【《湖北青山闸重建工程的初步设计计算案例》12000字】

湖北青山闸重建工程的初步设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u18470湖北青山闸重建工程的初步设计计算案例 114201.1重建水闸工程布置 12341.1.1工程现状布置 1113441.1.2重建水闸总布置 2268971.1.3闸室结构布置 4285821.2水闸结构设计 5307991.2.1水闸孔口设计 5205561.2.2下游消能防冲设计 6237741.2.3水闸防渗排水设计 13312941.2.4水闸稳定计算 2058321.3闸底板结构计算 33269681.1.1弹性地基梁的内力计算 3498741.1.2底板配筋计算 3820051.1.3抗裂校核 401.1重建水闸工程布置1.1.1工程现状布置图1.1青山闸下游侧现场照片图1.2青山闸现状总体布置图青山节制闸原设计为5孔，单孔净宽为3m，设计流量为151m3/s，原设计主要包括上游连接段、闸室段和下游连接段三部分。1.1.2重建水闸总布置根据安全鉴定报告的结论，青山闸的安全类别为四类，经方案比选，本次除险加固将拆除重建。水闸地基为粉质黏土，分布均匀，厚度大，承载力较高，渗透性较弱，对水闸的稳定有利，故在原闸址重建水闸。图1.3重建水闸平面布置图（1）水闸形式为了减少河床的淤积，增大泄洪量以及方便施工，重新设计的青山节制闸采用无坎宽顶堰型，堰顶高程为41.10m，与原河床高程平齐。根据堤顶高程复核，知最终确定的堤顶高程为49.00m。已知青山节制闸兼有挡洪和排水的双重作用，并且还具有挡水灌溉的任务，为减小闸门高度，从而减轻闸门重量和降低工作桥高度，故本次设计中设置胸墙。闸底板采用整体式平底板，由钢筋混凝土浇筑而成。本次设计按双向挡水、单向过流水闸进行设计。（2）上游连接段上游连接段包括铺盖、翼墙和部分河段的护坡和护底。铺盖设置在紧靠闸底板的上游侧，铺盖与底板之间的连接处设置铜片止水。铺盖厚为0.5m，长为15m，齿墙深为0.5m，宽为0.5m，整个铺盖由C25钢筋混凝土浇筑而成。上游翼墙的墙顶高程为48.10m，墙高为5.0m，墙顶宽为0.5m，背坡为1：0.4，翼墙底板宽4.0m，厚0.6m。上游的护底采用厚50cm的浆砌块石，块石底设置15cm厚的碎石垫层，上游护坡采用厚30cm的浆砌块石，块石底设置10cm厚的碎石垫层，护坡坡度比为1：2.5。（3）闸室段闸室段包括闸底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥、启闭机房、交通桥等。具体见1.3节闸室结构布置。（4）下连接游段下游连接段包括水平连接段、翼墙、消力池、海漫、防冲槽和下游河道护坡。已知原设计的闸室长度为12m，水平连接段长度为5m，为减少开挖与填方，现闸室长度取为12m，则取水平连接段长度为5m，厚度取为1m。下游翼墙与上游翼墙的结构尺寸相同。下挖式消力池的深度为1.4m，长度为35m，其中倾斜段水平投影长度为16.4m，水平段长度为18.6m。消力池底板厚度为1.0m，并按等厚度设置，且用C25混凝土浇筑而成。在消力池底部后半部分设置排水孔，排水孔用碎石填充，并且在底板下面铺设反滤层，以降低消力池底部的渗透压力。本次设计的排水孔孔径取为5cm，间距2.0m，并且设置成梅花状。海漫长度为40m，前10m的海漫采用浆砌块石，浇筑厚度为50cm，并且设排水孔，排水孔底部设反滤层，以降低渗透压力。后30m采用干砌块石，铺设厚度为50cm。整个海漫底部设置碎石垫层，厚15cm。防冲槽的具体尺寸见4.2.2节防冲槽设计。下游护坡采用两种形式，分别为浆砌块石护坡和草皮护坡。海漫前的护坡采用厚30cm的浆砌块石，块石底设置10cm厚的碎石垫层。海漫之后的护坡采用草皮。护坡的边坡系数均为2.5。1.1.3闸室结构布置闸室结构布置主要是布置闸室结构和初步拟定结构的尺寸。（1）闸底板本次设计采用平板式整体闸底板，闸底板采用C25钢筋混凝土结构。根据第4章水闸的防渗排水设计，结合闸室上部结构的布置，本次设计取闸底板的长度为12.0m，闸底板的厚度取为1.2m。（2）闸墩闸墩包括边墩和中墩，均用C25混凝土浇筑。边墩和中墩长度均取12.0m，厚度均取1.0m。由于设有胸墙支撑，故边墩直接档土。闸门槽深取0.3m，槽宽取0.58m，门槽颈部厚度取0.4m。经计算，取闸墩顶部高程与堤顶高程齐平，即为49.00m，故闸墩高度为5.9m。（3）胸墙胸墙底缘高程以不影响泄水为原则，故初步取为46.70m。取胸墙顶与闸顶齐平，即为49.00m。胸墙采用C25混凝土与闸墩整体浇筑，且固支于闸墩上。胸墙为板式结构，板的厚度取0.25m，底部底圆半径取0.3m。（4）工作桥底板以上至工作桥梁底之间的净高h可通过下面式子计算： h=h1+初步拟定胸墙底缘高程为46.70m，而闸底板高程为41.10m，故h1=46.70−43.10=3.6m。而因设置有胸墙，故闸门高度初步拟定4.0m，则净高h=3.6+4.0+1.0=8.6m。初步将工作桥布置在闸墩以上4.0m位置处，则有工作桥由浇筑在闸墩上的钢筋混凝土排架柱支撑，柱的断面为0.4×0.4m（5）启闭机房启闭机房的墙体由砖砌成，取墙厚为0.24m。考虑到工作人员在机房中的操作空间和心理空间，机房的高度取为4.0m。（6）交通桥交通桥采用简支结构，共5跨，与闸孔对应。因跨孔较小，钢筋混凝土板桥厚取为0.3m。交通桥按单车道净宽考虑，桥面总宽为4.6m，两侧各设宽0.3m的安全带，并设置高0.9m的栏杆。1.2水闸结构设计1.2.1水闸孔口设计1.2.1.1设计条件由前面计算可知，复核得到的青山闸10年一遇设计洪峰流量为191m3/s。在防洪时，主要防止外江水倒灌。在蓄水灌溉时，下游无水，水闸的过流能力较强。在闸下游无水位顶托作用时，闸的排水能力较有顶托作用的强，故将下游考虑顶托作用的排水工况设为最不利工况。考虑下游洪水顶托时水位为46.50m，不考虑下游洪水顶托时水位为44.37m，所以胸墙对排水不影响。1.2.1.2闸孔尺寸本次重建水闸仍采用5孔，单孔净宽1.5m。1.2.1.3闸孔过流能力复核根据《水闸设计规范》（SL265-2016），水闸过流流量可按下式计算： Q=σεB0 σ=2.31hsH εz=1−0.1711− εb=1−0.1711− ε=εzN−1经计算，当青山闸通过设计排涝流量191m3/s时，不考虑下游洪水位顶托影响时，闸上游水位为46.66m，闸下游水位根据水位流量关系得44.37m；考虑下游洪水位顶托影响时，闸上游水位为46.98m，闸下游水位为46.50m。根据2.6节现状堤顶超高复核和2.7节闸顶超高计算，水闸在过设计流量时，两者均满足要求，故闸孔宽度满足过流能力满足要求。1.2.2下游消能防冲设计根据水闸的运用要求，其上下游水位、过闸流量以及泄流方式都会影响水流的水力条件，因此都对消能防冲设施的尺寸有一定影响。面流式或挑流式消能，一般要求下游河道有良好的地基条件，抗冲能力较强，综合考虑，平原地区的水闸一般常采用底流式消能。故本次设计采用底流式消能，且底流式消能的消力池采用下挖式消力池。下挖式消力池的高程与底板不一致，为将两者衔接起来，需要设置一斜坡，根据规范取斜坡坡度为1:4.0，消力池后设置海漫和防冲槽，进一步消能以及防冲刷。1.2.2.1消力池设计消力池水力条件的影响因素很多，情况也比较复杂，例如水闸的上下游水头差、闸门的开启孔数和开启高度等均会影响消力池的水力条件。因此，需要考虑多种不利情况来最终确定消力池的尺寸。一般而言，孔数较少的水闸都尽量对称开启，以保证有较好的水流流态。本次计算遵从闸门运行的一般规律，按闸孔开启的数量（1孔、3孔和5孔）和开启高度的不同来设计闸门分档开启，分档高度取为0.5m，即分别取闸门开启高度为0.5m、1.0m、1.5m和2.0m进行试算，得到各设计条件下的尺寸，取最不利条件下的尺寸，即取各尺寸的最大值。（1）闸孔出流计算正常运用工况和设计排水工况（无顶托）下，在所设置的开启高度中，过闸水流表面都受到闸门的影响，故下泄水流按闸孔出流进行计算。其计算公式如下：图1.4闸孔出流计算示意图 Q0=σ μ=φε'1− ε'=1 λ=0.42.71816通过闸孔出流公式计算，可以得到下泄流量，并根据下游的水位流量关系可以得到下游水位。根据《水闸设计规范》（SL265-2016），计算消力池的深度、长度和底板厚度。（2）消力池深度可按下面公式计算消力池的深度： d=σ0h hc"= hc3− ΔZ=αq22g图1.5消力池尺寸计算示意图（3）消力池长度可按下面公式计算消力池的长度： Lsj=L Lj=6.9h（3）消力池底板厚度根据《水闸设计规范》（SL265-2016），考虑抗冲和抗浮要求，分别按下面公式计算消力池的底板厚度，并取其大值。抗冲： t=k1q抗浮： t=k2U−γ消力池的相关计算结果见下表1.1。（4）消力池的构造已知消力池的尺寸取最不利情况下的尺寸，即计算结果的最大值。根据上表计算结果，下挖式消力池的深度为1.33m，长度为31.13m，为充分消能以及调整池后的流态，本次设计取消力池的深度为1.40m，长度为35m。底板厚度计算最大值为0.76m，本次设计取为1.0m，考虑到方便施工，本次设计的底板按等厚度设置，且用C25混凝土浇筑而成。根据已建水闸实例，消力池底板配置Φ14的构造钢筋，间距20cm。在消力池底部后半部分设置排水孔，排水孔用碎石填充，并且在底板下面铺设反滤层，以降低底部的渗透压力，保证其安全。本次设计的排水孔孔径取为5cm，间距2m，并且设置成梅花状。表1.1消力池和海漫计算结果表上游水位(m)闸门运行情况计算结果说明孔数开启高度(m)消力池深(m)消力池长(m)底板厚度(m)海漫长度(m)46.5010.51.0225.660.4310.31正常运用工况46.5030.50.7026.010.4114.2346.5050.50.2126.290.4017.8446.5011.01.2228.430.5811.5446.5031.00.7628.880.5518.9646.5051.00.2129.250.5321.5346.5011.51.2930.100.6811.6146.5031.50.8330.620.6422.1046.5051.50.2031.030.6127.0746.5012.01.3331.210.7615.1446.5032.00.8231.770.7024.2846.5052.00.1632.210.6629.4146.665全开0.0731.130.7332.72设计洪水工况1.2.2.2海漫设计经过消力池的水流，流速仍较大，为避免对河床造成严重的冲刷，除有抗冲能力较强的基岩的情况外，一般都会设置海漫。（1）海漫长度计算当qs Lp=K海漫的相关计算结果见表1.1。图1.6海漫的布置与构造图（2）海漫的布置海漫长度计算最大值为32.7m，本次设计取40m。前10m的海漫采用浆砌块石，浇筑厚度为50cm。后30m采用干砌块石，铺设厚度为50cm。为防止基土流失和底流淘刷河床，整个海漫底部设置碎石垫层，厚15cm。具体尺寸和材料如图4.3所示。1.2.2.3防冲槽设计经过海漫后，水流仍然有一部分动能。故为避免下游河床冲刷，增加海漫的长度显然不经济，在实际工程中也很少此做法，因此结合已建工程实例，在海漫末端设置防冲槽。（1）河床冲刷深度计算根据《水闸设计规范》（SL265-2016），可按下面公式计算河床冲刷深度： dm=1.1q（2）防冲槽尺寸计算由上面计算可得海漫末端河床冲刷深度为1.41m。根据冲刷深度，可确定防冲槽尺寸。将防冲槽设为梯形，现设防冲槽靠近上游侧的斜坡段水平投影长为1.7m，靠近下游侧的斜坡段水平投影长为1.5m，水平段为1m，深为1.5m，则防冲槽面积为S=4.45m当海漫末端河床冲刷至最深深度时，防冲槽坍塌，块石平铺在上面，形成1：2的斜坡，且护面厚度一般取为0.5m，则覆盖层面积计算公式如下： S'=δd经计算，覆盖层面积S'=3.81m2，而防冲槽设计断面面积S=4.45m图1.7防冲槽示意图1.2.3水闸防渗排水设计水闸地下轮廓线布置主要考虑两方面，一是防渗，二是排水，此部分设计主要是为减小底板渗透压力，从而增加闸室的抗滑稳定性，保证水闸稳定与安全。1.2.1.1地下轮廓的布置青山闸的闸基主要为粘性土，不宜设置板桩，故本次设计上游防渗采用铺盖，下游排水，将排水设施布置在消力池斜坡段和护坦下，采用透水性较好的砂砾石和碎石等材料。（1）铺盖将铺盖设置在闸室靠近上游侧，加长渗径，以减小渗透坡降。本次设计采用C25钢筋混凝土铺盖，且厚度取为0.5m。铺盖齿墙宽度取为0.5m，深度取为0.5m，并且在铺盖底部设置厚度为0.1m的C15混凝土垫层。铺盖的长度为上下游最大水位差的3～5倍。已知青山闸双向挡水，故有两个方向的水头差，即①正常挡水灌溉时，闸上游水位46.50m，闸下游水位41.10m，则水头差ΔH1②挡下游50年一遇洪水时，闸上游水位46.50m，闸下游水位47.50m，则水头差ΔH2取最大上下游水头差，故铺盖长度：3~5ΔH=（2）底板考虑闸室处需布置交通桥、工作桥等因素，顺水流方向取底板长度为12m，底板厚度为1.2m。根据相关规范，取上下游齿墙宽度为0.5m，深度为0.5m。（3）分缝与止水图1.8地下轮廓布置图为适应地基的不均匀沉降和伸缩变形，闸室段与水平连接段、铺盖和闸底板之间常常会设置分缝，但是为保证防渗效果，需要在分缝处设置止水。本次设计，在混凝土铺盖与闸底板之间的连接处设置止水铜片，铜片埋深为30cm。1.2.1.2闸基防渗长度初步拟定的闸基防渗长度要与实际的防渗长度对比，才能判断防渗措施布置是否合理，现通过下式求闸基防渗长度： L=CΔH 已知青山闸双向挡水，故取最大的上下游水头差，即ΔH=3.4m，则

而实际防渗长度：L而L'1.2.1.3渗流计算本次设计用改进阻力系数法进行渗流计算，具体计算如下。（1）地基有效深度当L0 Te=0.5L当L0 Te=0.5根据图1.8，知L0=27mL0S取计算深度Tc=Te（2）分段阻力系数由于分段的不同，其对应的阻力系数也按照不同的公式进行计算，具体如下：①进、出口段（图1.9（a）） ξ0=1.5S②内部垂直段（图1.9（b）） ξy=2③水平段（图1.9（c）） ξx=L图1.9改进阻力系数法计算图（3）各分段水头损失值各分段水头损失值可按下式计算： hi=ξ（4）进、出口段水头损失值的局部修正①修正后的水头损失值可按下式计算： h0'= h0=i=1其中： β'=1.21−1②修正后水头损失的减小值可按下式计算： Δh=1−β'③水力坡降呈急变形式的长度可按下面公式计算： Lx'=（5）进、出口段齿墙不规则部位的修正①当hx hx'=②当hx若hx hx'=2 hy'=若hx hx'=2 hy'=2 hCD'=图1.10改进阻力系数法修正图（6）渗流计算将渗流区划分为13个典型的渗流段（如图1.11），然后再根据公式计算各参数。图1.11改进阻力系数法计算图进口段的修正系数：T=13.5m，S'=1.1m，β出口段的修正系数：T=12m，S'=0.3m，β进、出口段的修正系数β'<1.0，故进、出口段的水头损失均应进行修正。修正后的结果见表表1.2修正后的水头损失计算表编号分段名S(m)S(m)S(m)L(m)T(m)ξ修正后的水头损失值ΔH=1.4ΔH=2.29ΔH=0.4ΔH=1.0I进口段--1.1-11.50.480.2980.2010.0350.088II水平段00-0.512.40.040.0810.0550.0100.024III内部垂直段--0.5-12.90.040.0780.0530.0090.023IV水平段00-1412.91.091.1930.8030.1400.351V内部垂直段--0.5-12.90.040.0390.0260.0050.011VI水平段00-0.512.40.040.0410.0270.0050.012VII内部垂直段--0.7-11.70.060.0600.0410.0070.018VIII水平段000.511.70.040.0430.0290.0050.013IX内部垂直段--0.5-12.20.040.0410.0280.0050.012X水平段00-1112.20.900.9630.6480.1130.283XI内部垂直段--0.5-12.20.040.0830.0560.0100.024XII水平段00-0.511.70.040.0860.0580.0100.025XIII出口段--1.8-11.70.530.3950.2660.0460.116∑1.381.42.290.41.0出口段渗流坡降值可按下面公式计算： J=h0'得J=同理，得底板水平段的平均渗透坡降：

Jx用GeoStudio计算出来的出口段渗透坡降为：

J=h底板水平段为：根据《水闸设计规范》（SL265-2016），水平段和出口段的允许渗透坡降值分别为0.40～0.50和0.70～0.80。经对比，水平段和出口段的渗透坡降均满足要求，其中，GeoStudio计算得到的是局部最大值，故布置的地下轮廓满足防渗要求。1.2.4水闸稳定计算1.2.4.1闸室稳定计算（1）计算工况①完建工况：水闸上下游均无水；②设计排水工况：水闸开启，下游水位为44.37m，上游水位为46.66m；③蓄水灌溉工况：水闸关闭，下游水位为41.10m，上游水位为46.50m；④设计挡洪工况：水闸关闭，下游水位为46.90m，上游水位为46.50m；⑤校核挡洪工况：水闸关闭，下游水位为47.50m，上游水位为46.50m；⑥止水失效工况：水闸关闭，下游水位为41.10m，上游水位为46.50m；（2）荷载组合因风压力对本次水闸影响不大，故不考虑风压力。本地区相应的地震基本烈度为Ⅵ度，不再进行抗震设计。荷载组合见下表1.3。表1.3荷载组合表荷载组合计算工况荷载说明自重水重扬压力静水压力土压力风压力浪压力地震荷载其它基本组合完建工况√−−−√−−−−按无地下水考虑设计排水工况√√√√√−√−−蓄水灌溉工况√√√√√−√−−设计挡洪工况√√√√√−√−−特殊组合校核挡洪工况√√√√√−√−−止水失效工况√√√√√−√−−按蓄水灌溉水位考虑注：“√”表示该工况需要考虑的荷载，“−”表示该工况不需要考虑的荷载。（3）荷载计算①水平水压力图1.12水平水压力计算示意图上游水压力按下式计算： P1=1 P2=1下游水压力的计算方法同上游。②浪压力若要计算浪压力，首先需要计算波浪要素，本次设计采用莆田试验站公式进行计算，计算公式如下： ghmv gTmv已知水闸的级别为3级，查规范得波列累积频率p=5%。再通过hm和Hm，可算出累积频率p=5%的波高平均波长与可按下面公式进行计算： Lm=g当H≥Hk和 P=14 hz=π Hk=L图1.13浪压力计算示意图（4）计算公式根据《水闸设计规范》（SL265-2016），可以计算出闸室基底应力和抗滑稳定安全系数，具体计算如下：①闸室基底应力 Pminmax=②抗滑稳定安全系数按以下式子计算土基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数： Kc=f（5）计算结果根据《水闸》，混凝土的容重采用24kNm3，钢筋混凝土的容重采用25kNm①完建工况表1.4完建工况计算表荷载名称符号水平力(kN)铅直力(kN)力臂(m)力矩(kN∙m)→←↓↑顺时针逆时针闸底板G189010.000闸墩G2106200.000启闭机房G338002.509500胸墙G42541.22816钢闸门G53592.50898交通桥G69381.20300024871300011214248718214PP平均基底应力P地基应力不均匀系数：η=102.8②设计排水工况表1.5设计排水工况计算表荷载名称符号水平力(kN)铅直力(kN)力臂(m)力矩(kN∙m)→←↓↑顺时针逆时针闸底板G189010.000闸墩G2106200.000启闭机房G338002.509500胸墙G42541.22816钢闸门G53592.50898交通桥G69381.203000上游水重W120004.408789下游水重W218251.903458浮托力U35600.000渗透压力V16271.652690水平水压力P117512.193828水平渗透压力P26760.1281水平水压力P31901.62308水平渗透压力P48490.23199浪压力P1024.074142528103928696518713472205101489235097038PP平均基底应力P地基应力不均匀系数：η=抗滑稳定安全系数：Kc③蓄水灌溉工况表1.6蓄水灌溉工况计算表荷载名称符号水平力(kN)铅直力(kN)力臂(m)力矩(kN∙m)→←↓↑顺时针逆时针闸底板G189010.000闸墩G2106200.000启闭机房G338002.509500启闭机房G42541.22816钢闸门G53592.50898交通桥G69381.203000上游水重W119104.408394浮托力U35600.000渗透压力V24141.653993水平水压力P116092.133432水平渗透压力P28440.14115水平渗透压力P43430.0621浪压力P1011.91396255334326781597410936196302210208078693PP平均基底应力P地基应力不均匀系数：η=抗滑稳定安全系数：K④设计挡洪工况表1.7设计挡洪工况计算表荷载名称符号水平力(kN)铅直力(kN)力臂(m)力矩(kN∙m)→←↓↑顺时针逆时针闸底板G189010.000闸墩G2106200.000启闭机房G338002.509500胸墙G42541.22816钢闸门G53592.50898交通桥G69381.203000上游水重W119104.408394下游水重W254601.9010346浮托力U35600.000渗透压力V8450.56471水平水压力P116092.133432水平渗透压力P24000.0726水平水压力P316972.474185水平渗透压力P418670.29550浪压力P1024.314402111356332241440517245248151452278367570PP平均基底应力P地基应力不均匀系数：η=抗滑稳定安全系数：K⑤校核挡洪工况表1.8校核挡洪工况计算表荷载名称符号水平力(kN)铅直力(kN)力臂(m)力矩(kN∙m)→←↓↑顺时针逆时针闸底板G189010.000闸墩G2106200.000启闭机房G338002.509500胸墙G42541.22816钢闸门G53592.50898交通桥G69381.203000上游水重W119104.408394下游水重W263221.9011980浮托力U35600.000渗透压力V21090.561173水平水压力P116092.133432水平渗透压力P25070.0948水平水压力P322752.676066水平渗透压力P421200.30628浪压力P435.152222158439533103567018681274762236274338795PP平均基底应力P地基应力不均匀系数：η=抗滑稳定安全系数：K⑥止水失效工况表1.9止水失效工况计算表荷载名称符号水平力(kN)铅直力(kN)力臂(m)力矩(kN∙m)→←↓↑顺时针逆时针闸底板G189010.000闸墩G2106200.000启闭机房G338002.509500胸墙G42541.22816钢闸门G53592.50898交通桥G69381.203000上游水重W119104.408394浮托力U35600.000渗透压力V42841.918161水平水压力P116092.133432水平渗透压力P213050.16207水平渗透压力P43410.5022浪压力P424.16177295634126781784414977196302615189384653PP平均基底应力P地基应力不均匀系数：η=抗滑稳定安全系数：K表1.10闸室稳定计算结果表计算工况P(KPa)P(KPa)不均匀系数抗滑稳定安全系数计算值允许值计算值允许值基本组合完建工况97.574.51.312.0/1.25设计排水工况89.371.11.221.84蓄水灌溉工况82.061.21.342.28设计挡洪工况108.384.81.284.68特殊组合校核挡洪工况109.780.51.362.51.001.10止水失效工况72.554.81.091.75已知R=250kPa1.2.4.2翼墙稳定计算考虑到回填土有弱膨胀性，本次设计青山闸上下游翼墙都采用重力式挡土墙结构。考虑到挡土墙高度较高，故设双层排水，选用直径为5cm的PVC管，背面设置0.6m的反滤料。由于上下游翼墙的形式一样，故本次设计仅计算上游翼墙，取单位宽度进行计算。挡土墙的横断面图见下图1.14。图1.14挡土墙横断面图（尺寸单位：mm）（1）计算工况及荷载组合翼墙稳定计算主要考虑完建期和检修期两种工况，翼墙在各工况下的荷载组合见下表1.11。表1.11翼墙各工况下的荷载组合表荷载组合计算工况水位荷载墙后墙前自重土压力静水压力扬压力基本组合完建期无水无水√√−−特殊组合检修期地下水无水√√√√（2）荷载计算墙后土压力按主动土压力进行计算，其计算公式如下： Fa=1 Ka=cos根据《工程地质勘察报告》可知，上下游翼墙墙后的填土的力学性质指标为c=18kPa，φ=10°。根据《水闸设计规范》（SL265-2016），当挡土墙后的填土为黏性土时，可用等值内摩擦角计算作用于墙背的主动土压力。参照已建工程，挡土墙高在6m以下的，墙后所填黏性土水上部分等值内摩擦角可采用28°~30°，水下部分可采用25°~28°。其它荷载计算与闸室稳定计算的方法相同。（3）计算公式①基底应力计算公式与闸室稳定计算相同，具体见式（1.48）②抗滑稳定安全系数计算公式与闸室稳定计算相同，具体见式（1.49）（4）计算结果翼墙稳定计算的结果如表1.12所示。表1.12翼墙稳定计算结果表荷载组合计算工况P(kPa)P(kPa)K[η[η]基本组合完建期158.494.31.271.251.682.0特殊组合检修期156.280.51.131.101.942.5从上表结果可以看出，翼墙稳定满足要求。1.2.4.3沉降计算在土基上建闸，由于地基土的压缩性，在闸室重力和外荷载的作用下，会产生较大的沉降或沉降差。因此，设计在土基上的水闸，应进行沉降计算。（1）计算方法地基沉降计算，一般只计算最终沉降量，且通常采用分层总和法进行计算。根据规范，可按下面公式计算最终沉降量： S∞=m由于资料中未给出地基土的压缩曲线，所以将公式进行变换，现采用压缩模量进行计算，计算公式如下面所示： S∞=m（2）计算土层及其参数根据已有的资料可知，水闸和挡土墙底下的土层为两层粘土，第一层厚度为2.5m，其压缩模量取为9.71MPa；第二层较厚，本次设计计算厚度取5m（满足附加应力与自重应力之比为0.20的要求），其压缩模量取为9.70MPa。（3）附加应力计算由于LB（4）计算位置本次设计计算两个点的沉降量，分别是闸底板的两个角点A、B，A为应力最大侧角点，B为应力最小侧角点。（5）计算结果具体计算结果见下表1.13。表1.13沉降量计算结果表单位：mm计算工况完建设计排水蓄水灌溉止水失效设计挡洪校核挡洪A101.1197.4398.3596.0494.4991.79B99.2595.1995.4694.5195.9896.37根据规范及计算结果表，水闸的沉降量满足要求。1.3闸底板结构计算闸底板的结构计算采用的方法为弹性地基梁法。1.1.1弹性地基梁的内力计算1.1.1.1不平衡剪力的计算以闸门的上游面为界，分闸室为上、下游段，并各自承担其分段内的上部结构重力和其它荷载。在上、下游段各取1m宽截条计算不平衡剪力，具体计算结果见下表1.14。表1.14各工况不平衡剪力工况上游段下游段完建工况-84.5481.55蓄水灌溉工况878.17-882.58设计排水工况748.75-616.03设计挡洪工况1448.36-1059.89校核挡洪工况1406.00-1887.501.1.1.2不平衡剪力的分配不平衡剪力由底板和闸墩共同承担，在分配时，可近似按矩形截面的剪应力计算公式计算，即 τy=S∆QbJ ∆Q1=A ∆Q2=A根据剪力分布图来计算各部分的比值时，计算过程繁。故当板条截面较简单时，用下面方法直接计算剪力分配值。图1.15组合梁计算简图（单位：m）形心轴距底板高度：y=整个截面对形心轴的惯性矩：J=分配给底板的不平衡剪力：∆经计算，∆Q1=0.879∆Q，1.1.1.3板条上荷载的计算（1）集中荷载通过闸墩传给地基梁的荷载N，可按照下面公式计算： N=G1+（2）均布荷载分配给底板的不平衡剪力按均匀分布考虑，则可得到单位宽度板条上的均布荷载q： q=q1+（3）边荷载原水闸已经运行了几十年，地基或周边土体已沉降完毕，若土体不被破坏则可不考虑边荷载。本次设计为除险加固，实际上是水闸的重建，在施工时会挖除部分土体，虽然后面很快回填土，但是边荷载肯定会发生变化。由于缺乏相关资料且计算困难，本次设计的边荷载不算入板条上的荷载。根据以上公式，可计算出各种工况下的上、下游段板条上的荷载，具体计算结果见下表1.15。表