船闸闸室结构分析PPT教学课件
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1、抗浮稳定性 Kf＝V/U
2、结构计算
闸墙：按照偏心受压构件核算截面强度－配置钢筋
底板：地基反力－底板内力－强度校核－配置钢筋
（1）地基模型 A文克尔模型：
1)压力强度P只与该点地基沉降y成正比； 2)不能考虑边载对底板内力的影响 ； 3)仅在压缩层厚度小于0.25L（l 闸底板半宽）的情况下采用。
–X1 –X2 –X3 –X4 –X5+ΣV=0
边荷载说明： 1）在基坑底面以上时：取为三角形分布; 在原地面上，据填土外 形取梯形或矩形分布。 2）边荷载不直接作用在梁上，它对链杆的变位作用仅是使地基
产生沉降。可将每一段边载用集中力表示，放在△kp中考虑。
3）边荷载影响范围为（1-1.5）L,它作用产生的弯矩在设计中计 入数通常根据地基性质来考虑。
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X1δ11＋X2δ12＋X3δ13＋X4δ14＋X5δ15－y0＋△1p＝0 X1δ21＋X2δ22＋X3δ23＋X4δ24＋X5δ25－y0＋△2p＝0 X1δ31＋X2δ32＋X3δ33＋X4δ34＋X5δ35－y0＋△3p＝0 X1δ41＋X2δ42＋X3δ43＋X4δ44＋X5δ45－y0＋△4p＝0 X1δ51＋X2δ52＋X3δ53＋X4δ54＋X5δ55－y0＋△5p＝0
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（3）抗倾稳定性
k0
MR M0
（4）地基承载力
m mianxN B(16Be)
1）控制应力不均匀：砂性土地基：m=σmax/ σmin <5 粘性土地基：m=σmax/ σmin <3
2）容许承载力： a 按照工程技术规范确定； b 按照塑性区深度确定： c 按照极限承载力公式确定。
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理正岩土计算软件演示
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应力不应超过材料容许应力；
任一斜截面的主拉应力均应小于材料的容许抗拉应力。
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（2）. 扶壁式闸墙 扶壁式闸墙强度计算包括立板、肋板、内底板、
趾板等四个部分。 （1）趾板按固定在立板上悬臂板计算； （2）肋板按固定在底板上悬臂板计算； （3）多肋扶壁的立板、内底板在距立板与底板交线 1.5l（l为肋板间距）区段内，按三边固定一边简支的 双向板计算，在1.5l以外的区段按 连续板计算； （4）肋板与立板、肋板与底板的 连接按轴心受拉构件计算。
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（3）悬臂式闸墙 无滑移稳定和渗流稳定，需验算地基承载力和
沉降和抗浮稳定性。 1）闸墙：按照偏心受压构件计算。 2）闸室底板： 地基反力要满足条件； 当闸室宽度和闸墙很高时，可按弹 性地基粱计算反力； 地基反力求得后，可按嵌入闸墙的 悬臂梁核算截面强度。
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（1）渗透稳定性 特点？荷载组合？
闸室承受双向渗流作用，按照检修情况进行验算。
（2）抗滑稳定性 1）土基上： f的取值，在混凝土底板和土基的不同：
kc
f V H
f tg c
n
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2）岩基上： 抗剪强度计算公式 ：
kc
f V H
抗剪断强度计算公式： 如果抗滑不满足要求?
kcfV H cA
闸底加设横撑；闸墙下设齿墙；降低填土高度；换填摩擦系数大的砂土。
（4）分离式闸室的底板计算 简化方法：
假定闸墙下底板和中间底板地基反力成直线分布 链接处地基反力相等 链接处只传递水平和垂直力，不传递弯矩
M(1q)b22
b22
3
0
Vp(1q)bb22 0
求出σ1、σ2
地基反力
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三、整体式闸室计算 需要验算抗浮稳定和地基沉降。
C有限深度的理想弹性体 1)根据土层分布确定可压缩层深度, 用有限深弹性体假定计算;
2)一般认为当可压缩层厚度小于3L，而大于0.4L时，采用有限 压缩层假定计算较为合适。
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(2) 弹性地基梁计算方法 郭氏法:用幂级数形式表示地基反力，导出基础梁基 本方程，近似求解。 有限元方法:弹性力学中的有限单元法。 链杆法:将基础梁与地基的连续接触用链杆代替，将 基础梁变为弹性支座上的连续梁，用结构力学知识 求解。链杆数目根据计算精度选10-15。
•
第三节 船闸闸室结构计算
一、船闸结构型式
（1）整体式闸室结构适用于水头较大、闸墙较高、对抗震要
求较高、地基较差或具有软弱夹层的情况。不需要考虑滑移和 渗流问题。可适应不均匀沉降，但会产生附加应力。可在底板 设置临时施工缝，闸墙稳定后封缝。
反拱底板适于早期固结的砂性土地基。
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（5）沉降计算 分计层算总深和度法 取（ z /e-cp曲0.2线法），Smse1 1iee1i2i hi
2、闸室结构应力计算
（1）重力式闸墙
通常按悬臂粱式计算
边界点的垂直正应力：
y
N6M b b2
•σy
边界点剪应力、水平正应力和主应力
可根据平衡条件计算。
沿闸墙不同高度截面计算，最大或最小
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B半无限理想弹性体模型： 1) 假定地基为均匀各向同性半无限理想弹性体，用弹性理论
计算地基变形； 2)用变形模量E0和泊松比μ0来表征地基土壤的特性； 3)可以考虑边载作用； 4)但实际地基很少是均质的连续弹性体，只应力水平较低时， 才反映实际情况; 5)当可压缩层厚度大于3L时，按半无限理想弹性体进行计算。
（2）分离式闸室 a重力式浆砌条(块)石 b衡重式浆砌条(块)石 c悬臂式闸室 d扶壁式闸墙 。。。
透水闸底：节省投资材料。闸墙底打板桩；闸底设置反滤 层，设置纵横格梁。 不透水闸底：一般为双铰底板。不存在渗流问题，不传递 弯矩。适于细砂粉砂地基。
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二、分离式闸室的计算 1、地基计算
2、结构计算
闸墙：按照偏心受压构件核算截面强度－配置钢筋
底板：地基反力－底板内力－强度校核－配置钢筋
（1）地基模型 A文克尔模型：
1)压力强度P只与该点地基沉降y成正比； 2)不能考虑边载对底板内力的影响 ； 3)仅在压缩层厚度小于0.25L（l 闸底板半宽）的情况下采用。
–X1 –X2 –X3 –X4 –X5+ΣV=0
边荷载说明： 1）在基坑底面以上时：取为三角形分布; 在原地面上，据填土外 形取梯形或矩形分布。 2）边荷载不直接作用在梁上，它对链杆的变位作用仅是使地基
产生沉降。可将每一段边载用集中力表示，放在△kp中考虑。
3）边荷载影响范围为（1-1.5）L,它作用产生的弯矩在设计中计 入数通常根据地基性质来考虑。
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X1δ11＋X2δ12＋X3δ13＋X4δ14＋X5δ15－y0＋△1p＝0 X1δ21＋X2δ22＋X3δ23＋X4δ24＋X5δ25－y0＋△2p＝0 X1δ31＋X2δ32＋X3δ33＋X4δ34＋X5δ35－y0＋△3p＝0 X1δ41＋X2δ42＋X3δ43＋X4δ44＋X5δ45－y0＋△4p＝0 X1δ51＋X2δ52＋X3δ53＋X4δ54＋X5δ55－y0＋△5p＝0
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（3）抗倾稳定性
k0
MR M0
（4）地基承载力
m mianxN B(16Be)
1）控制应力不均匀：砂性土地基：m=σmax/ σmin <5 粘性土地基：m=σmax/ σmin <3
2）容许承载力： a 按照工程技术规范确定； b 按照塑性区深度确定： c 按照极限承载力公式确定。
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应力不应超过材料容许应力；
任一斜截面的主拉应力均应小于材料的容许抗拉应力。
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（2）. 扶壁式闸墙 扶壁式闸墙强度计算包括立板、肋板、内底板、
趾板等四个部分。 （1）趾板按固定在立板上悬臂板计算； （2）肋板按固定在底板上悬臂板计算； （3）多肋扶壁的立板、内底板在距立板与底板交线 1.5l（l为肋板间距）区段内，按三边固定一边简支的 双向板计算，在1.5l以外的区段按 连续板计算； （4）肋板与立板、肋板与底板的 连接按轴心受拉构件计算。
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（3）悬臂式闸墙 无滑移稳定和渗流稳定，需验算地基承载力和
沉降和抗浮稳定性。 1）闸墙：按照偏心受压构件计算。 2）闸室底板： 地基反力要满足条件； 当闸室宽度和闸墙很高时，可按弹 性地基粱计算反力； 地基反力求得后，可按嵌入闸墙的 悬臂梁核算截面强度。
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（1）渗透稳定性 特点？荷载组合？
闸室承受双向渗流作用，按照检修情况进行验算。
（2）抗滑稳定性 1）土基上： f的取值，在混凝土底板和土基的不同：
kc
f V H
f tg c
n
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2）岩基上： 抗剪强度计算公式 ：
kc
f V H
抗剪断强度计算公式： 如果抗滑不满足要求?
kcfV H cA
闸底加设横撑；闸墙下设齿墙；降低填土高度；换填摩擦系数大的砂土。
（4）分离式闸室的底板计算 简化方法：
假定闸墙下底板和中间底板地基反力成直线分布 链接处地基反力相等 链接处只传递水平和垂直力，不传递弯矩
M(1q)b22
b22
3
0
Vp(1q)bb22 0
求出σ1、σ2
地基反力
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三、整体式闸室计算 需要验算抗浮稳定和地基沉降。
C有限深度的理想弹性体 1)根据土层分布确定可压缩层深度, 用有限深弹性体假定计算;
2)一般认为当可压缩层厚度小于3L，而大于0.4L时，采用有限 压缩层假定计算较为合适。
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(2) 弹性地基梁计算方法 郭氏法:用幂级数形式表示地基反力，导出基础梁基 本方程，近似求解。 有限元方法:弹性力学中的有限单元法。 链杆法:将基础梁与地基的连续接触用链杆代替，将 基础梁变为弹性支座上的连续梁，用结构力学知识 求解。链杆数目根据计算精度选10-15。
•
第三节 船闸闸室结构计算
一、船闸结构型式
（1）整体式闸室结构适用于水头较大、闸墙较高、对抗震要
求较高、地基较差或具有软弱夹层的情况。不需要考虑滑移和 渗流问题。可适应不均匀沉降，但会产生附加应力。可在底板 设置临时施工缝，闸墙稳定后封缝。
反拱底板适于早期固结的砂性土地基。
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（5）沉降计算 分计层算总深和度法 取（ z /e-cp曲0.2线法），Smse1 1iee1i2i hi
2、闸室结构应力计算
（1）重力式闸墙
通常按悬臂粱式计算
边界点的垂直正应力：
y
N6M b b2
•σy
边界点剪应力、水平正应力和主应力
可根据平衡条件计算。
沿闸墙不同高度截面计算，最大或最小
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B半无限理想弹性体模型： 1) 假定地基为均匀各向同性半无限理想弹性体，用弹性理论
计算地基变形； 2)用变形模量E0和泊松比μ0来表征地基土壤的特性； 3)可以考虑边载作用； 4)但实际地基很少是均质的连续弹性体，只应力水平较低时， 才反映实际情况; 5)当可压缩层厚度大于3L时，按半无限理想弹性体进行计算。
（2）分离式闸室 a重力式浆砌条(块)石 b衡重式浆砌条(块)石 c悬臂式闸室 d扶壁式闸墙 。。。
透水闸底：节省投资材料。闸墙底打板桩；闸底设置反滤 层，设置纵横格梁。 不透水闸底：一般为双铰底板。不存在渗流问题，不传递 弯矩。适于细砂粉砂地基。
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二、分离式闸室的计算 1、地基计算