闸室稳定计算

P1=
渗透压力
P2= P3=
P4=
P1=
浮托力
P2= P3=
P4=
上游土压力
F=
F=
风压力
W=
浪压力P浪=淤泥重G22=淤积压力
P淤=
地震惯性力
地震动水压力
总计
对O点取矩垂直力 1774.5 1183.0 10055.5 5545.3 1626.6 8207.1 580.8 1910.5 5092.0 7814.1 514.7 645.1 567.5 365.0 973.4 2370.4 2035.9 396.0 140.0 280.0 10720.0
偏心距 e=B/2-M/G 364767.16 0.940252316
地基应力抗滑稳定
G/A
Pmax= （1+6e/B）
Pmin=
=G/A（16e/B）=
η= Pmax/Pmin=
1/2（Pmax+Pmin)=
满足稳定要
求
87.52464688
51.79784021 1.689735451 69.66124354
4 3.566666667 1.333333333 0.833333333 4.666666667
11.5 18.33333333
1.25 5.75 12.75 19.25 1.333333333 0.833333333 8.35 7.35 3.96 4.666666667
B 22
A
G
520.52
M 36260.1
2035.943 372.645
1663.298
弧形闸门
G18=
396
检修门
G19=
140

(完整版)闸室稳定计算2

一、根据给定相关资二、1《水闸设计规范》2《水工建筑物抗震3《水闸》水利水电三、四、1水闸等级为4级，2345678系数:基9该地基土质属岩基五、1结构自重G =γV 式中：G ——结构自重γ——砼容重，25kN/m 3；V ——结构体积汤南干渠渠首进水闸闸室稳定计算2水重式中：W ——水重标准γ'——水的容10kN/m 3B 0——闸室总净3mh ——水深(m)，l ——闸门中线3水压力式中：P ——水压力标B ——水压力计6m；其它符号意义同4浮托力式中：U 1——浮托力标V ——底板体积h ——上游或下其它符号意义同5渗透压力式中：U 2——渗透压力'W Bhlγ=21'2P Bh γ=10'()U V hB γ=+21'2U hLBγ=∆Δh ——闸室上下L ——闸室长7m；其它符号意义同上6地震惯性力式中:F i ——作用在质点i 的水平a h ——水平向设计地震加速0.25G Ei ——集中在质点i 的重力αi ——质点i 的动态分布系g ——重力加速度。

9.81m/s 27地震动水压力式中:F——单位宽度动水压力标ρw ——水体质量密度标准1kN/m 3h——计算水深， 1.8m；其它符号意义同上六、1 基地压力计算ξ——地震作用的效应折减系数，取值为F=0.65a h ξρw h 2＝ 1.03kN/mξWMAG ∑∑±=max min σi h Ei F =a G ig αξA=BL式中：——闸室基底∑G——作用在闸∑M——作用在闸矩之和(kNA——底板面积W——闸室基底B——闸底板垂L——闸底板顺2闸室抗滑稳定式中：K c——沿闸室底f——闸室基底∑H——作用在闸∑G——作用在闸2闸室抗浮稳定式中：K f——闸室抗浮∑V——作用在闸∑U——作用在闸maxminσ∑∑=HGfKC∑∑=UVKfWMAG∑∑±=maxminσ216W BL=。

水闸设计及闸室稳定计算

[附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算1.1设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m。

根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m，过闸水流流态为堰流。

汛期通过闸室的设计洪水流量Q设=1088m3/s,校核洪水流Q校=1368m3/s。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数，取为1.0；m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头；b—闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。

初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（0.2—0.3m）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数，取为1.0m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3.ε--为侧收缩系数，先假定为1.0；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。

b—闸门净宽计算结果如附表1-1，1-2（a）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m3/s。

（b）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m3/s经过计算泄洪冲砂闸净宽96m，溢流堰长度95m，设计洪水位1855.8m校核洪水位1856.30m。

闸室的稳定计算

摩擦公式：抗剪断公式：
KC
f G H
KC tg0
G C0 A H
若KC<[K]，要提高表层抗滑稳定性则需结合工程的具体情况，采取下列一种或几种抗滑措施：
（1）将闸门位置移向低水位一侧，或将水闸底板向高水位一侧加长；
（2）适当增大闸室结构尺寸；（3）增加闸室底板的齿墙深度，以提高抗滑力。（4）增加铺盖长度或在不影响防渗安全的条件下将
第六节
闸室的稳定计算、沉降校核及地基处理
一、荷载计算及荷载组合二、稳定分析三、闸基的沉降四、地基处理
一、荷载计算及荷载组合
1、荷载
作用在水闸结构上的主要荷载有自重、水重、静水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力及地震荷载等
2、荷载组合
荷载计算情况
荷载
组合
重静水扬压浪压泥沙地震
一荷载计算及荷载组合二稳定分析三闸基的沉降四地基处理作用在水闸结构上的主要荷载有自重水重静水压力扬压力浪压力泥沙压力土压力及地震荷载等荷载组合计算情况正常挡水情况基本情况设计洪水情况按检修期低水位条件或其他可能时期计算各种荷载校核洪水位情况按校核洪水位进行计算特殊情况地震情况按正常挡水位组合计算静水压力扬压力浪压力等地震烈度大于6度时考虑地震组合影响一般分为施工完建运用检修等情况进行计算土基上的闸室稳定计算应满足
Pmax
Pm in
3、沿闸室基础底面的抗滑稳定安全系数，应大于允许值，即
KC KC
4、验算闸基的整体稳定（1）在竖向荷载作用下的地基承载力（2）在竖向荷载和水平荷载共同作用下，
地基承载力核算。
2、计算方法
（1）验算闸室基底压力当结构布置及受力情况对称时

水闸闸室的稳定分析和地基处理

水闸闸室的稳定分析和地基处理闸室在运用、检修或施工期都应该是稳定的。

在运用期，闸室受到水平推力等荷载作用，有可能沿着地基面滑动（通常称为表层滑动），还可能连同一部分地基土体滑动（通常称为深层滑动）。

闸室竣工时，一般地，闸室地基表面所受的应力很大，或者应力分布很不均匀，这不但使闸室高程降低，而且会使闸基倾斜甚至断裂，地基也有可能失去稳定性。

因此，必须验算闸室的稳定性，以保证在各种情况下闸室均能安全可靠地运用。

1荷载计算及组合1.1荷载计算闸室荷载主要有以下7种（图7-44）。

1. 自重自重指闸室自身重力，包括底板、闸墩、胸墙、工作桥及桥墩、交通桥、便桥、闸门及启闭设备等的重力。

2. 水重水重指闸室范围内作用在底板上面的水体重力。

3. 水平水压力水平水压力指胸墙、闸门及闸墩侧面所受到的水平水压力。

当有钢筋混凝土铺盖时（图7-45），止水片以上的水平水压力按静水压力分布考虑；止水片以下缝内的水平水压力按下述方法计算：由于渗流区内任一点的水压力强度等于该点的静水压强（相对于下游水位）与渗透压强之和，在止水片以下的缝内水流状态可以认为是静止的，所以，缝内渗透压强处处相等，其数值即为缝底这一点（图7-45中的第7点）的渗透压强，而缝内静水压强按一般方法计算。

图 7-44 闸室荷载（第5版图7-41 图名相同）1p 、2p 、3p —水平水压力；zl p —波浪压力；G —底板重；1G —启闭机重；2G —工作桥及桥墩重；3G —胸墙重；4G —闸墩重；5G —闸门重；6G —交通桥重；1w G 、2w G —水重；b p —扬压力；fb p —浮托力；sb p —渗透压力；f F —地基反力；p h —波浪高度；z h —波浪中心线超出计算水位的高度；m L —波浪长度图 7-45 闸室上游水平水压力计算图（单位：m ）图7-45所示，已知第7点渗透压强为31.9kPa ，第8点渗透压强为30.5kPa ，通过上述计算即可获得闸室上游面各点水平水压强及其分布情况。

水闸闸室抗滑稳定可靠度校核方法探讨 (1)

第15卷第2期1998年5月工程力学EN GIN EERI NG M ECHAN ICSVol.15N o.2M ay. 1998水闸闸室抗滑稳定可靠度校核方法探讨许萍夏友明(扬州大学水利学院,扬州 225009) (扬州大学建工学院,扬州 225009)提要本文对五个已建水闸闸室抗滑稳定进行了可靠度校核,并把所得结果与安全系数法的结果相比较,表明现行设计规范不够合理,值得作进一步探讨。

关键词安全系数,可靠指标一、前言自六十年代以来,结构可靠性理论及其在各个领域中的应用得到了很大的发展。

特别是随着建筑结构设计统一标准 (GBJ68 84)、水利水电工程结构可靠度设计统一标准 (GB50199 94)和港口工程结构可靠度设计统一标准等新规范的颁布,标志着我国的工程结构设计全面地自定值设计法步入概率设计法。

这是可靠度理论在工程结构设计方面的重要应用。

致于水工结构的可靠度问题,目前国内外的研究尚局限于对重力坝的研究,而对水闸可靠性的研究尚较少,因此,本文仅对水闸闸室抗滑稳定可靠度分析方法作一些探讨。

二、闸室抗滑稳定不定性因素分析一般说来,影响闸室抗滑稳定的主要因素[1]有:闸室结构的自重,上、下游水重,水平水压力,扬压力,浪压力,泥沙压力和地震影响等,考虑到统计资料的缺乏,且本文只作可靠性分析方法具体应用的探讨,因此,在下面的校核中,只取自重、上游水位、下游水位及闸底板与地基土之间的摩擦系数作为随机变量(见图1)。

实际应用时应加上所有的主要影响,其本文收稿日期:1996年10月研究方法是相同的。

1.钢筋混凝土的容重闸室结构都是钢筋混凝土结构,闸室结构的自重与各构件的体积和容重有关,而各构件的具体体积和容重与施工队伍、施工质量有关。

所以,各构件的自重不是一个常量,而是一个随机变量。

据文献[2],不计体积的随机性,仅以容重代表自重的随机性时,均值为2.447t/m 3,其变异系数为0.025,服从正态分布。

水闸设计及闸室稳定计算

.1.1 设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节,平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大特别是伴有洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适, 因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m.根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰,堰顶高程1852.40m,过闸水流流态为堰流. 汛期通过闸室的设计洪水流量Q =1088m3/s,校核洪水流Q =1368设校m3/s.因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数,取为1.0；m ---为流量系数, 因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；ε--为侧收缩系数,先假定为1.0；H--- 位总水头,初设阶段不考虑行进流速, 即假设的堰上水头；b—闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部份共同承担,这样可减去一部份闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰.初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+ 〔0.2—0.3m〕=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位,用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量,二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时,该水位就为所求. 因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式：δ- 为淹没系数,取为 1.0m ---为流量系数, 因为是前面无坎的宽顶堰所以 m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰 m=0.3.ε--为侧收缩系数,先假定为 1.0；H--- 位总水头,初设阶段不考虑行进流速, 即假设的堰上水头. b — 闸门净宽计算结果如附表 1-1,1-2〔a 〕设计洪水情况下：洪水流量 Q=1018m 3/s.附表 1- 1 设计洪水情况下泄洪冲砂闸水力计算表〔b 〕校核洪水情况下：洪水流量 Q=1368m 3/s附表 1-2 校核洪水情况下泄洪冲砂闸水力计算表经过计算泄洪冲砂闸净宽 96m,溢流堰长度 95m,设计洪水位 1855.8m 校核洪水位 1856.30m.泄洪冲砂闸净宽为 96m,每孔取净宽 8m,边墩宽 0.8m , 中墩宽 1.0m 缝墩 1m.1.2 泄洪冲砂闸地板渗透稳定计算1〕地板渗流计算2 / 9过堰总流量〔m 3/s 〕1856.3 1251.7 118.6 1370.3实际总流量〔m 3/s 〕过闸总流量〔m 3/s 〕〔m 〕水位过堰总流量〔m 3/s 〕1018.9 实际总流量〔m 3/s 〕过闸总流量〔m 3/s>水位 <m>1855.835.1 10541、确定地基计算深度〔1〕计算Te水平投影长度L =10m,铅直投影长度S =1.5m ；0 0因为L 0 =6.67>5；所以T = 0.5 L =0.5 10=5m ；e 0所以地基不透水层的有效计算深度为 5.0m.〔2〕计算各段 Aa 阻力系数1 ：S=1.5m,T=5m ；2：L=0.75m,T=5m, S = S = 0 ；1 2L 0.7(S + S )= 1 2 = 0.15 X T3 ：S=0.5m,T=5m, = 3.1416 ；4 ：L=8.5m,S 1 =0.5m,T=5m, S 2= 0.5m ；L 0.7(S + S )= 1 2 = 1.36 X T5 ：S=0.5m,T=5m, = 3.1416 ；6 ：L=0.75m,T=5m, S = S = 0 ；1 2L 0.7(S + S )= 1 2 = 0.15 X T7 ：S=1.5m,T=5m ；<3>计算各段水头损失h i ：S.总水头损失编H =3.90m ；h = 飞；在x 飞 = 3.234列表计算各段水头损失 h i ；附表 1-3 水头损失计算表：〔4〕进出口水头损失值的修正1 进口处修正系数B 1；1B = 1.21-112 (|( T T ' ))|2 + 2 T S+ 0.059；式中 S=1.5m,T=5m,T ' =5m;代入得B 1=1.01；B 1>1 所以不用进行修正；2 出口处修正系数 B2T ' =3.5m, T=5m, S=1.5m ；B =0.857〈1.0,所以出口处要修正. 2出口段水头损失减小值为： H =0.828 根 0.857=0.710m ；编h =0.828-0.710=0.118m ；H 6=0.181+0.118=0.299〔5〕计算各角隅点的渗压水头并列表：41.3601.64 30.1000.121 50.1000.121 10.6870.828 20.1500.181 60.1500.181 70.6870.828序号飞ihi编H7i x 飞 i附表 1-5 各角隅点渗压水头h13.07 2 h22.8 91 h32.77 0 h41.13 0 h51.00 9 h60.71 0h7〔6〕绘制渗压水头分布图〔7〕闸底板水平段渗透坡降和渗流坡降的计算：1 闸底板水平段平均渗透坡降J ：x闸底板的轮廓线由 6 点至 11 点,水平投影L = 8.50m .J =H H6 11 = 1.64= 0. 193 [0.22 ~ 0.28]；xL 8.52 出口处得出逸坡降J ：出口处既 11 点至 12 点,渗透距离为S ' = 1.50m .J = H H 11 12 = 0.71 = 0.47 <[0.50 ~ 0.55]；0 S ' 1.5[J ] [J ]、 x 参见 SL265—2001 《水闸设计规 X 》所以满足允许渗透比降.1.3 泄洪冲砂闸地板抗滑稳定计算计算单元的确定根据《水闸设计规 X 》SL265——2001 闸室稳定计算宜取相邻顺水流向永久缝之间的闸段为计算单元,选取中间两孔闸室作为计算单元.附图 1-4 计算单元选取示意图：6 / 9承载力计算自重荷载：根据《水工钢筋混凝土结构学》中钢筋混凝土按线性分布荷载为25KN/m 3. 根据水闸的基本尺寸设计对其进行荷载计算.作用在水闸上的自重荷载有：底板： G = [10 根1.0 + 2 根 (0.5 根1.5 根 0.5)]根 25 = 268.75KN闸墩： G = [(0.5 根 5.4)+(0.5 根 4.5)]根10 根 25 = 1237.5KN闸门：根据《水闸》闸门为弧形露顶式 B 共 10m,所以G = K K B 0.33H H 0.42c b sHs ——设计水头；Kc ——材料系数,本工程取 1；Kb ——孔门宽度系数,本工程 Kb=0.472；H ——孔口高度；闸门： G = K K B 0.33H H 0.42 = 1.0 根 0.472 根 80.33 根 2.9 根 4. 10.42 = 4. 16(吨)c b sG=4.16×10=41.6KN工作桥,交通桥与其梁： G = 19 根 4 根 0.3根 25 + 5 根19 根 0.3根 0.5 根 25 = 926.25KN根据算出的闸门的数据参考《闸门与启闭设备》采用双吊点卷扬式6 根 37 +1 - 0 24 - 160 型启闭机,该启闭机的自重为 2.55 吨.启闭机： G=2.55*10=25.5KN根据 SL265—2001 《水闸设计规 X 》中应该选取不同的荷载组合作为不同的工况对闸室的稳定进行验算看闸室是否安全.第一种工况选为完建无水的状况附表 1-6 泄洪闸荷载计算成果表〔完建无水期〕力矩 M <KN ·M>荷载名称垂直力 M<KN>力臂 L<M>- 〔顺时针〕 5106.253712.5 2316.25926.2541.625.5 10738.35完建无水工况下的闸室稳定计算根据 SL265-2001 《水闸设计规 X 》中地基承载力公式：Pmax式中 min —完建无水期基底压力的最大和最小值,kPa ；G —作用在闸室上的全部竖向荷载, 〔包括基础底面的上的扬压力〕 KN ；M —作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板垂直于水流方向的形心轴的力矩〔kN.m 〕；A —闸室基底的面积〔m 2〕；W — 闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩〔m 3〕；地基承载力不均匀性验算公式： ν = p max [ν]pmin根据计算结果,判断是否满足要求.根据 SL265-2001 《水闸设计规 X 》野云沟河床多是漂石、卵、碎石、角石、砾砂与少量的粉土,粉砂胶结而成,所以属于中等坚实ν 取 2.0所以满足要求0.00 0.00 0.001852.50.000.00 1852.5底板闸墩工作桥交通桥闸门启闭机∑+ 〔逆时针〕0 0 ↑0.00 0.00 0.000.000.000.00 083.251 2450.450 0 2.5222 926.25 ↓第二种工况为上游为正常引水为下游无水的工况〔此工况为最不利工况〕正常当水期荷载计算与抗滑稳定验算：附图 1—5 水闸稳定计算水重作用力意图：S = 2.7 3.9 + 0.8 2.3 0.5 = 11.45m 2水水重： G = 11.45 16 10 = 1832KN附图 1-6 水闸稳定计算水平压力作用力意图：水平压力：渗透压力： W = (3.07 + 0.71)10 / 2 19 10 = 3591KN浮托力： W = (10 1 + 2 0.375) 9.5 10 = 1045KN计算结果列于表:附表 1-7 泄洪闸闸室荷载计算成果表<正常挡水期>根据 SL265-2001 《水闸设计规 X 》中地基承载力公式：Pmax式中 min —完建无水期基底压力的最大和最小值,kPa ；G —作用在闸室上的全部竖向荷载, 〔包括基础底面的上的扬压力〕 KN ；水平力 P <kN>← →力臂 <m>力矩 M0 <kNm>+〔逆时针〕－〔顺时针〕27481581.8498.8652748 1680.711067.30垂直力 M 〔kN 〕 ↓10738.3518321045359112570.35 46367934.35 荷载名称闸室水重上游水压力浮托力渗透压力合计1216.876.051.51.3 1292.851292.851.3↑M —作用在闸室上的竖向和水平荷载对于闸底板垂直于水流方向的形心轴的力矩〔kN.m〕；A —闸室基底的面积〔m2〕；W —闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩〔m3〕；地基承载力不均匀性验算公式：根据计算结果,判断是否满足要求.不均匀系数验算故满足要求.闸室基底面的抗滑稳定计算：根据SL265-2001 《水闸设计规X》中的闸室抗滑稳定计算公式：式中：f —闸室与地基的磨擦系数；由X 世儒《水闸》查表7-8.G —作用在闸室上的全部竖向荷载,kN；P —作用在闸室上的全部水平荷载,kN；根据喀拉沟渠首的不同运行工况选最不利工况〔上游为设计引水为时〕对闸室抗滑稳定进行验算.因为喀拉沟河床多是漂石、卵、碎石、角石、砾砂,再根据SL265-2001 《水闸设计规X》表f 取0.4.因为喀拉沟渠首工程水闸为3 级,根据SL265-2001 《水闸设计规X》在基本荷载工况下抗滑稳定安全系数为[K ]= 1.25 .cK = 2.45 >[K ]= 1.25 所以,满足抗滑稳定要求.c c。

水闸闸室计算

kN Fa1 左侧墙主动土压力(▽4.30～1.5) kN kN Fa2 左侧墙主动土压力(不含垂直水流向▽1.99) kN kN Fa1′ 右侧墙主动土压力(▽4.30～1.5) kN kN Fa2′ 右侧墙主动土压力(不含垂直水流向▽1.99) kN Pw Pw′ Fax1 Fax2 左侧墙静水压力（垂直水流向）右侧墙静水压力（垂直水流向）左侧墙顺水流向土压力左侧墙顺水流向土压力 kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN kpa kpa kpa 基底应力不均匀系数 η＝抗滑系数 K＝ (2)工况二：U型槽内水位0.06m，临土侧水位0.56m 项目单位
1/2*0.333*18.5*3.44^2*7.01 (0.333*18.5*3.44+2.86*8.86*0.333/2)*2.86*7.010 1/2*0.333*18.5*1.94^2*1.5 （2.86*0.333/2*8.86+18.5*1.94*0.333）*2.86*1.5 1/2*10*2.86^ *9 1/2*10*2.86^ *9 1/2*10*2.36^2*9 1/2*10*2.36^ *9 Fa×sin9° 0.436*（（8.86*2.86^2/2+1.94*18.5*2.86） +1.94^2*18.5/2）*1.15 Fa×sin9° 0.436*（（8.86*2.86^2/2+1.94*18.5*2.86） +1.94^2*18.5/2）*1.15 2.15*（2.86^2-1.94^2）*10/2 2.15*（2.86^2-1.94^2）*10/2 10*2.86*114.706 （8+11）/2*9*1.56*10
（0.333*18.5*3+0.333*2.3*8.86/2）*2.3*7.01 1/2*0.333*18.5*1.5^2*1.99 （0.333*18.5*1.5+0.333*2.3*8.86/2）*2.3*1.99 1/2*0.333*18.5*3.00^2*7.010 （0.333*18.5*3.00+0.333*2.3*8.86/2）*2.3*7.010 1/2*0.333*18.5*1.5^2*1.99 （0.333*18.5*1.5+0.333*2.30*8.86/2）*2.30*1.5 1/2*10*2.3^2*9 1/2*10*2.3^ *9 Fa×sin9° （1/2*0.436*18.5*1.5^2+0.436* （1.5*18.5*1.5+1.5^2*8.86/2））*1.25 Fa′×sin9° （1/2*0.436*18.5*1.5^2+0.436* （1.5*18.5*1.3+1.5^2*8.86/2））*1.25 2.15*2.3*2.3*10/2 2.15*2.3*2.3*10/2 10*2.3*114.706 #NAME?

讲座-6-6 闸室的稳定计算学习文档

P（%）和平均波高与H1的比值查规范得到。
• （3）判断波浪的形式 • H1≥Hk和H1≥ 时，波浪形态为深水波。 • 当H1≥Hk和H1< 时，波浪形态为浅水波。 • 当H1<Hk时，波浪形态为破碎波
• （4）破碎波浪压力计算分布
• 式中：
• Pj——计算水位处的浪压力强度，KN/m2； η——闸门底面处的浪压力强度折减系数，当 H1>1.7(hp+hz)，取η=0.5；否则η=0.6；
• 闸底计算应力应该满足一定要求才能保证闸室安全运行。《水闸设计规范》（SL265-2001）规定：
垂直水流方向，结构、受力不对称的闸室
• 当所取的闸室计算单元在垂直水流方向，结构、受力均不对称时，计算单元顺水流方向及垂直水流方向的基底压力为：
• 式中：、分别为作用在闸室基底面顺流向和垂直流向形心轴的力矩,kN.m；Wx、 Wy：分别为闸室基底面顺流向和垂直流向形心轴的截面模量,m3。
• 垫层的厚度，由底部软弱土层的承载能力确定，应满足：
• 为垫层本身的重量所产生的压力,kN/m； • 为传至垫层底部层面的附加压力；
• 条形基础：
• 矩形基础：
• 为下卧土层的允许承载力, kN/m2；
• 为扩散角，一般中粗砂地基的扩散角 =300~350，粘土地基的扩散角 =200~220。
• ——即为不同累计频率P（%）下的波高， m； Ki——闸前河底坡影响系数。
• （3）地震荷载
• 水闸抗震计算包括抗震稳定和结构抗震强度计算。对于闸室和两岸连接建筑物极其地基，应进行抗震稳定计算；各部位的结构构件应进行抗震强度计算。水闸的地震作用效应计算可采用动力法或拟静力法进行计算。

水闸渗流稳定及闸室稳定分析

水闸渗流稳定及闸室稳定分析◎ 常聪聪中交四航局港湾工程设计院有限公司摘要：水闸在水利建设中扮演着重要的角色，本文结合闸坝的具体工程实例，详细介绍了水闸渗流稳定和闸室稳定的计算原理及计算步骤，计算结果表明该项目的结构设计方案较安全但偏保守，可进一步优化方案。

本文中所涉及的相关计算可为相似工程案例提供一定的参考。

关键词：水闸；渗流；闸室稳定1.引言水闸作为一种用来调节水位、控制流量且通常水头差不超过30m的低水头水工建筑物，具备挡水和泄水的两重作用，在水利工程建设中得到广泛应用。

水闸的渗流分析和闸室的稳定分析是水闸设计中两个重要部分，国内外众多学者针对该课题做了丰富的研究。

梁佳铭[1]、王建华[2]运用可靠度理论分析了水闸安全的主要影响因素，申向东[3]分析了单孔水闸的抗滑稳定，也有众多学者结合工程实例对水闸闸室的稳定进行了计算分析[4~7]。

改进阻力系数法是计算水闸闸基渗流稳定的重要方法，适应性广，众多水闸案例以此方法为基础进行设计验算[8~10]。

学者们还将水闸渗流分析的有限元分析法和改进阻力系数法作对比[11~14]，表明两种方法在计算闸基渗流问题上均可靠，有限元分析法则更偏保守。

本文结合具体工程实例，按照现行规范[15]，对水闸的闸基渗流及闸室稳定进行了具体计算分析，对相似案例工程具有一定的借鉴与参考意义。

2.工程概况本工程案例为广东某水闸的重建方案，泄水闸闸孔孔数为12孔，单孔净宽14m，总净宽168m。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）和《渠化工程枢纽总体设计规范》（JTS 181-1-2009），枢纽按库容分等指标，为Ⅲ等中型工程，建筑物级别为4级。

正常蓄水位为35m，中墩厚2.5m，边墩厚2.0m，上游铺盖长15m，闸室长度25.5m，消力池长30m。

地质条件：工程区域地震活动性较弱，区域地质稳定性良好，工程范围内本枢纽的地层主要有第四系填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系冲洪积层（Q4al+pl）及石炭系下统大塘阶石磴子段（C1ds），中风化岩物理力学性质好，岩石强度高，分布较稳定，地基承载力较高。

水闸稳定计算书

第四章排水闸稳定及结构计算1.各排水闸概况1.1水文资料根据龙门县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：龙门中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。

河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。

根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。

根据《龙门县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。

表1.1-1 各排水闸洪水成果表1.2地质资料根据《龙门县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。

表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表1.3等级与安全系数根据《龙门县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。

土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。

表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值1.4地震烈度龙门县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。

2.主要计算公式及工况2.1闸孔净宽B 0计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：2302Hg m QB σε=（A.0.1-1）单孔闸 4001171.01s s b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε （A.0.1-2）多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 NN bZ εεε+-=)1( （A.0.1-3）4001171.01Z ZZ d b b d b b +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=ε （A.0.1-4）400000221171.01b d b b b d b b Z b Z b ++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++--=ε （A.0.1-5）4.000131.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=H h H h s s σ （A.0.1-6）式中 0B ——闸孔总宽度（m ）； Q ——过闸流量（m 3/s ）；0H ——计入行近流速水头的堰上水深（m ），在此忽略不计； g ——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）； m ——堰流流量系数，可采用0.385；ε——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；b 0——闸孔净宽（m ）；b s ——上游河道一半水深处的宽度（m ）； N ——闸孔数；Z ε——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b 0+d z ； d z ——中闸墩厚度（m ）；b ε——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b Zb d b ++20； b b ——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m ）；σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查得；hs ——由堰顶算起的下游水深（m ）。

闸室稳定计算

闸室稳定计算（1）闸室基底应力计算依据“水闸规范”当结构布置及受力情况对称时按第29页（7.3.4-1）计算。

e=B/2-∑M/∑GP max =∑G/A*(1+6*e/B)P min =∑G/A*(1-6*e/B)式中：P max --闸室基底应力的最大值；P min --闸室基底应力的最小值；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（t ）；∑M--作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（t ·m）；A--闸室基底面的面积（m 2）；B --底板沿水流方向的长度（m）。

e --偏心距设计水位273.58底板高程264.24基本资料：闸室的稳定计算钢筋砼容重为2.5t/m3，进口段底板座于强风化白垩系砂砾岩上，中等透水，承载征值300kPa，f'=1.1,C'=1.1MPa。

五级建筑物水闸稳定基本组合抗滑稳定系数不小于1.05，特殊组合不小于1.0;最大基底应力与最小基底应力之比基本组合不大于2.0，特殊组合不大于2.5。

22程264.24上游9.34备注体积计算12.5644.3*3.6*0.7+（0.4+0.8）*0.4*0.5*2*3.696.723*4*8.062.25927.06*0.4*0.80.5255*0.35*0.31.444*3*0.123.95520.4*0.4*12.36*21.97760.4*0.4*12.360.546*0.3*0.366.87.62121.8*0.27*7+0.3*0.3*0.3*8+1.98*0.12*12+0.18*0.8*83.66*5*0.1275.8160.5*18*3.6*3.6*0.65427.454441/2*9.8*9.34*9.343.1361/2*9.8*0.8*0.833.7129.8*0.8*4.3196.79380.5*9.8*9.34*4.3，承载力特滑稳定系数不小于组合不大于2.0，特47.86329.34*4.3*3.6-96.720.8*8。

(完整版)闸室稳定计算

1.50
3.29
3.30
10.87
1.50
73.50
3.30
242.55
1.50
-2.63
3.30
-8.66
1.45
6.09
3.05
18.57
1.00
64.68
0.40
25.87
1.00
8.66
-0.25
-2.17
150.40
-1.700
-255.68
2.82
22.40
-1.700
-38.08
2.82
121.18 18.05 86.74 141.24 122.70 29.11 14.25
启闭机机房
交通桥底梁端梁
桥面板汽车荷载防撞护栏
合计
5.50
3.0
16.50
-1.700
-28.05
4.00
2.31
430.00
1.0
430.00
-1.700
-731.00
4.00
60.20
1.42
25.00
1.22
（偏向下游正号）
kN/m2 kN/m2 ＜2.0
＜
100.00
kN/m2
满足要求，《水闸设计规范》P30，SL265-2001
11.50 11.50
26.57 692.30
6.00
28.67
6.10
7.48
6.35
75.06
6.40
35.84
6.80
45.73
2030.82
25.00
46.97
2.0
93.94
1.500
140.91

板涧河水库溢洪道闸室稳定计算

渠段、闸室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段组成。闸室控制段长２３ｍ，总宽３１ＩＴＩ，分为３孔，在中孔底板设两道横缝，将闸室分为３个部分，其中左右边孔均为一整体结构，中孔底板为分离式底板，采用Ｃ２５钢筋混凝土结构。闸墩顶高程上游５４４ｍ、下游５４１．２ｉｎ，边墩厚１．５Ｉｎ，中墩厚２ＩＴＩ，上游墩头为半圆
标准值按２～３ＭＰａ考虑，混凝土与微弱风化基岩摩擦系数取０．６５，抗剪断摩擦系数取０．８，抗剪断凝聚力取
０．５ＭＰａ。
２．２计算单元闸室在中孔底板设两道横缝，将该闸室分为３个部分，即两边孔和中孔底板，每个边孔包括２个闸墩，
形，下游墩头为流线形，闸底板厚２ｍ。进口为无底坎宽顶堰，堰顶高程５３０ｍ，堰上设３扇８ｍｘ６１ＴＩ弧形工作门，启闭平台高程５４１ＴＩ，布置２￣２５０ｋＮ卷扬机。检修叠梁门布置在弧形闸门上游侧，采用电动葫芦启吊。闸室采用Ｃ２５钢筋混凝土结构，边墩厚１．５ｉｎ，中墩和闸底板厚均为２Ｉｎ。墩顶部设交通桥连接两岸公路，桥宽８ｍ。闸室上游侧闸墩上设门型排
垒旦圈
溢洪道桩号０＋００００＋０２５段为闸室段，该段地面高程５４０～５７０ｍ。闸室基础位于云梦山组第二岩组石英砂岩层中，岩层产状Ｎ１５ｏ～３０ｏＥ／ＳＥ・２５ｏ～３６。，岩层倾向下游，岩性坚硬。设计闸室基础位于微风化

水闸稳定计算

（2）摩擦桩
当硬土层埋深较深时，桩只能插入到软土层的一定深度，利用桩与周围土壤的摩擦力支承上部荷载，称为摩擦桩。水闸多采用摩擦桩。
.
（四）其他方法振冲砂桩法、强夯法、高压
旋喷法、真空预压法等等。
.
回答以下问题：
1、水闸稳定分析包括哪些内容？计算公式是什么？
2、水闸地基处理有哪些方法？ 3、换土垫层进行地基处理时，砂垫层的作用
1．作用
在软土层厚度较大的地基上，桩基础是解决地基承载力不足的有效方法。设置桩基础后，能够提高地基的承载力和抗滑稳定性，减少沉陷量。
2．桩基础型式（按施工方式分）
桩基础按施工方式分为：打入混凝土预制桩和钻孔灌注混凝土桩两种。
（1）打入式预制桩
打入式预制桩一般采用钢筋混凝土桩，直径 d=0.25~0.55m。现场预制桩的长度在25~30m；工厂预制桩一般长不超过12m，便于运输。
当闸室抗滑稳定安全系数不能满足规范规定的允许安全系数时，可采取下列措施提高闸室稳定性。
(1) 适当将闸门向闸室下游一端移动布置，或将底板向上游端适当加长，充分利用闸室水重。（增加G）
(2) 改变闸室结构尺寸，增加自身重量。
•增加底板厚度时，由于其位于水下，受到水的浮力，有效重量小，不经济。
•增加闸墩厚度时，虽然增加了自重，但同时也增加了闸室前缘宽度和挡水面积，因而也同时增加了水平推力。
(5-39)
式中 f’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数，查表5—17；
C’——闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力， kPa，查表5—17
闸室稳定性的判断，要求：
土基上： KC [K土] [K土]查表5-13 岩基上： KC [K岩] [K岩]查表5-14

水闸设计及闸室稳定计算

[附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算设计资料：根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程。

根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程，过闸水流流态为堰流。

汛期通过闸室的设计洪水流量Q 设=1088m 3/s,校核洪水流Q 校=1368 m 3/s 。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： 232Hg mb Q δε=δ- 为淹没系数，取为；m ---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=； ε--为侧收缩系数，先假定为；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头； b —闸门净宽；来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。

初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（—0.3m ）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。

因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： 232Hg mb Q δε=δ- 为淹没系数，取为m ---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=.ε--为侧收缩系数，先假定为；H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。

b —闸门净宽计算结果如附表1-1，1-2（a ）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m 3/s 。

水位 (m)过闸总流量（m 3/s) 过堰总流量（m 3/s ）实际总流量（m 3/s ）1054（b ）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m 3/s水位（m ）过闸总流量（m 3/s ）过堰总流量（m 3/s ）实际总流量（m 3/s ）经过计算泄洪冲砂闸净宽96m ，溢流堰长度95m ，设计洪水位校核洪水位。

水闸稳定计算书

第四章排水闸稳定及结构计算1.各排水闸概况1.1水文资料根据龙门县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：龙门中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。

河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。

根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。

根据《龙门县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。

表1.1-1 各排水闸洪水成果表1.2地质资料根据《龙门县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。

表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表1.3等级与安全系数根据《龙门县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。

土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。

表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值1.4地震烈度龙门县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。

2.主要计算公式及工况2.1闸孔净宽B 0计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：2302Hg m QB σε=（A.0.1-1）单孔闸 4001171.01s s b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε （A.0.1-2）多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 NN bZ εεε+-=)1( （A.0.1-3）4001171.01Z ZZ d b b d b b +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=ε （A.0.1-4）40000221171.01b d b b b b b Zb Z b ++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++--=ε （A.0.1-5） 4.000131.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=H h H h s s σ （A.0.1-6）式中 0B ——闸孔总宽度（m ）； Q ——过闸流量（m 3/s ）；0H ——计入行近流速水头的堰上水深（m ），在此忽略不计； g ——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）； m ——堰流流量系数，可采用0.385；ε——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；b 0——闸孔净宽（m ）；b s ——上游河道一半水深处的宽度（m ）； N ——闸孔数；Z ε——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b 0+d z ； d z ——中闸墩厚度（m ）；b ε——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b Zb d b ++20； b b ——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m ）；σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查得；hs ——由堰顶算起的下游水深（m ）。