水闸课程设计

水利与环境工程学院水利水电工程专业07级水工建筑课程设计（10-11年度第1学期）设计题目：班级：姓名：学号：指导教师：长春工程学院水利与环境工程学院水工教研室2010年12.2.2不平衡剪力及剪力分配以胸墙与闸门之间的连线为界，将闸室分为上、下游段，各自承受其分段内的上部结构重力和其他荷载。1）不平衡剪力。对完建期、校核洪进行计算。不平衡剪力值见表7-3-22）不平衡剪力的分配，截面的形心轴至底板底面的距离如图7-3-1=2.2m=816.3=0.03则=（1-0.05）=0.97每个闸墩分配不平衡剪力为=0.485表7-3-2不平衡剪力计算表单位：荷载名称完建情况下校核洪水情况下上游段下游段小计上游段下游段小计结构重力闸墩底板胸墙公路桥工作桥检修便桥闸门启闭机3209.892723.32374.5205.016048.05111.145558.931346.0205.0420.048.08321.038282.25374.51346.0410.0160.0420.096.03209.892723.32374.5205.016048.05111.145558.931346.0205.0420.048.08321.038282.25374.5410.0160.0420.096.06720.7112689.0719409.786720.7112689.0719409.78水重力76088837.816445.8扬压力-8098.0-14276.0-22374.0地基反力-6624.11-12785.67-19409.78-2978-10475.2-13453.2不平衡力96.6（↓）96.6（↑）0.03252.7（↓）-3224.3（↑）28.38不平衡剪力96.6（↓）96.6（↑）0.03266.8（↓）-3266.8（↑）0.07.2.3板条上荷载的计算1）完建期板条荷载见图7-3-2（1)上游段：均布荷载=33.6KN/m(↓)闸墩处的集中荷载=371.9KN/m(↓)（2）下游段：均布荷载KN/m(↓)闸墩处的集中荷载=342.2KN/m(↓)图7-3-（a）完建期；（b）校核洪水情况2）校核水位情况的板条荷载见图7-3-2（1）上游段：均布荷载闸墩处的集中荷载P=闸墩及其上部结构的重力-均布荷载中多计算的闸墩处的水重力-不平衡剪力的分配值，即下游段：均布荷载闸墩处的集中荷载7.2.4弯矩计算（1）梁的柔性指数。柔性指数按下式计算.柔性指数按下式计算式中E0——地基土变形模量，E0=4.0;Eh——混凝土弹性模量，Eh=2.3；——梁高，m。则 故按t=5查表计算。因1<t<10,故为短梁。PAGE42表7-3-3段别弯矩系数板带上荷载产生的弯矩备注板带荷载边荷载完建期校核洪水位情况均布荷载q集中荷载Pq上=33.6kN/mq下=31.2kN/mP上=371.6kNP下=342.2kNq上=33.6kN/mq下=31.2kN/mP上=371.6kNP下=342.2kN(1）(2）(3）(3)′(4)(4)′(5）=(1)(6）=(2)(7）=(5)+(6)(8）=(1)(9）=(2)(10）=（8）+（9）上游段L=8.t=50.00.0800.06-22.7-3.0-22.7-3.0176.4180.6357.0203.762.9266.50.10.0790.07-23.5-3.1-23.5-3.1174.2210.7384.9201.173.4274.50.20.0760.08-23.7-3.0-23.7-3.0167.5240.8408.3193.583.9277.30.30.0700.10-22.9-2.9-22.9-2.9154.3301.0455.3178.2104.8283.00.40.0630.13-21.4-2.5-21.4-2.5138.9391.3530.2160.4136.3296.60.50.0530.17-19.2-2.2-19.2-2.2116.8511.7628.5134.9178.2313.10.60.0420.12-15.3-1.8-15.3-1.892.6361.2453.8106.9125.8232.70.70.0290.07-11.7-1.3-11.7-1.363.9210.7274.673.873.4147.20.80.0160.04-6.7-0.8-6.7-0.835.3120.4155.740.741.982.70.90.0050.01-2.2-0.2-2.2-0.211.030.141.112.710.523.21.00.0000.000.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0段别弯矩系数板带上荷载产生的弯矩备注板带荷载边荷载完建期校核洪水位情况均布荷载q集中荷载Pq上=33.6kN/mq下=31.2kN/mP上=371.6kNP下=342.2kNq上=33.6kN/mq下=31.2kN/mP上=371.6kNP下=342.2kN(1）(2）(3）(3)′(4)(4)′(5）=(1)(6）=(2)(7）=(5)+(6)(8）=(1)(9）=(2)(10）=（8）+（9）下游段③边荷载使梁上大部分处的弯矩改变符号，对梁的内力是不利的；0.00.0800.06-22.7-3.0-22.7-3.0163.8166.3330.184.5166.8251.30.10.0790.07-23.5-3.1-23.5-3.1161.7194.0355.783.4194.7278.10.20.0760.08-23.7-3.0-23.7-3.0155.6221.7377.380.3222.5302.70.30.0700.10-22.9-2.9-22.9-2.9143.3277.2420.573.9278.1352.00.40.0630.13-21.4-2.5-21.4-2.5129.0360.3489.366.5361.5428.00.50.0530.17-19.2-2.2-19.2-2.2108.5471.2579.756.0472.7528.70.60.0420.12-15.3-1.8-15.3-1.886.0332.6418.644.4333.7378.10.70.0290.07-11.7-1.3-11.7-1.359.4194.0253.430.6194.7225.30.80.0160.04-6.7-0.8-6.7-0.832.8110.9143.616.9111.2128.10.90.0050.01-2.2-0.2-2.2-0.210.227.738.05.327.833.11.00.0000.000.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0段别边荷载产生的弯矩值MB（kN.m）弯矩总和（kN.m）备注完建期校核洪水位情况完建期校核洪水情况(11）=(3)(12）=(4)(13）=(3)′(14）=(4)′(15）=(3)(16）=(4)(13）=(3)′(14）=(4)′(19）=（7）+(11)+(12)+(13)+(14)(20）=（8）+(15)+(16)+(17)+(18)上游段0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0-276.9-286.7-289.1-279.3-261.1-234.2-186.6-142.7-81.7-26.80.0-276.9-286.7-289.1-279.3-261.1-234.2-186.6-142.7-81.7-26.80.0-85.4-88.3-85.4-82.6-71.2-62.7-51.3-37.0-22.8-5.70.0-85.4-88.3-85.4-82.6-71.2-62.7-51.3-37.0-22.8-5.70.0-162.0-167.7-169.1-163.4-152.7-137.0-109.2-83.5-47.8-15.70.0-21.4-22.1-21.4-20.7-17.8-15.7-12.8-9.3-5.7-1.40.0-57.6-59.6-57.6-55.7-48.0-42.3-34.6-25.0-15.4-3.80.0-57.6-59.6-57.6-55.7-48.0-42.3-34.6-25.0-15.4-3.80.0-367.7-365.1-340.8-268.6-134.334.8-22.0-84.9-53.4-23.90.0-32.1-34.5-28.5-12.530.075.941.54.5-1.6-1.60.0L=8.t=5段别边荷载产生的弯矩值MB（kN.m）弯矩总和（kN.m）备注完建期校核洪水位情况完建期校核洪水情况(11）=(3)(12）=(4)(13）=(3)′(14）=(4)′(15）=(3)(16）=(4)(13）=(3)′(14）=(4)′(19）=（7）+(11)+(12)+(13)+(14)(20）=（8）+(15)+(16)+(17)+(18)③边荷载使梁上大部分处的弯矩改变符号，对梁的内力是不利的；下游段0.0-276.9-276.9-85.4-85.4-171.0-171.0-58.1-58.1-394.6-206.90.1-286.7-286.7-88.3-88.3-177.0-177.0-60.1-60.1-394.2-196.10.2-289.1-289.1-85.4-85.4-178.5-178.5-58.1-58.1-371.8-170.60.3-279.3-279.3-82.6-82.6-172.5-172.5-56.2-56.2-303.4-105.40.4-261.1-261.1-71.2-71.2-161.2-161.2-48.4-48.4-175.28.70.5-234.2-234.2-62.7-62.7-144.6-144.6-42.6-42.6-14.0154.20.6-186.6-186.6-51.3-51.3-115.3-115.3-34.9-34.9-57.277.80.7-142.7-142.7-37.0-37.0-88.1-88.1-25.2-25.2-106.1-1.40.8-81.7-81.7-22.8-22.8-50.5-50.5-15.5-15.5-65.4-3.80.9-26.8-26.8-5.7-5.7-16.6-16.6-3.9-3.9-27.1-7.81.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0PAGE47（2）弯矩计算。由于地基可压缩层较厚，其与地基梁半长L之比大于2，故可按半无限深的弹性地基梁计算。弯矩计算见表7-3-3由于闸基为粘性土，根据SD133-84规定，若边荷载产生的弯矩使梁上弯矩减少时（即有利时），则完全不计边荷载的影响；若边荷载的影响对梁弯矩不利时，应100%考虑其影响。根据表7-3-3，作出梁的弯矩包络图，见图7-3-4完建期---校核洪水情况（a）(b)完建期---校核洪水情况图7-3-47.2.5配筋计算由表7-3-3可见：对于上游段，Mmax=628.5KN·m,Mmin=－367.7KN·m;对于下游段Mmax=579.7KN·m,Mmin选用Ⅰ级刚进αs=eq\f(γdM,fcbh02),ξ=1－eq\r(,1-2αs),As=eq\f(fcξbh0,fy)γd=1.2,b=1.0,h0=1.2－0.05=1.15,fc=7.5N/mm2,fy=210N/mm2底层：αs=eq\f(1.2×628.5×106,7.5×1000×1.152×106)=0.076,ξ=1－eq\r(,1－2×0.076)=0.079As=eq\f(7.5×0.079×1000×1.15×103,210)=3251.7mm2选用φ22@110，As=3456mm2面层：αs=eq\f(1.2×349.6×106,7.5×1000×1.152×106)=0.048ξ=1－eq\r(,1－2×0.048)=0.049As=eq\f(7.5×0.049×1000×1.15×103,210)=2012.5mm2选用φ14@75，As=2053mm2顺水流向的架立钢筋选用φ10@333图7-3-4底板配筋图7.2.6裂缝校核因面层钢筋量很小，可近似按单筋截面验算。换算截面形心轴至受压边缘的距离x0和按换算截面对其形心轴的惯性矩J0分别为：ωmax=α1α2α3eq\f(σs,Es)(3c+0.1eq\f(d,ρte))σs=eq\f(M,0.87h0As)=eq\f(628.5×106,0.87×1.15×103×3456)=181.77N/mm2Ate=2ab=2×50×1000=100000mm2ρte=eq\f(As,Ate)=eq\f(3456,100000)=0.035α1=1.0,α2=1.0,α3=1.6,Es=2.1×105N/mm2,c=40mm,d=22mmωmax=1.0×1.0×1.6×eq\f(181.77,2.1×1.05)×(3×40+0.1×eq\f(22,0.035))=0.17mm<[ωmax故满足要求八、两岸连接建筑物水闸的岸墙和翼墙统称两岸连接建筑物，由上下游翼墙构成。上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背面为1﹕0.5是斜坡，收缩角为15°，圆弧半径为6.6m的圆墙顶高程为11.0m其上顶设置0.8m的防浪墙板。墙后填土高程为10.8m，翼墙底板为0.6m厚的混凝土板，前趾长1.2m，后趾长0.2m，翼墙上游端与铺盖平齐，翼墙上游为干砌石块护坡，每隔12m设一道浆砌石石格埂块石底部设15cm的砂垫层。护坡底部一直延伸到兴华渠的出口处。下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。其迎水面直立，墙背坡度为1﹕0.5，其扩散角为10°，圆弧半径为4.8m，墙顶高程为8.5m，其上设高0.8m的挡浪板，墙后填土高程为8.0m，下游翼墙底板为0.6m厚的混凝土板，前趾长1.2m，后趾长0.2m，翼墙下游端与消力池平齐。下游亦采用干砌石块护坡，每隔8米设一道浆砌石格埂。九、水闸细部构造设计闸门采用平面轮钢闸门，尺寸为7.6m×7.8m。选用电动卷扬式启闭设备选用QPQ-2×25卷扬式启闭机。闸门顶附加一个永久混凝土重块（自重在15KN以上）。水闸闸室上游的护底每隔12m分缝，中间设置浆砌块石埂砌筑成，闸室底板均分两个缝，缝内设置止水片，在消力池设置20个冒水孔。十、基础处理为了保证闸室建在安全稳定的土基上，需要对地基进行必要的地基处理，已满足上部结构的稳定要求。选用沉井基础法加固地基。沉井采用不封底沉井。底部既是闸室的基础又兼有防渗和防充刷的作用，底板厚1.2m，底板采用钢筋混凝土结构，混凝土的材料是150#。上下游各设0.5m的齿墙嵌入地基，底板分缝处设置V型止水片。闸室上游端设铺盖护底，铺盖厚度为0.4m铺盖上游端设0.5m的小齿墙，头部不再需要设置防充槽，铺盖材料设块石护底，亦可以达到上游河床的防充要求了。侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩上游翼墙为反翼墙，收缩角取15°，延伸至铺盖头部以半径为6.6m的圆弧插入岸坡。。为了减小作用于闸底板的渗透压力，在整个消力池底板下布设沙砾石排水，其首部紧抵闸底板下游齿墙。底板与铺盖、铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的永久性缝中，均设铜片止水。底板与消力池，消力池与下游翼墙，下游翼墙与边墙之间的永久性分缝，虽然没有防渗要求，但是为了防止闸室土基与墙后填土被水流带出，缝中铺贴沥青油毛毡。十一、总结通过为期两个星期的课程设计，巩固、扩大和加深了我们从课堂上所学的理论知识，掌握了水闸设计的设计内容，并有了一定的理解。运用CAD绘图时也积累自己的绘图经验和提高自