毕业答辩ppt(徐大彬)

1、1 答 辩 人：徐大彬 指导老师：刘晓平 长沙枢纽三线船闸设计及结构分析以坞式闸室结构方案二为例2概述概述1船闸总体设计船闸总体设计2船闸输水系统设计船闸输水系统设计3船闸结构设计船闸结构设计4深基坑开挖对邻近船闸结构的影响研究深基坑开挖对邻近船闸结构的影响研究5目目 录录 ContentsContentsPage 23工程概况工程特点三线船闸布置方案比选一、概一、概 述述 SummarizeSummarizePage 341.工程概况Page 4 已建双线船闸等级级，每线船闸的有效尺寸为280m34m4.5m（长宽门槛水深），待双线船闸通过能力趋于饱和时，开始兴建第三线船闸，按通航一顶两艘两

2、千吨级船队和一顶四艘千吨级船队双重控制标准设计。 52.工程特点Page 5地质条件复杂结构型式和构造多种 多样63.三线船闸布置Page 6长沙枢纽三线船闸总平面布置图 73.三线船闸布置方案二n三线船闸布置在二线船闸左岸，三线与已建船闸中心线平行布置，三线与二线船闸中心距为58m，一、二、三线船闸共用一个引航道。方案一n三线船闸布置在二线船闸左岸，三线与已建船闸中心线平行布置，三线与二线船闸中心距为116m，三线船闸单独占用一个引航道。Page 784.方案比选方案一：单独占用一个引航道，减少对已建船闸运行影响；施工方便，水工结构简单；拆迁工作量大。方案二：船闸布置紧凑，调度方便；水工结构

3、须采用特殊结构型式；基坑开挖对邻近船闸影响较大。本设计采用方案一。Page 89船闸线数船闸线数闸室基本尺度引航道布置引航道布置年通过能力年通过能力二、船闸总体设计二、船闸总体设计 DesignDesignPage 9101.船闸线数 根据设计客货运量及设计水头，三线船闸为单向单级船闸。Page 10112.闸室基本尺度设计船舶尺度：182.032.42.6m 参考已建船闸资料及船闸设计规范，闸室基本尺度为：280344.5m（ 长宽门槛水深 ）Page 11123.引航道布置 由于拟建三线船闸单独占用一个引航道，引航道宽度较大，可以设计成对称型。即船舶（队）进闸沿曲线行驶，出闸可以沿直线，船

4、舶（队）进闸行程短，出闸速度快，船闸的通过能力较大。 Page 12134.年通过能力 已建双线船闸设计双向年通过能力9400万吨，三线船闸单线单向年通过能力为2240万吨。 Page 1314型式选定型式选定输水阀门开启时间水力特性曲线水力特性曲线水力校核水力校核三、输水系统设计三、输水系统设计 D Delivery systemelivery system Page 1415151.型式选定根据m值初步选定水深系统类型：nm=3.583.5n三线船闸选用短廊道集中输水系统 ，设简单消能工。n廊道进口尺寸： 46mn出口扩大断面尺寸：47.2mPage 1516162.输水阀门开启时间n 考

5、虑输水阀门开启时间最大，经组合排列可知，1000t级1顶4船队过闸所需时间最长，为520s。n闸室灌水时间为586s，小于初拟600s。Page 16173.水力特性曲线流量与时间关系流量系数与时间关系Page 17184.水力校核闸室泄水动水作用力包括水面坡降作用力以及流速力闸室灌水初期，波浪力最大水力校核闸室内停泊条件引航道内停泊条件密封式阀门压力计算Page 18计算结果与船舶系缆力比较19结构选型结构选型荷载计算及校核内力计算内力计算配筋计算配筋计算四、船闸结构设计四、船闸结构设计 S StructuredesigntructuredesignPage 19201.结构选型 由于长沙枢

6、纽坐落于复杂地基，为减小闸墙不均匀沉降，本设计为坞式闸室结构，两侧闸墙与底板浇筑在一起。Page 20211.结构选型 本设计采用箱型重力式闸墙作为闸室结构。 一般情况下，当闸墙高度超过10m时可采用箱型挡土墙，它可以克服地质条件复杂的弱点，减少不均匀沉降，使得地基反力分布均匀；而且可以节约材料，减少钢材、水泥消耗。Page 21221.结构选型Page 22箱型结构闸室断面图23232.荷载计算及校核闸墙自重及水重静水压力船舶荷载（撞击力及系缆力）土压力（朗肯土压力）扬压力（浮托力）闸面活荷载Page 23整体式闸室结构，由于地板不透水，作用于地板上的扬压力较大，故应验算抗浮稳定性。2424

7、2.荷载计算及校核Page 24高水运用情况闸室受力图253.内力计算闸墙计算模型选高水情况，以后墙为例计算后墙，每块板可视为三边固支一边自由的双向板。为了查得弯矩系数，每块板的高宽比应满足：Page 250.302.00 xyLL263.内力计算底板计算葛氏法：假定地基为半无限大的理想弹性体，底板与地基整体弹性变形，每一断面处变形不仅影响自身，也影响邻近处。可查表计算。Page 26273.内力计算地基反力底板弯矩Page 27283.内力计算底板剪力Page 28294.配筋计算闸墙配筋 由于后墙、前墙均视为三边固支，一边自由的板，故其配筋是一致的，按照箱型挡土墙的分块形式分别配筋，计算出

8、每块板所需的钢筋数，然后乘以其分板的数量就可以得到后墙所需的总钢筋数。 钢筋的布置应分成两层，横向配筋放在靠墙外填土一侧；纵向配筋放在靠墙内填土一侧。 底板配筋依据作用在底板上的最大正弯矩值，虽不合理，但能保证结构安全。Page 2930问题提出物模试验数模分析总结五、深基坑开挖对邻近船闸结构的影响研究五、深基坑开挖对邻近船闸结构的影响研究Page 30311.问题提出 长沙枢纽在已建二线船闸的基础上预留三线船闸，由于各船闸相互邻近且船闸坐落的地基、地质情况复杂，深基坑开挖势必会对邻近船闸的受力带来影响，因此，研究基坑开挖对邻近船闸的影响就变得极有必要。 Page 31322.物模试验 试验原

9、理：通过不同的卸荷方式来模拟不同的基坑开挖过程，采用单一变量对比的试验方案，对结构的整体侧移规律进行研究，得到不同土体宽度、高低通航水位和桩身入土深度的情况下，单排桩和闸室墙的变形规律。 模型比尺：1:50 Page 32332.物模试验 试验模型：云塘水利馆土工槽结构模拟部分：土工槽长度为1.2m，宽度为0.6m，深度为1.2m。其中一侧采用玻璃制作的观测槽，便于观察试验现象。土工槽边墙处设置两块钢板用于安装磁性表座，用以固定测量仪器。采用PVC工程塑料对桩体进行模拟，闸室墙也由PVC材料制作，假设为刚形体，墙体不发生变形。 Page 33342.物模试验 土体模拟部分：试验砂采用筛选过的模

10、型砂，模型砂满足工程地质手册中对中砂的粒径要求，即沙粒粒径0.25mm0.5mm中含量大于总量的50%。 Page 3435352.物模试验测量仪器：百分表n将百分表安装在磁性表架上，使其稳固，并将测杆与测面保持垂直接触，最后打开表座上的磁性开关将表座固定在一个不动点上。本试验所用百分表量程10mm，允许误差0.01mm。Page 3536362.物模试验工况设计n在最高通航水位52.70cm和排桩墙入土深度25cm一定的条件下，选取支护桩与闸墙距离B=45cm，60cm和75cm三个工况进行试验；Page 3637372.物模试验工况设计n在B=60cm和板桩墙入土深度25cm一定的条件下，

11、选取最高通航水位52.70cm和最低通航水位38.80cm两个工况进行试验；Page 3738382.物模试验工况设计n在B=60cm和最高通航水52.70cm一定的条件下，选取排桩墙入土深度25cm和入土深度5cm两种工况进行试验。Page 3839392.物模试验物模分析 在同种距离下，闸墙顶横向位移总比下部大； 同一测点，支护桩距闸墙距离越远，闸室墙横向位移越小。Page 3940402.物模试验物模分析闸室墙从顶端至下部横向位移减小，且通航水位越高，测点处横向位移越大。Page 40413.数模分析ANSYS闸室墙横向位移向位移模拟邻近船闸基坑开挖过程墙后应力分布、土压力分布为工程设计

12、及施工提供指导Page 41 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。 软件主要包括：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。423.数模分析Page 42433.数模分析对比分析 从采集数据进行分析，比较物模与数模的拟合度，选在不同支护桩与闸墙距离下，闸室墙最大水平位移以及高低通航水位下闸室墙最大水平位移作为典型对照情况。数据采集 采集每种工况下的闸室墙最大位移值以及墙后应力值变量控制 数模基坑开挖考虑两类变量：支护桩与闸墙距离B（45cm，60cm，75cm），最高通航水位（52.7cm）和最低通航水位（38.8cm）。Page 43443.数模分析

13、闸室墙水平最大位移随B增大而减小Page 44453.数模分析物模和数模拟合度较好，即基坑开挖中随着支护桩的向后偏移，闸室墙顶横向位移逐渐减小。说明B的增大可降低闸室墙横向变形的发展。Page 45463.数模分析 随着支护桩与闸室墙距离的增大，墙后土压力逐渐增大，从而减弱了闸室墙的横向变形，抑制了其向坑内方向的倾斜。Page 46473.数模分析低水情况与高水情况闸室墙横向位移分布类似，即沿墙身向下横向位移逐步减小。且高水情况闸室墙横向偏移值更大。Page 47483.数模分析 闸室墙顶横向位移数模与物模吻合较好，即随着运行期通航水位的升高，闸室墙横向变形逐步发展，这是由于水位升高增大了对闸墙的侧向水压力，因而加大了横向位移。Page 48NoImage494.总结Page 49 为安全兴建长沙枢纽三线船闸，基坑开挖对邻近