水闸稳定计算

　　重庆韦韦工作室韦韦编制2019/9/300:412019/9/300:41一、输入参数　上游水位………………………H上=1301m　水闸级别………………………3　底板高程……………………H上底=1292.5　重力加速度……………………g=9.81　下游水位………………………H上=1292m　水容重……………γ水=10　下游底高程…………………H下底=1292m　计算风速…………………V0=34m/s　风区长度…………………D=700m　风区内的平均水深……Hm=8.5m二、计算过程1、平均波高和平均波周期可按莆田试验站公式计算　上游水深（闸前水深）H=8.500m平均波高hm=0.461m　下游水深hs=0.000m平均波周期Tm=3.013s2、波列累积频率可由表下查得取波列累积频率…………P（%）=53、波高与平均波高的比值可由表查得。平均波高hm=0.461波列累积频率P（%）=5.000风区内的平均水深Hm8.500hm/Hm=0.054波高与平均波高的比值可由表查得=1.907取波高…………hp=0.8794、平均波长计算已知平均波周期Tm=3.013　闸前水深H=8.500校核洪水位浪压力计算利用公式试算求平均波长(2piH/Lm)3.771th(2piH/Lm)0.9989410.998941　试输入平均波长………………Lm=14.161m平均波长Lm=14.1615、浪压力计算使波浪破碎的临界水深Hk=0.928因为闸前水深H=8.5000mHk=0.9283mH=8.5000mLm/2=7.0806m所以属于深水波6、深水波浪压力计算波浪中心线超出计算水位的高度hz=0.172作用于水闸迎水面上的浪压力P1=37.201kN/m一、输入参数　上游水位………………………H上=1300.03m　水闸级别………………………3　底板高程……………………H上底=1292.5　重力加速度……………………g=9.81　下游水位………………………H上=1298.38m　水容重……………γ水=10　下游底高程…………………H下底=1292m　计算风速…………………V0=34m/s　风区长度…………………D=700m　风区内的平均水深……Hm=7.53m二、计算过程1、平均波高和平均波周期可按莆田试验站公式计算　上游水深（闸前水深）H=7.530m平均波高hm=0.459m　下游水深hs=6.380m平均波周期Tm=3.006s2、波列累积频率可由表下查得取波列累积频率…………P（%）=53、波高与平均波高的比值可由表查得。平均波高hm=0.459波列累积频率P（%）=5.000风区内的平均水深Hm7.530hm/Hm=0.061波高与平均波高的比值可由表查得=1.928取波高…………hp=0.8854、平均波长计算已知平均波周期Tm=3.006　闸前水深H=7.530设计洪水位浪压力计算利用公式试算求平均波长(2piH/Lm)3.361th(2piH/Lm)0.9975930.997593　试输入平均波长………………Lm=14.078m平均波长Lm=14.0785、浪压力计算使波浪破碎的临界水深Hk=0.936因为闸前水深H=7.5300mHk=0.9356mH=7.5300mLm/2=7.0388m所以属于深水波6、深水波浪压力计算波浪中心线超出计算水位的高度hz=0.175作用于水闸迎水面上的浪压力P1=37.302kN/m一、输入参数　上游水位………………………H上=1301.65m　水闸级别………………………3　底板高程……………………H上底=1292.5　重力加速度……………………g=9.81　下游水位………………………H上=1299.57m　水容重……………γ水=10　下游底高程…………………H下底=1292m　计算风速…………………V0=19.5m/s　风区长度…………………D=700m　风区内的平均水深……Hm=9.15m二、计算过程1、平均波高和平均波周期可按莆田试验站公式计算　上游水深（闸前水深）H=9.150m平均波高hm=0.253m　下游水深hs=7.570m平均波周期Tm=2.232s2、波列累积频率可由表下查得取波列累积频率…………P（%）=53、波高与平均波高的比值可由表查得。平均波高hm=0.253波列累积频率P（%）=5.000风区内的平均水深Hm9.150hm/Hm=0.028波高与平均波高的比值可由表查得=1.928取波高…………hp=0.4884、平均波长计算已知平均波周期Tm=2.232　闸前水深H=9.150校核洪水位浪压力计算利用公式试算求平均波长(2piH/Lm)7.389th(2piH/Lm)0.9999990.999999　试输入平均波长………………Lm=7.781m平均波长Lm=7.7815、浪压力计算使波浪破碎的临界水深Hk=0.516因为闸前水深H=9.1500mHk=0.5158mH=9.1500mLm/2=3.8907m所以属于深水波6、深水波浪压力计算波浪中心线超出计算水位的高度hz=0.096作用于水闸迎水面上的浪压力P1=11.361kN/m部位重力（kn）力臂力矩备注MB+MB-底板37141.211408553闸墩2116811232848胸墙1189.444.154936.18公路桥1481.761.52222.64工作桥03.50检修便桥01.250钢闸门67.418.671258.36启闭机2514.15353.75合计61072.8650172闸室结构自重底板顺水流方向长……………B=22m　底板宽…………………b=18m　应力控制允许系数…………[η]=2完建情况下作用荷载和力矩计算表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN)力臂(m)力臂(kN·m)↓↑→←↘↙闸室结构自重61072.8650172.124偏心距e=B/2-∑MB/∑G=0.35m偏上游应力P上=∑G/A×(1+6×e/B)=169.12kN/m2应力P下=∑G/A×(1-6×e/B)=139.33kN/m2应力控制系数η=P上/P下=1.21[η]=2满足要求二、计算过程1、自由水跃长度Lj计算①、欧氏公式自由水跃长度Lj=6.9(hc-hc)=10.07m水力池长度Lsj=Ls+βLj=#REF!m收缩水深……………………hc=0.16跃后水深…………………hc=1.62三、最终取消力池底板厚…………t=15m闸室稳定计算（完建情况）mm闸室稳定计算（完建情况）底板顺水流方向长……………B=22m系数……………A=2.5　底板宽…………………b=18m抗剪摩擦系数折减系数………1　应力控制允许系数…………[η]=2抗剪断摩擦系数折减系数………1地基土的浮容重……………γ'=10kN/m3抗剪断粘聚力折减系数………0.33333抗剪摩擦系数……………f=0.4前齿墙底高程………1287.5抗剪断摩擦系数……………f'=0.4抗剪断粘聚力……………c'=0kPa完建情况下作用荷载和力矩计算表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN)力臂(kN·m)力矩(kN·m)力矩(kN·m)↓↑→←↘↙闸室结构自重61072.8650172.12上游水压力P1111902.55.8369431.25P1202.580.00P1302.150.00P2669.6213.679154.83P300.430.00下游水压力P400.90P500.2750P600.1830浮托力Gu115475.511170230.5渗透压力Gu2100.50Gu2299007.3372600Gu2305.6250水重力W188063.732582.20W23533.69.633922.56合计73412.425375.512572.120795262.96242830.50总计48036.912572.12552432.46偏心距e=B/2-∑MB/∑G=-0.50m偏下游应力P上=∑G/A×(1+6×e/B)=104.76kN/m2应力P下=∑G/A×(1-6×e/B)=137.85kN/m2应力控制系数η=Pmax/Pmin=1.32[η]=2满足要求判断表层滑动或深层滑动Pkp=Aγ'Bf'+2c(1+f')=220.00kN/m2因为Pk=220.00kN/m2Pmax=137.85kN/m2所以不必验算地基深层滑动稳定性抗剪抗滑稳定安全系数Kc=f∑G/∑H=1.5284闸室稳定计算（检修正常蓄水位情况）底板顺水流方向长……………B=22m系数……………A=2.5　底板宽…………………b=18m抗剪摩擦系数折减系数………1　应力控制允许系数…………[η]=2抗剪断摩擦系数折减系数………1地基土的浮容重……………γ'=10kN/m3抗剪断粘聚力折减系数………0.33333抗剪摩擦系数……………f=0.4前齿墙底高程………1287.5抗剪断摩擦系数……………f'=0.4抗剪断粘聚力……………c'=0kPa完建情况下作用荷载和力矩计算表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN)力臂(kN·m)力矩(kN·m)力矩(kN·m)↓↑→←↘↙闸室结构自重61072.8650172.12上游水压力P1111902.55.8369431.25P1202.580.00P1302.150.00P2669.6213.679154.83P300.430.00下游水压力P4803.5280P500.2750P600.1830浮托力Gu115475.511170230.5渗透压力Gu2100.50Gu2289107.3365340Gu2305.6250水重力W188063.732582.20W23533.69.633922.56合计73412.424385.512572.1280795262.96235850.50总计49026.912492.12559412.46偏心距e=B/2-∑MB/∑G=-0.41m偏下游应力P上=∑G/A×(1+6×e/B)=109.95kN/m2应力P下=∑G/A×(1-6×e/B)=137.66kN/m2应力控制系数η=Pmax/Pmin=1.25[η]=2满足要求判断表层滑动或深层滑动Pkp=Aγ'Bf'+2c(1+f')=220.00kN/m2因为Pk=220.00kN/m2Pmax=137.66kN/m2所以不必验算地基深层滑动稳定性抗剪抗滑稳定安全系数Kc=f∑G/∑H=1.5699闸室稳定计算（正常蓄水位情况）底板顺水流方向长……………B=22m系数……………A=2.5　底板宽…………………b=18m抗剪摩擦系数折减系数………1　应力控制允许系数…………[η]=2抗剪断摩擦系数折减系数………1地基土的浮容重……………γ'=10kN/m3抗剪断粘聚力折减系数………0.33333抗剪摩擦系数……………f=0.4前齿墙底高程………1287.5抗剪断摩擦系数……………f'=0.4抗剪断粘聚力……………c'=0kPa完建情况下作用荷载和力矩计算表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN)力臂(kN·m)力矩(kN·m)力矩(kN·m)↓↑→←↘↙闸室结构自重61072.8650172.12上游水压力P114876.23.5017066.70墩P121134.0188.059128.84P1302.150.00P2149.2112.711895.69P300.430.00下游水压力P41216.85.36449.04P500.2750P600.1830浮托力Gu145085.511495940.5渗透压力Gu2100.50Gu221633.57.3311979Gu2305.6250水重力W123192.410.5243520.20W209.60.00合计84265.2467196159.421216.8921783.55514368.54总计37546.24942.62407415.01偏心距e=B/2-∑MB/∑G=0.15m偏上游应力P上=∑G/A×(1+6×e/B)=98