涵洞计算书1.docx
《涵洞计算书1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《涵洞计算书1.docx（52页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
涵洞计算书1
新沭河治理工程
大浦第二抽水站引水涵洞工程计算书
[初步设计阶段]
审核：
校核：
计算：
中水淮河工程有限责任公司
2007年1月
目 录
一水力计算2
1涵洞过水流量验算2
1.1计算任务2
1.2计算条件和依据2
1.2.1计算条件2
1.2.2设计依据2
1.3计算过程2
1.3.1计算流量系数m2
1.3.2判别长洞或短洞3
1.3.3计算公式3
1.3.4计算淹没系数σ3
1.3.5验算流量3
2、涵洞消能计算3
2.1计算任务3
2.2计算条件和依据3
2.3计算过程4
二稳定计算5
0.1计算任务5
0.2计算条件和依据5
0.2.1计算条件5
0.2.2设计依据6
1涵洞第二节洞身（控制段）6
1.1计算过程6
2清污机室整体稳定计算12
2.1计算过程12
3上游翼墙2-2断面16
3.1计算过程16
4下游翼墙1-1断面21
4.1计算过程21
三、地基基础计算27
1、地质参数27
2、基础计算27
2.1涵洞控制段27
2.2涵洞进口段28
2.3清污机室29
2.4上游第一、二节翼墙30
2.5下游第一节翼墙30
2.6下游第二节翼墙31
四、涵洞结构内力计算32
一水力计算
1涵洞过水流量验算
计算任务
大浦二站引水涵洞考虑结合一站原涵洞扩建，原涵洞设计流量40m3/s,扩建后设计流量为100m3/s,通过初拟扩建后涵洞的总尺寸进行流量验算。
计算条件和依据
1.1.1计算条件
（1）初拟尺寸：
原涵洞长18m，涵洞3孔截面净尺寸3.6×3.35（宽×高），洞底坡降0.5%；新建涵洞长18m，3孔截面净尺寸3.6×3.35（宽×高），洞底坡降0.5%。
上游河道河底拓宽至47m，涵洞进口为圆弧翼墙，r=13m。
（2）水位条件：
取上游水位2.4m，考虑拦污栅的水头损失，涵洞进口水位取2.2m，出口水位取2.1m。
涵洞进口底高程为-1.0m，下游河道底高程为-1.0m。
1.1.2设计依据
《涵洞》 （灌区水工建筑物丛书）
计算过程
1.1.3计算流量系数m
b/B=（3.6×6）/47=0.460；r/b=13.7/21.6=0.634，
查《涵洞》P57表3-6取m=0.365。
1.1.4判别长洞或短洞
Lk=（64-163m）H=（64-163×0.365）×3.2=13.9m<18m，即为长洞。
1.1.5计算公式
按照长洞I（洞内未出现均匀流）验算，采用公式：
V=q/h=4.38/3.2=1.37
H0=H+V2/2g=3.2+1.372/19.6=3.29m
1.1.6计算淹没系数σ
=（3.1-0.005×18）/3.29=0.915，
查《涵洞》P57表3-5取σ=0.678
1.1.7验算流量
Q=0.678×0.365×21.6×19.60.5×3.291.5=141.2m3
通过对拟定涵洞规模尺寸进行的流量计算，满足设计流量100m3/s的要求。
2、涵洞消能计算
2.1计算任务
通过消能计算确定消力池的设计尺寸。
2.2计算条件和依据
2.2.1计算条件
上游底部高程-1.09，下游底部高程-1.00；消力池首端宽度13.90m，末端宽度22.00m。
设计流量Q=60m3/s，q=60÷（3.6×3）=5.56m2/s，
水位条件：
上游2.40，下游1.50
2.2.2计算依据
《水闸设计规范》SL265－2001
使用理正岩土计算软件进行消能计算
2.3计算过程
2.3.1计算收缩断面水深公式
hc3－T0×hc2＋α×q2/（2×g×φ2）=0计算得hc=0.78
其中:
T0为消力池底部以上的总水头（m）为2.63，φ为流速系数，取0.95。
2.3.2计算跃后水深公式
hc‘=hc/2×（（1＋（8×α×q2）/（g×hc3））0.5－1）×（b1/b2）0.25
计算得hc‘得2.20m
其中：
hc‘跃后水深（m），b1消力池首端宽度（m）为13.90，b2消力池末断宽度（m）为22.00。
判断水跃型式的条件：
hc‘>ht，远离式水跃
hc‘=ht，远离式水跃
hc‘其中：
ht下游水深（m）为2.50
hc‘=2.20按构造设消力池，池深0.5m。
2.3.3池长计算
Lj=6.9×（hc‘－hc）=6.9×（2.2－0.78）=9.8m
L斜=0.5×4=2m
即取消力池池长为12m。
二稳定计算
0.1计算任务
建筑物座落在土基上，通过计算抗滑稳定安全系数，地基最大应力、最小应力、平均应力及应力大小比，验算其整体稳定性，并为地基处理提供计算依据。
0.2计算条件和依据
0.2.1计算条件
0.2.1.1建筑物级别
涵洞建筑物级别为3级。
0.2.1.2特征水位
见各部位稳定计算特征水位。
0.2.1.3土质参数
回填土容重：
湿容重19.0kN/m3；饱和容重20.5kN/m3；
内摩擦角：
水上28度；水下26度；
回填粉煤灰：
湿容重15.0kN/m3；饱和容重18.0kN/m3；
内摩擦角：
水上30度；水下28度；
摩擦系数：
第2层（淤泥质粘土及淤泥）f=0.2。
0.2.1.4稳定计算规定的安全系数
（1）沿基础底面抗滑稳定安全系数的允许值
对土基上3级建筑物抗滑稳定安全系数的允许值：
基本荷载组合：
[K]=1.25；
特殊荷载组合：
组合Ⅰ：
[K]=1.10；组合Ⅱ：
[K]=1.05。
（2）基础底面应力不均匀系数的允许值
基础底面应力不均匀系数的允许值参照《水闸设计规范》（SL265-2001）中规定采用，见表2.2.1。
表2.2.1基底应力不均匀系数的允许值
地基土质
荷载组合
基本组合
特殊组合
松软
1.50
2.00
中等坚硬
2.00
2.50
坚实
2.50
3.00
涵洞底板落在地基第②层淤泥质粘土及淤泥为松软土质，基底应力不均匀系数的允许值采用：
荷载基本组合1.50；荷载特殊组合2.00。
0.2.2设计依据
《水闸设计规范》 SL265－2001
《水工建筑物荷载设计规范》 DL 5077－1997
《建筑地基基础设计规范》 GB 50007－2002
《建筑桩基技术规范》JGJ94－94
1涵洞第二节洞身（控制段）
1.1计算过程
1.1.1荷载计算
见荷载计算表
涵洞（控制段）及上部结构自重计算表
名称
计算公式
垂直力（KN）
力臂（m）
力矩（KN.m）
启闭机房
0.2×4×13.9×25+3.3×0.18×13.9×2×22
641.29
2.65
1699.42
钢闸门
5×3×10
150.00
2.27
340.50
启闭机（含基墩、电机）
25×3+25×1.12
103.00
2.27
233.81
工作桥
（0.12×13.9×3.6+0.3×0.48×13.3×2+3.6×0.3×0.48×2+0.2×0.18×（1.7+0.67×2）×6-0.7×0.55×0.12×3）×25
284.75
2.65
754.59
排架
8.07×25
201.75
2.65
534.64
涵洞上填土
（一）
5.99×0.45×13.1×19
670.91
6.00
4025.46
涵洞上填土
（二）
5.99×2×0.5×13.1×19
1490.91
7.00
10436.38
洞上预制块护坡
6.32×0.27×13.1×25
558.85
6.00
3353.08
涵洞洞身
（（4.5×13.1-（3.6×3.35-0.25×0.25×2）×3）×3.2+（13.9×5.58-3.6×4.88×3）×3.01-（0.25×0.52+0.2×0.2）×6×5.08+（13.9×4.5-（3.6×3.35-0.25×0.25×2）×3）×0.79+（23.145+26.745）/2×2+（0.5+1）/2×0.5×13.9）×25
5498.40
4.10
22543.44
合计
9600
43921
（涵洞控制段）其他荷载计算表
工况
序号
荷载名称
计算公式
力的大小（KN）
力臂（m）
力矩（KN.m）
+
-
设计
1
洞内上游水重
3.6*3*6.47*3.4*10
2375.78
5.77
13696.39
2
洞内下游水重
3.6*3*2.01*3*10
651.24
1.00
651.24
3
上游水平水压力
0.5*10*3.9^2*13.1
996.26
1.30
1295.13
4
下游水平水压力
0.5*10*3.5^2*13.9
851.38
1.17
996.11
5
浮托力
10*（3.5+0.07）*9*13.1
4209.03
4.50
18940.64
6
渗透压力
0.5*10*0.1*9*13.1
58.95
6.00
353.70
7
小计
-5245.72
校核
8
洞内上游水重
4*3.6*6.47*3*10
2795.04
5.77
16113.41
9
洞内下游水重
3.6*2.5*2.01*3*10
542.70
1.00
542.70
10
上游水平水压力
0.5*10*4.5^2*13.1
1326.38
1.50
1989.56
11
下游水平水压力
0.5*10*3^2*13.9
625.50
1.00
625.50
12
浮托力
10*（3+0.28）*9*13.1
3867.12
4.50
17402.04
13
渗透压力
0.5*10*0.37*9*13.1
218.12
6.00
1308.69
14
小计
-3418.69
1.1.2稳定计算
（一）完建期（上下游无水）
由荷载计算可得：
作用在涵洞上总水平力：
ΣH=0KN
作用在涵洞上总竖向力：
ΣG=9600KN
对前趾O点力矩：
ΣM=43921KN·m（+）
1、偏心距计算及地基应力验算
1.1、偏心距计算
e=B/2-ΣM/ΣG=9/2－43921/9600=－0.08m
1.2、地基应力验算
σmin=ΣG/A×（1＋6e/B）
=9600/122×（1－6×0.08/9）=
kPa
σmax=ΣG/A×（1－6e/B）
=9600/122×（1＋6×0.08/9）=82.89kPa
容许承载力修正值:
[R']=[R]＋ηbγ（b-3）+ηdγ0（d-0.5）
=60＋1.0×（17.1－10）×（0.5×25/7.1－0.5）=68.95kPa
σcp=0.5×（σmax＋σmin）
=0.5×（82.89＋74.49）=77.69kPa>[R']
升级会员 