闸墩及底板结构计算.xls

1、边边墩墩结结构构计计算算一、计算条件边墩厚度=1m边墩顶高程=37m边墩底高程=33.8m边墩高度=3.2m底板厚度=1m常水位=36.5m墩外填土容重=20kN/m3地质提供墩外填土内摩擦角=24地质提供墩外填土粘聚力=0kPa地质提供地下水位高程=32.51m地质提供工况分析:边墩最不利荷载组合为正常蓄水位加地震工况,边墩考虑内侧静水压力作用二、荷载计算取单宽1m计算1)侧向土压力计算Pa主动土压力强度kN/m2；H填土高度(m)；土的内摩擦角()；C土的粘聚力Kpa；D等效后土的内摩擦角()；土土压压力力计计算算表表粘聚力(kPa)填土内摩擦角（）等效后内摩擦角（）D回填土容重(kN/m

2、2)主动土压力系数ka填土高度(m)02424200.653.2土压力r0力臂(m)弯矩(kN.m)43.191.21.06755.282)内侧静水压力计算)245(DatgK2aaH KP水水压压力力计计算算表表底板高程正常水位水头H(m)水容重(kN/m3)水压力(kN)力臂(m)33.836.52.710.0036.450.93)地震荷载(地震力的荷载分项系数均取1.0)(1)水平地震惯性力Fi=ahGEii/gKNah水平向设计地震加速度代表值；0.20gm2/s(地质报告提供)地震作用的校应折减系数；0.25Gei集中在质点i的的重力作用标准值；KNi质点动态分布系数；g重力加速度。

3、9.81m2/s自重标准值重心相对与底板底高度动态分布系数短边动态分布系数长边闸墩高度质点动态分布系数Gei(kN)iminimaxH(m)i80.02.60123.201.8(2)地震动土压力地震动土压力取静土压力的10%静土压力计算H(m)t(kN/m3)t静止土压力F0动土压力F对边墩底部取矩(kN.m)3.2202460.756.086.48三、内力计算边墩底部总弯矩(kN.m)结构重要性系数r0弯矩设计值(kN.m)水平力合力(kN)47.800.90.0020.06混凝土的受剪承载力Vc=0.07fcbh002021KHFtttKsin10221HPb(mm)h(mm)c(mm)h

4、0(mm)Vc(kN)1000100050950831.25边墩的受剪承载力大于所承受的水平力之合,说明边墩的截面抗满足规范要求.MA(kN.m)sAs(mm2)最小配筋率As(mm2)80.610.0090.0093301425实配钢筋520,钢筋面积1570mm2P(kN/m2)26.99荷载分项系数弯矩(kN.m)132.81水平地震惯性力力臂弯矩Fi(kN)L(m)M(kN.m)7.32.6018.9(地质报告提供)边边墩墩结结构构计计算算一、计算条件边墩厚度=1m边墩顶高程=37m边墩底高程=33.8m边墩高度=3.2m底板厚度=1m常水位=36.5m墩外填土容重=20kN/m3地质

5、提供墩外填土内摩擦角=24地质提供墩外填土粘聚力=0kPa地质提供地下水位高程=32.51m地质提供工况分析:边墩最不利荷载组合为正常蓄水位加地震工况,边墩考虑内侧静水压力作用二、荷载计算取单宽1m计算1)侧向土压力计算Pa主动土压力强度kN/m2；H填土高度(m)；土的内摩擦角()；C土的粘聚力Kpa；D等效后土的内摩擦角()；土土压压力力计计算算表表粘聚力(kPa)填土内摩擦角（）等效后内摩擦角（）D回填土容重(kN/m2)主动土压力系数ka填土高度(m)02424200.653.2土压力荷载分项系数力臂(m)弯矩(kN.m)43.191.21.06666666755.282)内侧静水压力

6、计算)245(DatgK2aaH KP水水压压力力计计算算表表底板高程正常水位水头H(m)水容重(kN/m3)水压力(kN)力臂(m)33.836.52.710.0036.450.93)地震荷载(地震力的荷载分项系数均取1.0)(1)水平地震惯性力Fi=ahGEii/gKNah水平向设计地震加速度代表值；0.20gm2/s(地质报告提供)地震作用的校应折减系数；0.25Gei集中在质点i的的重力作用标准值；KNi质点动态分布系数；g重力加速度。9.81m2/s自重标准值重心相对与底板底高度动态分布系数短边动态分布系数长边闸墩高度质点动态分布系数Gei(kN)iminimaxH(m)i80.02

7、.60123.201.8(2)地震动土压力地震动土压力取静土压力的10%静土压力计算H(m)t(kN/m3)t静止土压力F0动土压力F对边墩底部取矩(kN.m)3.2202460.756.086.48三、内力计算边墩底部总弯矩(kN.m)结构重要性系数设计状况系数弯矩设计值(kN.m)水平力合力(kN)47.800.90.8536.5720.06混凝土的受剪承载力Vc=0.07fcbh002021KHFtttKsin10221HPb(mm)h(mm)c(mm)h0(mm)Vc(kN)1000100050950831.25边墩的受剪承载力大于所承受的水平力之合,说明边墩的截面抗满足规范要求.MA

8、(kN.m)sAs(mm2)最小配筋率As(mm2)80.610.0090.0093301425实配钢筋520,钢筋面积1570mm2P(kN/m2)26.99荷载分项系数弯矩(kN.m)132.81水平地震惯性力荷载分项系数力臂弯矩Fi(kN)L(m)M(kN.m)7.312.6018.9(地质报告提供)弹弹性性地地基基梁梁荷荷载载计计算算工况：正常蓄水位+地震1、设计荷载计算闸室各部分荷载计算值（单位：kN）名称工作门上游段工作门下游段计算式计算值计算式计算值底板自重6.35*16*25+(0.5+1)*1/2*16*1*252840kN 4.65*16*25+(0.5+1)*1/2*16

9、*1*252160kN中墩自重2.95*6.35*1*2*25937kN2.95*4.65*1*2*25685.875边墩自重2.95*6.35*1*2*25937kN2.95*4.65*1*2*25685.875闸墩顶盖板16.35*0.25*16*256354.65*0.25*16*25465闸门自重70kN启闭力200kN渗透压力232kN217kN不平衡剪力5580kN4484kN2、不平衡剪力分配一般对应于底板部分承担不平衡剪力约为总不平衡剪力的10%，闸墩为90%。底板分配的不平衡剪力为5580kN10%=558.0kN每个中墩分配的不平衡剪力为94590%1.0/(21.0+2*

10、1.2)=917.1kN每个边墩分配的不平衡剪力为94590%1.2/(21.0+2*1.2)=1100.6kN3、底板荷载计算（1）上游段（长6.6m，取板带宽1m计算）匀布荷载不平衡剪力产生的荷载为6.00kN/m水重产生的荷载为21.00kN/m平均渗透压力为9.34kN/m底板重产生的荷载为#VALUE!q=21-1.01-9.34=10.64kN/m1.146.65.9435.36.61455285.483.131.146.62512以上除底板重外的匀布荷载总和为10.64kN中墩上集中荷载计算不平衡剪力产生的荷载为138.96kN工作门前上游段检修闸门及埋件、砼盖板、闸房及启闭机等

11、共重为#REF!两个中墩承受2/3，两个边墩承受1/3（按桥跨跨长比例计算）。上游每个中墩自重为1426/2=713kN.在闸墩宽度内没有水重,但在上述匀布荷载计算中,P1=#REF!边墩上集中荷载计算不平衡剪力产生的荷载为166.75kNP2=#REF!（2）下游段（宽5.4m，取板带宽1m计算）匀布荷载不平衡剪力产生的荷载为7.33kN/m水重产生的荷载为0.0kN/m平均渗透压力为6.87kN/m底板重产生的荷载为16.05kN/mq=-1.24-6.87=-8.11kN/m以上除底板重外的匀布荷载总和为-8.11kN/m根据水闸设计规范P217，当不计底板自重时作用在基底上的均布荷载为

12、负值时应计及底板自重的影响，计及的百分数以使作用在基底面上的均布荷载值等于0为限底确定；则作用在基底上的均布荷载为0kN/m。中墩上集中荷载计算不平衡剪力产生的荷载为#工作门后下游段工作闸门及埋件、砼盖板、闸房及启闭机等共重为#REF!两个中墩承受2/3，两个边墩承受1/3（按桥跨跨长比例计算）。每个中墩自重为6.65.1930.12131.296.62/142626.63284.6491.144.55.941.144.520894.55.1938.02118.356.62/114026.63184.6496.62.232285.489.81166/2=583kN。P1=#REF!边墩上集中荷

13、载计算不平衡剪力产生的荷载为#P2=#REF!4、边荷载计算（1）回填土自重产生的边荷载将边荷载转换为若干个集中荷载进行计算，变换的原则如下图，从地基梁的中心O点算起，在L2L范围内，每个集中力所对应的分布边荷载宽度取0.1L；在2L3L范围内，每个集中力所对应的分布边荷载宽度取0.2L；在3L以外的边荷载对梁内力的影响很小，可忽略不计。上游段（宽6.6m，取板带宽1m计算）左右岸0.1L=0.705m填土容重 r=20kN/m3土条中心距板边距离0.05L0.15L0.25L0.35L0.45L0.55L0.65L0.35m1.06m1.76m2.47m3.17m3.88m4.58m荷载P1

14、P2P3P4P5P6P7106kN99kN90kN80kN71kN61kN52kN83.354.52/116624.53225.66217.174.62/318724.6314.22254.52.2324、回填土侧向土压力产生弯矩由闸墩结构计算得侧土压力及地震力对边墩底产生的弯矩为120.26kN.m5、柔度指数式中E0地基的变形模量；Eh砼弹性模量；l底板计算长度；h底板计算高度L(m)E0(N/mm2)E(N/mm2)h(m)t303hlEEt7.0532800010.35采用理正岩土力学弹性地基梁法计算底板配筋备注稳定计算表5.66kN/m8.110.75L0.85L0.95L1.15L

15、5.29m5.99m6.70m8.11mP8P9P10P1143kN33kN24kN10kN将边荷载转换为若干个集中荷载进行计算，变换的原则如下图，从地基梁的中心O点算起，在昌平区温榆河支流中直渠治理 工工 程程项 目 建 议 书 代 可 研 设设计计阶阶段段水 工 专专 业业出 口 排 水 闸 闸 室 稳 定 计计 算算 书书 审 查 日 期年 月 日 校 核 日 期年 月 日 计 算 日 期年 月 日一一、荷荷载载组组合合表表荷载组合工况序号计算工况荷载备注自重水重静水压力扬压力浪压力地震惯性力地震动水压力基本组合1完建工况闸室无水 无地下水2正常蓄水位情况 闸前水位40.5m,闸后水位3

16、8.4m特殊组合1正常水位+地震闸前水位40.5m，闸后水位38.4m2校核洪水位闸前水位40.5m，闸后水位41.72m八八、各各工工况况计计算算成成果果汇汇总总表表荷载组合工况序号工况名称竖向荷载总和弯矩总和地基承应力(kPa)max/min允许值抗滑安全系数Kc抗滑安全系数允许值Kc(kN)(kN.m)maxmin基本组合1完建工况 10667.8-347.964.162.01.032.02正常水位工况10731.05.463.463.41.002.018.31.1特殊组合1校核水位 13573.0857.282.877.71.072.515.51.02正常水位+地震10452.5460

17、1.375.448.21.562.54.11.0二二、基基本本荷荷载载计计算算第第一一部部分分闸闸室室部部分分备注一一基基本本资资料料A材材料料资资料料序号名称数值单位1钢筋混凝土容重25.00kN/m3闸墩、屋顶、盖板2水的容重10.00kN/m3B尺尺寸寸资资料料序号名称数值单位备注1闸底板长度12.00m顺水流方向2闸底板宽度14.10m垂直水流方向3闸底板厚度1.00m4闸齿墙深度0.70m从底板底算起5闸齿墙宽度0.50m6闸齿墙个数2个前后7闸室底板高程38.40m8闸齿底高程36.70m9边墩顶高程42.72m10边墩长度12.00m11中墩顶高程42.72m12中墩长度12.0

18、0m13中墩宽度1.00m14中墩个数2个2个中墩15边墩宽度0.8m16边墩个数2个2个边墩17闸墩上部盖板1长度4.93m18闸墩上部盖板1宽度10.50m19闸墩上部盖板1厚度0.30m20闸墩上部盖板2长度0.87m21闸墩上部盖板2宽度10.50m22闸墩上部盖板2厚度0.30m23闸墩上部盖板3长度4.60m24闸墩上部盖板3宽度10.50m25闸墩上部盖板3厚度0.30m26工作闸门启闭机数量3台27工作闸门数量3孔28检修闸门数量1套29检修闸门启闭机数量1台二二荷荷载载计计算算序号项目数值单位1闸底板自重4600kN包括齿墙2中墩自重1296kN单个3边墩自重1036.8kN

19、单个4闸墩上部盖板1自重388.2kN5闸墩上部盖板2自重68.5kN6闸墩上部盖板3自重362.3kN7工作闸门自重70kN/孔8单孔检修闸门自重60kN9工作门启闭机自重30kN/台10检修闸门启闭机自重10kN单个第第二二部部分分 水水压压力力计计算算一一基基本本资资料料序号名称数值单位1中直渠正常蓄水位40.50m2正常蓄水位对应下游水位38.40m3中直渠50年校核洪水位40.75m4校核洪水位时对应的下游水位40.54m5北沙河50年一遇洪水位41.72m6对应的中直渠水位40.50m7闸底板高程38.40m8闸室长度12.00m9闸孔宽3.50m10闸孔数量3.00个11工作闸门

20、上游长度16.60m见图纸12工作闸门下游长度25.40m见图纸二二荷荷载载计计算算序号项目数值单位(一)中直渠正常蓄水位40.5北沙河正常水位38.401上游静水压力P静正231.5kN2下游静水压力P静正下0.0kN3闸门下游水重0.0kN4闸门上游水重1455.3kN(二)北沙河50年一遇洪水位41.72,中直渠正常水位40.501闸上静水压力231.5kN2闸下静水压力578.7kN3闸上游水重1455.3kN4闸下游水重1882.4kN4正常蓄水位对应浮托力W正常1692.0kN三三、浪浪压压力力计计算算1、平均波高和平均波周期按莆田试验公式计算：（水闸设计规范P70）hm平均波高（

21、m）；v0计算风速（m/s）；D风区长度（m）,可采用水闸前沿水面宽度的5倍；Hm风区内的平均水深（m）；Tm平均波周期(s)；正常水位时gv0（m/s）水面宽度B(m)DHm（m）hm（m）Tm（s）9.825211052.1000.1401.66350年校核水位gv0（m/s）水面宽度B(m)DHm（m）hm（m）Tm（s）9.82522.21112.3500.1441.6862、波列累积频率计算查水闸设计规范P71表E.0.1-1 p值水闸级别为4级，波列累积上频率为10%。3、波高hp计算查水闸设计规范P71表E.0.1-2 正常蓄水位hm/Hmhp/hmhmhp0.11.650.14

22、00.23150年校核洪水位hm/Hmhp/hmhmhp0.11.650.1440.2384、平均波长Lm计算7.02045.0207.020207.013.00018.07.013.0vgHthvgDthvgHthvghmmm5.02009.13vghvgTmmLm平均波长（m）；H闸前水深（m）；正常蓄水位H（m）Tm（s）gLm（m）2.1001.6639.84.364.3050校核洪水位H（m）Tm（s）gLm（m）2.3501.6869.85.714.395、使波浪破碎的临界水深Hk及波浪中心线超出计算水位的高度hz计算正常蓄水位LmhpHHkhz4.360.2312.10.2410

23、.03950校核洪水位LmhpHHkhz5.710.2382.350.2440.0316、浪压力计算由HHk，HLm/2此时采用以下公式计算浪压力：中直渠正常蓄水位P1Lmhphz2.944.36100.2310.039北沙河50校核洪水位P1Lmhphz3.855.71100.2380.031mmmLHthgTL222mmLHthg T222pmpmmkhLhLLH22ln4mmpzLHcthLhh22)(411zpmhhLPmmLHthg T222四四、渗渗透透压压力力计计算算水力计算手册P468采用折线比例法计算渗压水头Hi闸底板始端及末端的渗压水头；H上下游水位差；L经折算后的地下轮廓

24、线的总长度；Si自i点开始沿地下轮廓线至下游逸出点的折算长度；LH包括水平的和与水平线夹角小于或等于45的地下轮廓线长度；LV包括垂直的和与水平线的夹角大于45的地下轮廓线长度；m修正系数取m=1.31.7；H上下游水位差；中中直直渠渠常常水水位位19.0,19.0,北北沙沙河河无无水水上游水位 下游水位H底板高程S闸底板前S闸底板后LH闸底板前40.538.42.138.418.836.6028.591.38H闸底板后闸底板宽B闸底板长L水容重H前H闸后渗透压力U 浮托力V0.4814.1121013.8344.849 1580.6090中中直直渠渠常常水水位位40.5,40.5,北北沙沙河

25、河水水5050年年水水位位41.72(41.72(由由下下游游向向上上游游逸逸出出)上游水位 下游水位H底板高程S闸底板前S闸底板后LH闸底板前40.541.721.2238.415.3628.0928.590.66H闸底板后闸底板宽B闸底板长L水容重H前H闸后渗透压力U 浮托力V1.2014.112106.5548860.786621.05245.2HLSHiiVHmLLL22202chgqhcE22202chgqhcE五五、采采用用拟拟静静力力法法计计算算水水平平地地震震力力Fi=ahGEii/gKN底板厚1.00mah水平向设计地震加速度代表值0.2gm2/sP12闸墩高3.16m 地震

26、作用的校应折减系数0.25P15盖板厚0.30mGei 集中在质点i的的重力作用标准值KNP15齿深0.70mi 质点动态分布系数P29闸室宽14.10mg 重力加速度9.81m2/s闸门高度2.50m由由自自重重引引起起的的地地震震力力计计算算第一部分水平地震力计算自重标准值重心相对与底板底高度动态分布系数短边动态分布系数长边闸墩（房屋)高度质点动态分布系数水平地震惯性力对0点取距弯矩序号名称GeiiminimaxiFiLMKNmmKNmKN-m1闸底板自重4600.10.50124.321.0230.00.5115.02中墩自重2592.03.16124.321.7224.43.16709

27、.13边墩自重2073.63.16124.321.7179.53.16567.34闸墩上部盖板自重819.05.47124.322.3116.05.47634.55工作闸门自重210.02.25124.321.516.02.2535.96单孔检修闸门自重60.02.25124.321.54.62.2510.37启闭机架桥自重547.57.47244.305.5149.97.471119.5合计920.33191.6六六、采采用用拟拟静静力力法法计计算算水水平平动动水水压压力力计算依据 SL203-97 P23单位宽度坝面的总地震动水压力作用在水面以下0.54H0处，其代表值F0应F0=0.65

28、hwH02h水平向设计地震加速度取0.2g,g=9.81 m2/s；地震作用效应折减系数，无特殊规定取0.25；w水体质量密度标准值；H0上游正常水深；地地震震动动水水压压力力计计算算表表hw H0F0闸室宽B闸室数量总动水压力作用点m2/skN/m3mkNmkN1.960.259.812.1013.793.503.00144.831.13七七、稳稳定定计计算算1）抗抗滑滑稳稳定定计计算算f坝体砼与坝基接触面的抗剪摩擦系数f2=0.4；（取地质报告的值）K按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；W作用于坝体上全部荷载对滑动平面的法向分力值,kN；P作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分力值,kN；2

29、 2）基基底底应应力力计计算算W作用在建筑物上的全部竖向荷载，kN；M全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向形心轴的力矩，kN.m；B底板的宽度(垂直水流方向)，m；L闸室底板的长度(顺水流方向)。(一一)完完建建期期计计算算序号荷载名称荷载大小及方向力臂(m)荷载弯矩(对中心点取矩)水平竖直正负负正1闸底板自重4600.10.00.002中墩自重2592.00.00.003边墩自重2073.60.00.004闸墩上部盖板1自重388.23.51372.425闸墩上部盖板2自重68.50.1711.306闸墩上部盖板3自重362.33.701340.337胸墙重133.10.2533.2

30、78启闭机自重180.01.0187.49工作闸门自重210.01.0218.610单孔检修闸门自重60.00.848.010667.81431.721779.59P0 0G1066810668M(347.86)(347.86)闸室长度L=12 m闸室宽度B=14.1 m闸底板面积A=169.2 m2max=64.08kPamin=62.02kPa=1.03满足要求2maxmin6BLMBLWPWfKc(二二)正正常常水水位位工工况况计计算算(闸闸前前40.5,40.5,闸闸后后38.4m)38.4m)序号荷载名称荷载大小及方向力臂(m)荷载弯矩(对中心点取矩)水平竖直正负负正1闸底板自重46

31、00.10.00.002中墩自重2592.00.00.003边墩自重2073.60.00.004闸墩上部盖板1自重388.23.51372.425闸墩上部盖板2自重68.50.1711.306闸墩上部盖板3自重362.33.701340.337胸墙重411.60.25102.908启闭机自重90.01.093.79工作闸门自重210.01.0218.610单孔检修闸门自重60.00.848.011闸上游水重1455.32.53638.2512闸下游水重0.03.50.013浪压力2.942.46.9214闸上游静水压力231.51.4324.1415闸下游静水压力0.00.00.0016渗透压

32、力1580.62.03161.217浮托力0.00.0234.46801580.61 12311.65161.56965156.20P234.468234.468G1073110731M5.45.4闸室长度L=12 m闸室宽度B=14.1 m闸底板面积A=169.2 m2Kc=18.31max=63.44kPamin=63.4kPa=1.00满足要求(三三)正正常常水水位位+地地震震工工况况计计算算(闸闸前前40.50,40.50,闸闸后后38.40m)38.40m)序号荷载名称荷载大小及方向力臂(m)荷载弯矩(对中心点取矩)水平竖直正负负正1闸底板自重4600.10.00.002中墩自重25

33、92.00.00.003边墩自重2073.60.00.004闸墩上部盖板1自重388.23.51372.425闸墩上部盖板2自重68.50.1711.306闸墩上部盖板3自重362.33.701340.337胸墙重133.10.2533.278启闭机自重90.01.093.79工作闸门自重210.01.0218.610单孔检修闸门自重60.00.848.011闸上游水重1455.33.44948.0212闸下游水重0.03.50.013浪压力2.942.46.9214闸上游静水压力231.51.4324.1415闸下游静水压力0.00.00.0016渗透压力1580.62.03161.217浮托力0.018地震动水压力144.831.1164.2319水平地震惯性力920.3213191.581154.79144.83 1580.60912033.19757.535156.20P10101