工程复核计算

工程复核计算书1德州市水利勘察设计研究院2基本资料2.1建筑物等级根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，李家桥拦河闸工程建筑物等级为Ⅲ级。2.2设计标准该闸设计防洪流量658立米/秒，闸上设计防洪水位21.49/21.32米（黄海高程，下同），设计排涝流量429立米/秒，闸上设计排涝水位20.17米，正常挡水位20.05米。2.3工程地质情况根据山东省水利勘测设计院革命委员会1970年7月的工程地质说明及地质剖面图，李家桥闸处的工程地质情况如下：闸基地址勘探钻孔3个，取土孔1个。各地层地质情况如下：Ⅰ层亚粘土。位于高程15.50——19.00m，褐色。Ⅱ层淤泥质亚粘土。位于高程12.00——15.50m，灰色，可塑、软塑及流塑，夹腐殖质，由左岸到右岸含沙量逐渐增多。Ⅲ亚粘土。位于高程11.00——13.00m，灰色与灰褐色，可塑、软塑及流塑。Ⅳ粉砂。位于高程9.50——11.70m，黄褐与灰色，夹土质及细粒。Ⅴ亚粘土。位于高程8.30——10.80m，灰与灰褐色，硬塑、软塑及流塑，夹杂粉粒、砂及少量水贝壳。Ⅵ粉细砂。位于高程6.60——9.20m，灰与灰褐色，夹杂中粒及泥隔。Ⅶ亚粘土。位于高程3.70——8.70m，灰褐与黄褐色，夹杂粉粒及砂隔，含水分少可塑或硬塑。工程复核计算书2德州市水利勘察设计研究院Ⅷ粉细砂。位于高程1.00——4.50m，灰与黄褐色，夹杂中粒，局部夹杂少量土质。Ⅸ粘土。位于高程0.00——3.10m，灰色与灰褐色，可塑，夹少量水姜石。地基土层的物理力学指标见表2-1。层号土壤名称含水量干容重湿容重塑性指数压缩系数抗剪强度贯入击数承载力P摩阻力T%g/cm3g/cm3g/cmCΦt/m2t/m2Ⅰ亚粘土Ⅱ淤泥质亚粘土381.311.80160.0450.2242.52.51Ⅲ亚粘土792Ⅳ粉砂10103Ⅴ亚粘土321.451.920.0290.284.7442Ⅵ粉细砂15154Ⅶ亚粘土241.561.970.0230.1530.1115175Ⅷ粉细砂22256Ⅸ粘土91352.4地震设防烈度根据《中国地震烈度区划图（1990）》，设计地震烈度为6度。2.5安全检测中的有关资料1、混凝土碳化严重，测点最大碳化深度40mm，而之相对应构件的钢筋保护层设计厚度为5.0cm，实际厚度很不均匀，最薄处仅2-3cm，混凝土碳化深度的发展直接影响结构耐久性，已引起钢筋锈胀、砼产生顺筋裂缝，甚至多处砼保护层脱落。2、闸墩、机架桥墩施工时采用劣质模板，支模时加固不牢、密封不严，钢筋保护层未采取适当措施控制，造成砼表面蜂窝、麻面、空洞严重，钢筋保护层厚度亦不均匀，甚至存在多处主筋裸露，露筋已严重锈蚀。3、闸基渗流绝对异常值达46mv，系渗流已产生渗透变形的反映，闸底板断裂，护坡塌陷均是证明。渗流变形对闸室安全已构成严重威胁。4、启闭机型式老化，运行年限超期，效率低，耗能高，抽检的大多指标不合格，存在较多安全问题，已不能安全运行。5、上游连接段护砌长度不够，且无翼墙，不能有效的防渗和护土。6、机架桥桥侧面、栏杆砼脱落、露筋、钢筋锈蚀严重，处于频危状态，应尽快工程复核计算书3德州市水利勘察设计研究院出现加固。7、测滤管堵塞和失效，亦无观测资料。2.6安全鉴定依据（1）《水闸设计规范》（SL265-2001）（2）《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）（3）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）（4）《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5077-1996）（5）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（6）马颊河李家桥闸竣工图，平原县李家桥建闸指挥部，1970.11（7）马颊河李家桥拦河闸施工图设计说明书，鲁北根治海河指挥部，1970.12（8）马颊河李家桥闸立案报告，德州地区革命委员会水利局，1974.11（9）山东省德州市马颊河李家桥拦河闸工程现状调查分析报告，德州市水利勘察设计研究院，2009.2（10）山东省德州市马颊河李家桥拦河闸工程现场安全检测报告，德州市水利勘察设计研究院，2009.23复核计算成果及分析评价3.1复核计算目的通过对有关项目的复核计算分析，评估工程质量状况和安全运用程度，提出对工程进行技术改造、加固、更新和管理运用的建议。3.2复核计算内容本次复核分析计算内容包括以下6项：①水闸过流能力复核计算；②水闸消能防冲复核计算；③水闸渗流复核计算；④闸室稳定复核计算；工程复核计算书4德州市水利勘察设计研究院⑤闸室结构安全复核；⑥闸门结构安全复核；3.3水闸过流能力复核3.3.1计算公式闸底坎为平顶堰时，闸孔出流和堰流判别公式：65.0He为闸孔出流65.0He为堰流式中e——闸门开度（m）；H——从堰顶算起的闸前水深（m）。过闸流态按下列公式判断：8.00Hhs为自由出流8.00Hhs为淹没出流式中sh——闸底板以上的下游水深（m）；0H——计入行近流速的上游堰上总水头（m）。堰流时流量计算公式2/302HgmBQ式中Q——过闸流量（m3/s）；B——闸孔净宽（m）；m——流量系数；——堰流淹没系数；——堰流侧收缩系数。对多孔闸，可按下式计算；NNbz)1(式中z——中闸孔侧收缩系数；工程复核计算书5德州市水利勘察设计研究院b——边闸孔侧收缩系数；N——闸孔数。孔流时流量计算公式0'2gHhBQe式中eh——孔口高宽（m）；——孔流流量系数；'——淹没系数3.3.2计算工况本闸设计防洪水位21.32m，设计防洪流量658m3/s。由于河道淤积，本次复核考虑以下两种计算情况：(1)河道清淤，按原设计计算；(2)河道按现状淤积，不清淤。按平均淤积厚度1.5m考虑。3.3.3复核计算(1)清淤，按设计复核设计闸底板高程15.55m，7孔，每孔净宽10m，闸门高5.50m，闸孔净宽70.00m。过流能力采用上述公式复核如下：65.095.077.55.5He为堰流。过闸流态判别：在设计流量658m3/s时，取行进流速为1.5m/s，则：77.58.9215.122200HgvH=5.86msh=5.66m，0Hhs=0.966，为淹没出流。=0.53z=0.982b=0.922=0.973m=0.3855.186.58.92385.0973.053.070Q=872m3/s因此，按设计情况，过流能力满足要求。工程复核计算书6德州市水利勘察设计研究院(2)不清淤，按平均淤积厚度1.5m考虑。因河道淤积，过水断面减小，近似取行近流速0v=1.5m/s，故27.48.925.122200HgvH=4.36msh=4.16m，0Hhs=0.954，=0.62其它数据同上。5.136.48.92385.0973.062.070Q=655m3/s因此，按现状淤积不清淤，过流能力不能满足要求。3.3.4复核结论按设计情况，过流能力满足要求；如果按现状淤积不清淤，过流能力不能满足要求。3.4消能防冲复核计算3.4.1消能防冲计算条件闸上游水位为21.32m，过闸流量为658m3/s。3.4.2消能防冲复核计算跃前水深：22202cchgqhT跃后水深：)181(222cccghqhh上两式中：0T——以跃前断面处消能池底水平面为基准面的水闸上游总水头；q——跃前断面处的单宽流量，'BQq（其中'B闸孔净宽，Q为过流量）；222gqa（其中为流速系数，取0.95）；下游消力池底板高程为15.55m，闸孔总净宽为70m。代入有关数据得：跃后水深''ch＝3.8m。而下游消力池处水深th＝5.5m。故消能防冲满足要求。工程复核计算书7德州市水利勘察设计研究院3.5渗流复核计算3.51闸基渗流复核3.5.1.1闸基防渗长度复核按《水闸设计规范》（SL265-2001），防渗长度按下式验算：HcL式中L——地下轮廓线长度；c——允许渗径系数，取c=3.5；H——上下游水位差。因此，要求的防渗长度L=3.5*5.77=20.2m.实际防渗长度L=10+0.8+12.5=23.3m20.2m故防渗长度满足规范要求。3.5.1.2闸基抗渗稳定复核计算(1)计算方法采用《水闸设计规范》（SL265-2001）推荐的改进阻力系数法。(2)计算公式a.地基有效深度的计算当500SL时，05.0LTe当500SL时，26.15000SLLTe式中eT——地基有效深度（m）；0L——地下轮廓的水平投影长度（m）；0S——地下轮廓的垂直投影长度（m）。如果计算eT值小于地基实际深度，应采用eT值进行渗流计算；如果计算eT值大于地基实际深度，应按地基实际深度进行渗流计算；b．分段阻力系数的计算(1)进、出口段阻力系数可按下式计算：工程复核计算书8德州市水利勘察设计研究院441.05.15.10TS式中0——进、出口段阻力系数；S——板桩或齿墙的入土深度（m）；T——地基透水层深度(m)。(2)内部垂直段的阻力系数可按下式计算：TSctgy14ln2式中y——内部垂直段的阻力系数。(3)水平段的阻力系数可按下式计算：TSSLx)(7.021式中x——水平段的阻力系数；1S、2S——进口段和出口段板桩或齿墙的入土深度（m）。c．各分段水头损失值的计算各分段水头损失值可按下式计算niHh111，niHh122，…，ninnHh1式中1h，2h，…，nh——各分段的水头损失值；1，2，…，n——各分段的阻力系数。以直线连接各分段计算点的水头值，即得渗透压力图。d．进出口段水头损失值的修正进出口段水头损失可按下式修正：0''0hh式中0h——按公式计算的水头损失值(m)；'0h——修正后的水头损失值(m)；'——阻力修正系数，可按下式计算：工程复核计算书9德州市水利勘察设计研究院)059.0'(2)(12121.1'2'TSTT式中'S——底板埋深与板桩入土深度之和(m)；'T——板桩另一侧地基透水层深度(m)。e．出口段渗流坡降值的计算：''0ShJ式中J——出口段渗流坡降值。（3）复核计算结果1.计算条件闸上水位21.05m，闸下水位15.55m；计算简图如图3-5-1。图3-5-1渗流计算简图（单位m）2.计算方法采用改进阻力系数法。地基计算深度：因水平投影L0=22.5m，铅直投影S0=1.8m，故有效深度eT=0.5L0=11.25m根据地质资料，取透水层深度为12m，故有效深度eT＝11.25m。各段阻力系数计算公式：进口段(1-2)1-2=1.5(TS)1.5+0.441工程复核计算书10德州市水利勘察设计研究院水平段(2-3)12230.7()LSST垂直段(3-4)342ln[(1)]4SctgT水平段(4-5)12450.7()LSST垂直段(5-6))1(4lnctg265TS水平段(6-7)TSSL)(7.02176垂直段(7-8))1(4lnctg287TS水平段(8-9)TSSL)(7.02198出口段(9-10)441.05.15.1109TS进出口水头损失修正：)059.0'(2)(12121.1'2'TSTT3．计算结果闸基渗流计算见表3-5-1。表3-5-1各段水头损失计算表计算条件各段水头损失渗透坡降h1-2h2-3H3-4h4-5h5-6h6-7H7-8h8-9h9-10水平段最大值出口段最高挡水位0.811.60.1270.080.081.7560.080.080.8850.160.739各角隅点的水头见表3-5-2。表3-5-2闸室段各角隅点水头计算表点号123456789最高挡水位4.693.092.9632.8032.8011.0470.