闸墩及底板结构计算

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)；φ—土的内摩擦角(°)；C—土的粘聚力Kpa；φD—等效后土的内摩擦角(°)；粘聚力(kPa)填土内摩擦角（°）等效后内摩擦角（°）φD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r0力臂(m)弯矩(kN.m)43.191.21.06755.282)内侧静水压力计算边墩结构计算土压力计算表)245(DatgK2aaHKP底板高程正常水位水头H(m)水容重γ(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=ahξGEiαi/gKNah—水平向设计地震加速度代表值；0.20gm2/s(地质报告提供)ξ—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；KNαi—质点动态分布系数；g—重力加速度。9.81m2/sGei(kN)αiminαimaxH(m)αi80.02.60123.201.8(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)γt(kN/m3)φ'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=0.07fcbh0自重标准值水压力计算表质点动态分布系数闸墩高度动态分布系数长边动态分布系数短边重心相对与底板底高度02021KHFtttK'sin10221HPb(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(kN.m)αsξAs(mm2)最小配筋率A's(mm2)80.610.0090.0093301425实配钢筋5Φ20,钢筋面积1570mm2P(kN/m2)26.99边墩结构计算土压力计算表荷载分项系数弯矩(kN.m)132.81(地质报告提供)力臂Fi(kN)L(m)M(kN.m)7.32.6018.9弯矩水压力计算表水平地震惯性力一、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)；φ—土的内摩擦角(°)；C—土的粘聚力Kpa；φD—等效后土的内摩擦角(°)；粘聚力(kPa)填土内摩擦角（°）等效后内摩擦角（°）φD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)内侧静水压力计算边墩结构计算土压力计算表)245(DatgK2aaHKP底板高程正常水位水头H(m)水容重γ(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=ahξGEiαi/gKNah—水平向设计地震加速度代表值；0.20gm2/s(地质报告提供)ξ—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；KNαi—质点动态分布系数；g—重力加速度。9.81m2/sGei(kN)αiminαimaxH(m)αi80.02.60123.201.8(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)γt(kN/m3)φ'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=0.07fcbh0质点动态分布系数闸墩高度动态分布系数长边动态分布系数短边重心相对与底板底高度自重标准值水压力计算表02021KHFtttK'sin10221HPb(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(kN.m)αsξAs(mm2)最小配筋率A's(mm2)80.610.0090.0093301425实配钢筋5Φ20,钢筋面积1570mm2P(kN/m2)26.99边墩结构计算土压力计算表荷载分项系数弯矩(kN.m)132.81(地质报告提供)Fi(kN)L(m)M(kN.m)7.312.6018.9水平地震惯性力弯矩力臂水压力计算表荷载分项系数工况：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）计算值计算值底板自重2840kN4.65*16*25+(0.5+1)*1/2*16*1*252160kN中墩自重937kN685.875边墩自重937kN685.875闸墩顶盖板1635465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558.0kN每个中墩分配的不平衡剪力为945×90%×1.0/(2×1.0+2*1.2)=917.1kN每个边墩分配的不平衡剪力为945×90%×1.2/(2×1.0+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）①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/m弹性地基梁荷载计算名称计算式5580kN×10%=6.35*16*25+(0.5+1)*1/2*16*1*252.95*6.35*1*2*252.95*6.35*1*2*256.35*0.25*16*254.65*0.25*16*25工作门下游段2.95*4.65*1*2*25工作门上游段计算式2.95*4.65*1*2*251.146.65.9435.36.61455285.483.131.146.62512以上除底板重外的匀布荷载总和为10.64kN②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!③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）①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。②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6.65.1930.12131.296.62/142626.63284.6491.144.55.941.144.520894.55.1938.02118.356.62/114026.63184.6496.62.232285.489.81166/2=583kN。P1=#REF!③边墩上集中荷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L~2L范围内，每个集中力所对应的分布边荷载宽度取0.1L；在2L~3L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/m30.05L0.15L0.25L0.35L0.45L0.55L0.65L0.35m1.06m1.76m2.47m3.17m3.88m4.58mP1P2P3P4P5P6P7106kN99kN90kN80kN71kN61kN52kN荷载土条中心距板边距离83.354.52/116624.53225.66217.174.62/318724.6314.22254.52.2324、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)t303hlEEt7.0532800010.35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/m弹性地基梁荷载计算8.110.75L0.85L0.95L1.15L5.29m5.99m6.70m8.11mP8P9P10P1143kN33kN24kN10kN工程设计阶段专业计算书审查日期年月日校核日期年月日计算日期年月日出口排水闸闸室稳定昌平区温榆河支流中直渠治理项目建议书代可研水工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38.4m1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特殊组合基本组合一、荷载组合表备注工况序号荷载组合计算工况荷载竖向荷载总和弯矩总和(kN)(kN.m)σmaxσmin1完建工况10667.8-347.964.162.01.032.0————2正常水位工况10731.05.463.463.41.002.018.31.11校核水位13573.0857.282.877.71.072.515.51.02正常水位+地震10452.54601.375.448.21.562.54.11.0η＝σmax/σmin特殊组合工况序号工况名称基本组合八、各工况计算成果汇总表η允许值荷载组合抗滑安全系数允许值Kc抗滑安全系数Kc地基承应力(kPa)第一部分闸室部分备注一基本资料A材料资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尺寸资料序号名称数值单位