥沙淤积时，应考虑泥沙压力，参考SL265-2016中泥沙压力的计算过程。2.7地震力

在地震区修建水闸，当设计烈度为7度或大于7度时，需考虑地震影响，计算参考SL265-2016规范中地震力计算过程。水闸正常运行时的荷载示意图荷载组合02基本组合

正常蓄水位情况、设计洪水位情况和完建情况等。特殊组合

校核洪水位情况、地震情况、施工情况和检修情况。2.荷载组合荷载组合分为基本组合和特殊组合两种。思考与作业031.请思考研究闸室正常蓄水位情况受力是否需要考虑地震荷载？2.参照水闸设计规范，自行学习或复习相关荷载的计算方法。闸室抗滑稳定计算目录12闸室抗滑稳定计算方法提高闸室稳定性工程措施3思考与作业闸室抗滑稳定计算方法01水闸在运行期内，如果闸室作用于地基的铅直力较小，那么当其所受到的水平力达到某一限值时，将会导致闸室沿地基表层滑动。1.闸室滑动失稳定义2.闸室稳定计算单元闸室的稳定计算宜取相邻顺水流向永久缝之间的闸室单元作为计算单元；对于孔数较少而未分缝的小型水闸，可取整个闸室作为验算单元。3.闸室稳定计算方法—安全系数法3.1砂性土地基砂性土地基上闸室沿基础底面的抗滑稳定，用下式验算式中--作用在闸室的全部铅直力的总和，kN;

--作用在闸室的全部水平力的总和，kN;

--闸室底面与地基土间的摩擦系数，初步计算时，砂壤土地基取0.35~0.40；砂土地基取0.40~0.50；砾石、卵石地基取0.50~0.55等，其中上述各类地基中，较密实、较硬的取大值；

--设计规范允许的抗滑稳定安全系数。粘性土地基上闸室沿基础底面的抗滑稳定，用下式验算3.2粘性土地基式中--闸底板底面与地基土之间的摩擦角，（0）;

--闸底板底面与地基土之间的黏聚力，kN/m2;

--闸室底板的底面积，m2；

其余符号意义同前。

3.3【KC】取值荷载组合水闸级别备注1234、5(1)特殊组合1适用于施工情况、检修情况或校核洪水位情况;(2)特殊组合2适用于地震情况。基本组合1.351.301.251.20特殊组合11.201.151.101.05特殊组合21.101.051.051.00提高闸室稳定性工程措施02

当闸室沿基底面抗滑稳定安全系数小于规范的允许值时，可以采取以下工程措施提高安全系数：（1）调整闸门位置；（2）改变闸室的结构尺寸；（3）适当加深底板上下游端的齿墙深度；（4）增加铺盖和板桩的长度；（5）设置钢筋混凝土铺盖作为阻滑板；（6）增设钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚固结构。思考与作业031.参照本节所学内容，考虑2级水闸研究其设计洪水位工况稳定性时，规范允许的最小安全系数为多少。2.思考提高闸室稳定性的工程措施还有哪些。闸室基底压力计算目录12闸室基底压力定义闸室基底压力计算3思考与作业闸室基底压力定义01作用在闸室上的各种荷载通过闸底板传给地基，地基上所承载的应力即为闸底板上的应力，称为基底应力。1.闸室基底压力定义2.基底压力计算单元闸室基底压力计算宜取相邻顺水流向永久缝之间的闸室单元作为计算单元，对于孔数较少而未分缝的小型水闸，可取整个闸室作为验算单元。闸室基底压力计算021.结构布置和受力情况对称闸孔认为闸室顺水流方向的基底应力呈线性分布，按偏心受压公式计算基底的最大和最小压应力式中--作用在闸室的全部铅直力的总和，kN;

--计算闸室段的宽度，m;

--闸底板的长度，m；

--作用在闸室上的全部荷载对基底面垂直水流方向的形心轴的力矩，。应按双向偏心受压公式计算闸室基底压应力的最大和最小值2.结构布置或荷载不对称闸孔式中

、--作用在闸室上的全部荷载分别对基底面垂直水流方向的形心轴x、顺水流方向形心轴y的力矩，；

、--闸室基底面对垂直水流方向形心轴x、顺水流方向形心轴y的截面模量，m3。

其他符号意义同前。

为了保证闸室安全运行，按上述计算方法得到的基底应力应该满足规范要求：（1）在各种计算情况下，闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍；（2）闸室基底应力的最大值与最小值之比称为闸室基底应力不均匀系数，该值不得大于规范的允许值，其取值见下表。3.计算成果要求地基土质荷载组合基本组合特殊组合松软1.502.00中等坚实2.002.50坚实2.503.00思考与作业031.思考闸室基底应力计算数值不满足规范要求时会产生哪些影响？2.复习巩固偏心受压公式等相关理论知识。闸室沉降计算目录12闸室沉降计算方法降低闸室沉降工程措施3思考与作业闸室沉降计算方法01由于土基压缩变形大，容易引起较大沉降，而过大的沉降量或沉降差将会影响水闸的正常运行，因此,土基上的水闸在研究地基稳定时还需考虑地基沉降。而对于卵砾石和中、粗砂地基可不进行地基沉降计算。1.闸室沉降影响水闸土质地基沉降需计算最终沉降量，并选择有代表性的计算点进行计算，同时还应计算各点间最终沉降量的差值即沉降差。2.闸室沉降计算指标3.沉降计算3.1土质地基的最终沉降量可按下式计算式中--土质地基最终沉降量，m；

--土质地基压缩层计算深度范围内的土层数；

--基础底面以下第i层土在平均自重应力作用下，由压缩曲线查得的相应孔隙比；

--基础底面以下第i层土在平均自重应力加平均附加应力作用下，由压缩曲线查得的相应孔隙比；

--基础底面以下第i层土的厚度，m;--地基沉降量修正系数，可采用1.0~1.6（坚实地基取小值，软土地基取较大值）。土质地基允许最大沉降量和最大沉降差，应以保证水闸安全和正常使用为原则，根据具体情况研究确定。一般要求天然土质地基上水闸地基最大沉降量不宜超过15cm，相邻部位的最大沉降差不宜超过5cm。3.2计算成果要求降低闸室沉降工程措施02对于软土地基上的水闸，当计算地基最大沉降量或相邻部位的最大沉降差超过允许值时，宜采用下列一种或几种措施：（1）变更结构型式(采用轻型结构或静定结构等)或加强