水闸重建工程工程设计计算书

水闸重建工程工程设计计算书目录第一章闸室尺寸拟定1第二章过闸流量的验算2第三章闸室布置3第四章渗流压力计算10第五章消能防冲设计16第六章闸室稳定计算23第七章底板结构计算33第一章闸室尺寸拟定一、闸室结构型式年，闸右侧建有水电站一座，左侧有一座船闸。该桥闸是一座集防洪、发电及交通为一体的重要综合性水利工程。但建成至今运行多年后，存在着严重的安全隐患，主要问题较多，经专家组评定安全类别为“四开敞式水闸，不设胸墙，堰型采用平底宽顶堰，以便泄水时将淤积物排入大海。二、闸墩尺寸初定1.6m。中墩墩头采用半圆形。三、孔口尺寸设计流量，Q1%=2550m3/s，闸孔的允许单宽流量[q]=10m3/s.m，因此设计总净宽B0=Q1%/[q]=2550/10=255m，由于考虑到原东里桥闸全长孔的允许单宽流量，减少设计总净宽。根据类似工程经验，取单孔净宽B=12m，采用一连两孔，一连宽度l=12×2+1.6×2+1.8=29m，则孔口数n=232/(29×0.5)=12(个)。则：B0=16×12=192m。四、闸堰顶高程的确定图1.1第二章过闸流量的验算一、判断流态由于上下游水位差较小，不能忽略行近流速水头，v0=2550/(280×5.8)=1.57m/sh0=av02/(2g)=1.0×1.572/(2×9.8)=0.13mH0=4.0+1.8+0.13=5.93m，下游水深，HS=3.78+1.8=5.58m，HS/H0=5.58/5.93=0.941＞0.9采用以流速水头为主要因素的计算方法验算泄流量。二、验算泄流量0=0.877+(HS/H0-0.65)2=0.962校=0.962×5.58×192××0.351/2=2701>2550m3/s桥闸长度：B0=8×29=232m＜280m以上计算满足要求。一、闸室的结构布置闸室的结构布置主要包括底板、闸墩、闸门工作桥和交通桥等部份结构的布置和尺寸拟定。1、底板参考《水闸》P146。足上部结构布置的要求，又要满足稳定及本身的结构强度等要求。工作桥宽=基座宽度+2×（操作宽度）+2×（柱尺寸）=1.9+2×0.8+2×0.2+2×0.18=4.2m。根据工作桥、工作便桥、公路桥、门槽等布置要求，及参考其它（在第七章的底板结构计算中，对底板的厚度作了修改，由于时间的关系在此章书中不作调整）图3.1参考天大《水工建筑物》P300及《水闸》P126。常蓄水位时，△H=2.5-(-1.8)=4.3m，上下游水位差最大。拟取长度为20m。度10m。3、板桩参考天大《水工建筑物》P301。东里桥闸地基土层为软弱场地土，重建桥闸不宜作天然浅基处理，宜进行桩基处理。本水闸采用垂直板桩防渗，板桩沿上下游布置，不透水层定在第六层，板桩深度要求达到第五层及第六层分层线上。则板桩深度=-1.8-2.2-(-16.5)=12.5m。（未计入板桩顶伸进齿墙内的长度0.2m和桩尖部分长度0.4m），桩的两侧做成舌槽形，以便相互贴紧。由于考虑到闸室基础较差，沉降量较大，而板桩桩尖未达到坚实土层，上游铺盖又采用钢筋混凝土结构，因而把板桩顶部嵌入底板底面特设的凹槽内，桩顶填塞可塑性较大的不透水材料。4、齿墙闸底板的上下游端均设有浅齿墙，用来增强闸室的抗滑稳定，并侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩，上游翼墙为反翼墙。砌石海漫的底部，或伸入底板下游齿墙稍前方，厚约0.2～0.3m，在排水与地基接触处容易发生渗透变形。应做好反滤层。平铺式排水反滤层采用三层。第一层为砂，第二层为砂砾石，第三层为砾石或碎石，性分缝，均设橡胶止水。为防止闸基与墙层被水流带出，水闸底板与橡胶止水。7、闸墩上下游墩头采用半圆形墩头。闸墩上下游顶高采用同一高程。闸墩顶部高程=校核洪水位+波浪爬高+安全超高2hl=0.0136Vf3/2D1/3=0.0136×1.83/2×0.761/3=0.95m2L1=0.389VfD1/2=0.389×18×0.761/2=6.1m以上各式中：速，18m/s。D—吹程，0.76m。L1=3.05m，则：h0=4l2/(2L1)=4×3.14×0.224/6.1=0.46m。闸顶高程应高出河流静水位，按下式计算（武水《水工建筑物》P24）：△h=2hl+h0+hc式中：2hl—波浪高度。△h=0.95+0.46+0.5=1.91m。取2.0m。则闸墩顶部高程=4.0+2.0=6.0m。整检修门槽深度取0.2m，宽度取0.3m。具体布置见图3.2。参考武水《水工建筑物》P177。工作桥高程视闸门及启闭机型式、闸门高度而定。对于直升式平的富裕高度及必须满足泄洪和吊出闸门板检修要求。闸门高为2.5-(-1.8)=4.3m，门宽为12+2×0.25=12.5m，则排架高程为6+4.3+1.5=11.8m，排架高为5.8m。参考《水闸》P319。直升式平面门的工作桥高程较高，采用整体板梁式结构，由主梁、次梁、面板等部分组成，整体式布置是用横梁和面板把位于门槽两侧的主梁连接起来，构成一个整体，多用于安装固定式启闭机和工作桥。工作桥一般采用两根主梁，主梁位置可以根据结构合理布局要求适当移动，一般在启闭机的底座螺栓位置上布置横梁，启门力通过横梁传递给主梁，应尽量使两根主梁的荷载接近相等。置拦杆的要求。0.18B=1.9+2×0.8+2×0.2+2×0.18=4.2m。0.3m，宽0.2m，板厚0.12m。工作桥架设在实体排架上。=1.5m×1.0m。工作桥布置见图3.3。9、检修便桥构造及布置见图3.4。10、交通桥布置交通桥设在水闸下游端。交通桥按汽-20设计，挂-100校核，双车道桥面净宽7.0m，两桥全部恒荷载按80KN/m计。参考《水闸》P324。本设计采用钢筋混凝土排架支承工作桥。水流方向的截面宽度相等。第四章渗流压力计算参考天大《水工建筑物》P295。采用改进阻力系数法进行渗流计算。一、防渗长度验算1、闸基防渗长度L=4.3×4.5=19.35m.实际闸基防渗长度L=20+18+0.9+1.1+14.7×2+2×0.5×[21/2-1]+2×1.0×(21/2-1)=70.64m必须的防渗长度=C×△H=4.5×=20+17=37m＞19.35m。满足防渗要求。二、渗透压力计算1、简化地下轮廓线由于铺盖及底板上下游两瑞的齿墙较浅，可以将它们简化成短桩。实际深度T，Te按式（6-8）确定。当L0/S0≥5，Te=0.5L0，当L0/S0＜5，Te=0.5L0/(1.6L0/S0+2)因本工程L0=37m,S0=16.2m，则:L0/S0=2.285＜5Te=0.5L0/(1.6L0/S0+2)=32.72me实=-1.8-(-28.05)=26.25m，则Te＞Te实，取Te=26.25m.参考《水闸》P146。过地下轮廓的角定、尖点，将渗流区域划分成七个典型段（如图图4.1④段为内部水平段。（1）、进口段阻力系数故S1=0.95m，T1=26.25m，S2=0.50m，T2=25.8m01=1.5(S1/T1)3/2+0.441+[(2/π)lnctg(π/4)×(1-S2/T2)]=0.0103+0.441+0.0194=0.47（2）、铺盖水平段S1=0.5m，S2=14.7-0.45=14.25m，L1=0.50m，T2=25.8m。x2=[L1-0.7(S1+S2)]/T2=[20-0.7(0.5+14.25)]/25.8=0.375（3）、板桩垂直段S1=14.7-0.45=14.25m，T1=25.8m，S2=14.7-1.2-1=12.5m，T2=26.25-1.2-1.0=24.05m。×[lnctg(π/4)(1-S1/T1)+lnctgπ/4(1-S2/T2)]=(2/π)×[lnctg(π/4)(1-14.25/25.8)+lnctgπ/4(1-12.8/24.05)]=1.23（4）、底板水平段S1=12.5m，S2=1.0m，L2=17m，T=26.25-1.2m。x4=[17-0.7(12.5+1.0)]/25.05=0.301（5）、板桩垂直段S1=12.5m，T1=24.05m，S2=14.7m，T2=26.25mπ/4)(1-S1/T1)+lnctg(π/4）(1-S2/T2)]=(2/π)×[lnctg(π/4)(1-12.5/24.05)+lnc/4)(1-14.7/26.25)]=1.24（6）、出口段S1=2.2m，T1=25.05m02=1.5(S1/T1)3/2+0.441=0.48（1）、求各分段的渗透压力水头损失值i=0.47+0.375+1.23+0.301+1.24+0.48=4.086i)△H=(0.47/4.086)×4.3=0.495m2)、铺盖水平段：h2=(0.375/4.086)×4.3=0.395m3)、板桩垂直段：h3=(1.23/4.086)×4.3=1.294m4)、底板水平段：h4=(0.301/4.086)×4.3=0.317m5)、板桩垂直段：h5=(1.24/4.086)×4.3=1.294m6)、出口段：h6=(0.48/4.086)×4.3=0.505m公式（4-11）计算P110，1=1.21-1/{[12(T1/T)2+2]×(S1/T+0.059)}1h0，h0=∑hi度，m。1=1.21-1/{[12×(25.8/26.25)2+2]×(0.95/26.25+0.059)}=0.431h1=0.43×0.495=0.19m，进口段水头损失减少值为△h1=0.495-0.19=0.305小于h2=0.395m。故铺盖水平段水头损失值应修正为h21=h2+△h11=0.7m。）计算P110，2=1.21-1/{[12×(24.25/25.05)2+2]×(2.2/25.05+0.059)}=0.689≤1出口段水头损失应修正为：2h6=0.689×0.505=0.348m，△h6=0.505-0.348=0.157≤h5=1.294m。故h5=1.294+0.157=1.451m。验算：△h=0.19+0.7+1.294+0.317+1.451+0.348=4.3m，计算正确。由上游进口段开始，逐次向下游从作用水头值相继减去，各分段水头损失值（也可由下游出口段从零开始向上游逐段累加各分段水头）：H1=4.3mH2=4.3-0.19=4.11mH3=4.11-0.7=3.41mH4=3.41-1.294=2.116mH5=2.116-0.317=1.799mH6=1.799-1.451=0.348mH7=0.348m根据以上算得的渗透压力水头值，并认为沿水平段的水头损失呈7、闸底板水平段渗透坡降和渗流出口处坡降的计算：计算。J0=h01/S1=0.348/2.2=0.158＜0.50（2）、底板水平段平均渗透坡降为：Jx=h41/L2=0.317/15=0.021＜0.50满足闸基抗渗稳定要求。第五章消能防冲设计不利的工作情况，作为消能防冲的设计情况。在实际计算时，应在给设计流量。一、设计流量及消能池池深的计算。1、简化计算需要单独考虑侧收缩的影响。实践证明：在闸孔出流的条件下，边墩及闸墩对流量的影响很小。驱式水跃最为不利，因此，本工程设计必须找出在单宽流量为多少时，会产生远驱式水跃。取φ=1.0。（1）、当q=2m3/s.m，Q=456m3/s时，可求得：hk=(q2/g)1/3=(22/9.8)1/3=0.742m0=E0/hk=4.3/0.742=5.8c2=2.4，ξc=0.3k=2.41×0.742=1.79m(2)、同理可计算出q=0.5、1.0、1.5、3.5、5.0、6.5、7.4m3/s.m表5.1q（m3/s.m）0.51.01.52.03.55.06.57.4hc0.9351.31.581.792.282.652.863.1表5.2-1.46-0.8-0.71-0.080.551.081.823.10Q（m/s）01002005008001100150020000.341.01.091.722.352.883.624.9q（m/s.m）00.4390.8772.193.54.826.578.77拟设计降低护坦高程的消能池。3、消能池深度计算q=1.38m3/s.m，hk=(q2/g)1/3=(1.382/9.8)1/3=0.579m0=E0/hk=4.3/0.579=7.43c2=2.62，ξc=0.261k=2.62×0.579=1.52mk=0.261×0.579=0.151mht=1.25m×hc2-ht=1.05×1.52-1.25=0.35m，设d=0.35m，E0=4.3+0.35=4.65m,0=E0/hk=4.65/0.579=8.03c2=2.68，ξc=0.261k=2.68×0.579=1.55m△Z=(q2/2g)[1/(φht)2-1/(σj×hc2)2]=(1.382/19.6)[1/(1×1.25)2-1/(1.05×1.57)2]=0.026md=1.05×1.55-(1.25+0.026)=0.37m与原假设相符，故所求池深d=0.35m。池长的设计流量q=1.38m3/s.m，hc=0.151m，hc2=1.52m，ht=1.25m。Lj=c×(hc2-hc)=6.9×(1.52-0.51)=9.45m消能池长度应容纳下水跃的长度，由于池的末端布置有尾槛，对水流具有反击作用，故池中水跃长度小自由水跃长度。见武水《水工建筑物》P183及天水《水工建筑物》P304：L1=（0.75～0.8）×Lj取7.5m。L=40.35+L1=4.4+7.5=8.9m5、护坦武水《水工建筑物》P185。t=k1×[(△H)1/2×q]1/2式中：q—闸孔处单宽流量q=1.38m3/s.m，△H—上下游最大水位差△H=4.3-1.25=3.05m，k1—经验系数，取0.2，t=0.2×[3.051/2×1.38]1/2=0.31m。本工程取0.5m。并呈梅花形排列。排水孔内填充碎石。海漫长度：L=k2×[(△H)1/2×q]1/2其余符号同前。L=13×[(3.05)1/2×1.38]1/2取L=20m。采用干砌石作海漫，柔性较好。7、防冲槽取值见成都科大上册《水力学》P252。tp=(q/v)×1.1=3.0mt2=tp-t1=3.0-1.25=1.75m。本工程防冲槽深度取1.75m。第六章闸室稳定计算参考《水闸》P170。取一个单元（一连两孔）进行闸室稳定计算。根据设计任务书的要求，分正常蓄水时中间孔稳定计算及完建期图6.1（3）、底板重一、中间孔稳定计算中间孔稳定计算，主要验算正常蓄水稳定。正常蓄水期水位高程1、荷载计算重力、排架重力、公路桥重力和检修桥重力。取钢筋混凝土的容重为25KN/m3。（1）、启闭机重量采用QPQ2×8t,自重1.59×9.8×2=31.16KN。（2）、水闸闸门重量计算）；），B—孔口宽度,B=12.5m；G=2×10×0.81×1.0×0.156×4.31.43×12.50.88=187.8KNG=G1+G2+G3=[17×1.2+1/2(1.0+2.0)×1.0×2]×29×25=16965KNG1=(15.4×3.2+3.14×3.22－0.6×0.3×2－0.3×0.2×2)×7.8×25=11083.49KN2）、中墩：G2=(15.4×1.8+3.14×1.82-0.6×0.3×2－0.3×0.2×2)×7.8×25=5807.76KNG=G1+G2=16891.25KN1）、次梁重：G1=[(1.5+1.5)×0.2×(0.3+0.15)]×4×25=9KN2）、板重：G2=29×3.6×0.15×25=391.5KN3）、主梁重：G3=29×0.3(1.0－0.15)×2×25=369.75KN4）、排架重G4=(0.6×0.35×5.3×2+0.4×0.6×1.45+2.15×0.5×0.6)×2×25=160.95KNG=G1+G2+G3+G4=9+391.5+369.75+160.95=931.2KN（6）、检修桥G=(1.2×0.2+0.5×0.3×2)×29×25=391.5KN（7）、公路桥1）、桥体重G1={[0.7×(0.15+0.10+0.15)1/2×2+0.2×1.0]×2×29×25}×5+0.75×0.15×2×29×25=3643.13KN按1.5KN/m估算。G2=2×1.5×29=87KNG=G1+G2=3730.13KN作用在水闸底板上的水重按照实际体积及水的容重计算确定。W=4.15×12×2×10×4.3=4282.8KN（9）、水平水压力P1=(1/2)rH22L=1/2×1×4.82×29=3340.8KNP2=（Pc+Pd）h1L式中：H2=4.3+0.5=4.8,为止水以上的上游水深；Pc、Pd为底板c=3.41m、Pd=3.41+1.7=5.11m；h1=2.2-0.5=1.7m,为底板两点的距离；其余符号同上,L=29m,r=10KN/m。P21=10×3.41×29×1.7=1681.13KNP22=1/2×10×1.72×10=144.5KN经前面计算：L1=3.05m,hl=0.48m,h0=0.46m。直坝面的浪压力按下式计算:Pc=[r(L1+2hl+h0)L1/2-r×L12/2]×29=[10×(3.05+0.95+0.46)×3.05/2-10×3.052/2]×29=1972.44KNH1＞L1时，h0=0.46m。作用在水闸基础底面的扬压力应根据地基类别，防渗排水布置及P1=1.799×10×29×17=8869.07KNP2=0.5×(2.116－1.799)×10×29×17=781.4KN（1）、基底压应力计算基础三合土，厚底为1.35～1.95m。粉细砂泥质粗砂，该层总厚度为0.20～4.35，标贯击数N=3.9～11.6击，平均6.7击。根据标贯击数，查《建筑地基基础设计规范》得[σ]=fk=105～235KN/m2之间取值,本工程挖除原桥闸底板基础三合土，回填粉质粘土和中砂，压实作新基础。F=1.1×fk=115.5～258.5KN/m2。∑W=33760.37KN,∑M=291504.48KN.mA=29×17=493m2,e=17/2-291504.48/33760.37=-0.13(偏下游)Pmax=33760.37/493×(1+6×0.13/17)Pmin=33760.37/493×(1-6×0.13/17)=65.34(KN/m2)(上游端)＜[σ]η=71.62/65.34=1.096＜[η]=2.0地基应力满足要求。（2）、闸室抗滑稳定计算。KC=f∑W/∑P=0.45×33760.37/7138.87=2.12＞1.25闸室抗滑稳定满足要求。二、边孔完建期稳定计算中间孔稳定计算，主要验算正常蓄水稳定。正常蓄水期水位高程1、荷载计算重力、排架重力、公路桥重力和检修桥重力。取钢筋混凝土的容重为25KN/m3。（1）、启闭机重量采用QPQ2×8t,自重1.59×9.8×2=31.16t。（2）、水闸闸门重量计算）；），B—孔口宽度,B=12.5m；G=2×10×0.81×1.0×0.156×4.31.43×12.50.88=187.8KN（3）、底板重G=G1+G2+G3=[17×1.2+1/2(1.0+2.0)×1.0×2]×29×25=16965KNG1=(15.4×3.2+3.14×3.22－0.6×0.3×2－0.3×0.2×2)×7.8×25=11083.49KN2）、中墩：G2=(15.4×1.8+3.14×1.82-0.6×0.3×2－0.3×0.2×2)×7.8×25=5807.76KNG=G1+G2=16891.25KN1）、次梁重：G1=[(1.5+1.5)×0.2×(0.3+0.15)]×4×25=9KN2）、板重：G2=29×3.6×0.15×25=391.5KN3）、主梁重：G3=29×0.3(1.0－0.15)×2×25=369.75KN4）、排架重G4=(0.6×0.35×5.3×2+0.4×0.6×1.45+2.15×0.5×0.6)×2×25=160.95KNG=G1+G2+G3+G4=9+391.5+369.75+160.95=931.2KN（6）、检修桥G=(1.2×0.2+0.5×0.3×2)×29×25=391.5KN（7）、公路桥1）、桥体重G1={[0.7×(0.15+0.10+0.15)1/2×2+0.2×1.0]×2×29×25}×5+0.75×0.15×2×29×25=3643.13KN按1.5KN/m估算。G2=2×1.5×29=87KNG=G1+G2=3730.13KN基础三合土，厚底为1.35～1.95m。粉细砂泥质粗砂，该层总厚度为0.20～4.35，标贯击数N=3.9～11.6击，平均6.7击。根据标贯击数，查《建筑地基基础设计规范》得[σ]=fk=105～235KN/m2之间取值。F=1.1×fk=115.5～258.5KN/m2。∑W=39128.04KN,∑M=336428.57KN.mA=29×17=493m2,e=17/2-336428.57/39128.04=-0.1(偏下游)Pmax=39128.04/493×(1+6×0.1/17)Pmin=39128.04/493×(1-6×0.1/17)=76.57(KN/m2)(上游端)＜[σ]η=82.17/76.57=1.073＜[η]=2.0地基应力满足要求。第七章底板结构计算采用弹性地基梁法计算底板并进行配筋。参考《水闸》P266。一、选定计算情况（1）、在运用期，由于水的作用，不仅增加了闸室内的水重，而且产生了扬压力，显然，运用期上游水位高，下游水位低的情况也水头差大）进行计算。（2）、完建期，地基反力的分布也与完建期有了很大的变化。完建期间竖向力最大，故地基反力亦较大，底板内力也较大，是底板的强度控制情况之一。二、闸基地基应力计算见《水闸》P292。计算不平衡剪力和进行剪力分配，必须先知道地基反力。在弹性轴的力矩之和。但在第六章计算中都是以上下游齿墙底面处的基底压力，不能作为分析底板的应力，必须重新计算底板底面处的基底压力。e=17/2-284365.61/33760.37=0.077m(偏上游)Pmax=33760.37/493×(1+6×0.077/17)Pmin=33760.37/493×(1-6×0.077/17)=66.62(KN/m2)(上游端)＜[σ]底压力数值，Pmax=82.17(KN/m2)(下游端)，Pmin=76.57(KN/m2)(上游以闸门槽中心线为界，将闸室分成上下游两段。各自承担分段内的上部结构重力和其它荷载。1、不平衡剪力计算F上=[(69.37+70.34)/2]×4.45×29=9014.65KNF下=[(69.37+66.62/2)]×12.55×29=24745.59KNF上=[(76.57+78.07)/2]×4.45×29=9978.15KNF下=[(78.07+82.17)/2]×12.55×29=29149.89KN其余荷载计算详见第六章，详见表7.2。y=(2×1.6×7.8×5.1+1.8×7.8×5.1+1.2×29×0.6)/(2×1.6×7.8+1.8×7.8+1.2×29)=2.98m计算对形心惯性矩：J=1/3[1.6×6.023×2+1.8×6.023+29×2.983-2×12×(2.98-1.2)3]=1/3×[698.14+392.7+767.44-135.35]=574.31m4△Q底=△Q/J×L×[2/3×f3-f2×n+1/3×n3]=△Q/574.31×14.5×[2/3×2.983-2.982×1.78+1/3×1.783]=0.073△Q△Q墩=(1-0.073)△Q四、板条上荷载计算1、板条上荷载分配（1）、上下游段总剪力△Q=2419.83KN△Q=0.073×△Q=176.65KN△Q墩=0.927×△Q=2243.18KN（2）、中墩自重1）、上游段中墩：5807.76×4.45/17=1520.27KN2）、下游段中墩：4287.49KN（3）、缝墩自重1）、上游段中墩：(11083.49/2)×(4.48/17)=1450.63KN2）、下游段中墩：(11083.49/2)×(12.55/17)=4091.11KN（4）、墩上荷载（工作桥等）分配：1）、上游段荷载：465.6+391.5+93.9+15.58=966.58KN其中：缝墩占1/4：966.58×1/4=241.65KN中墩占2/4：966.58×0.5=483.29KN2）、下游段荷载：465.6+93.9+15.58+3730.13=4305.21KN其中：缝墩占1/4：4305.21×0.25=1076.30KN中墩占2/4：4305.21×0.5=2152.61KN（5）、底板2）、下游段：12524.16KN（6）、水重：4282.8KN2）、下游段水重：01）、均布荷载：k=4440.84/(4.45×29)+4282.8/(4.45×24)-（2321.61+355.53）/(4.45×29)-2419.83×0.073/(4.45×29)=34.41+40.1-20.74-1.37=52.4KN/m2）、闸墩集中荷载中墩：=1520.27/(4.45×1)+483.29/(4.45×1)-[4282.8/(4.45×24)]×1.8-2419.83×0.927×1.8/(4.45×5)=341.63+108.6-72.18-181.47=196.58KN缝墩：p1=1450.63/4.45×1+241.65/4.45×1-[4282.8/(4.45×24)]×1.6-(2419.83×0.927/4.45)×(1.6/5)=325.98+54.3-64.16-161.31=154.81KN1）、均布荷载：k=12524.16/（12.55×29）-（6547.46+425.87）/（12.55×29）+2419.83×0.073/（12.55×29）=34.41-19.16+0.48=14.76KN/m2）、闸墩集中荷载中墩：值）=4287.49/（12.55×1）+2152.61/（12.55×1）+（2419.83×0.927/12.55）×（1.8/5）=341.63+171.52+64.35=577.5KN缝墩：p1=4091.11/（12.55×1）+1076.30/（12.55×1）+（2419.83×0.927/12.55）×（1.6/5）=325.98+85.76+57.20=468.94KN3、完建期荷载计算1）、均布荷载：k=4440.84/（4.45×29）+149.2×0.073/（4.45×29）=34.41+0.08=34.49KN2）、闸墩集中荷载中墩：=1520.27/4.45×1+483.29/4.45×1-（149.2×0.927/4.45）×（1.8/5）=341.63+108.6+11.19=461.42KN缝墩：p1=1450.63/（4.45×1）+241.65/（4.45×1）-（149.2×0.927/4.45）×（1.6/5）=325.98+54.3+9.95=390.23KN1）、均布荷载：k=12524.16/（12.55×29）-149.2×0.073/（12.55×29）=34.41-0.03=34.39KN/m2）、闸墩集中荷载中墩：值）=4287.49/（12.55×1）+2152.61/（12.55×1）-（149.2×0.927/12.55）×（1.8/5）=341.63+171.52-3.97=509.18KN缝墩：p2=4091.11/（12.55×1）+1076.30/（12.55×1）-（149.2×0.073/12.55）×（1.6/5）=325.98+85.76-0.28=411.46KN五、边墩力偶计算参考《水闸》P297。水主要靠大气降水及河流渗透补给，地下水对混凝土有弱中等分解类=17KN/m3,参考水利电力出版社《砌石坝设计》P16，r水=10KN/m3，ka=tg2(450-160/2)=0.568。1、正常蓄水期边墩力偶计算Pa1=r湿HKa=173.850.568=37.18Pa2=Pa1+r浮H2Ka+r水H2=37.18+10×3.95×0.568+10×3.95=99.12KN/m2M1=1/2×37.18×(1/3×3.85+3.95+1.2)×3.85=460.44KN.mM2=37.18×3.95×1×(1/2×3.95+1.2)+1/2×(199.12-37.18)×3.95×1×(1/3×3.95+1.2)=466.28+307.87=774.15KN.mP1=1/2×r水×H2=1/2×10×（2.5+1.8）×2=92.45KN/mM3=P1h=92.45×1×(1/3×4.3+1.2)=243.45KN.mM=M1+M2+M3=-460.44-774.15+243.45=-991.14KN.m（2）、下游段：闸室内无水，闸墩后有地下水，下游段闸墩顶部高程与上游段齐M=M1+M2=-1234.59KN.m见图7.6。Pa1=r湿H1Ka=17×3.85×0.568=37.18Pa2=Pa1+r浮H2Ka+r水H2=37.18+10×3.95×0.568+10×3.95=99.12KN/m2M1=1/2×37.18×(1/3×3.85+3.95+1.2)3.85=460.44KN.mM2=37.18×3.95×1×(1/2×3.95+1.2)+1/2(199.12-37.18)×3.95×1×(1/3×3.95+1.2)=466.28+307.87=774.15KN.mM=M1+M2=-460.44-774.15=-1234.59KN.m（2）、下游段：闸室内无水，闸墩后有地下水，下游段闸墩顶部高程与上游段齐平，故边墩力偶与上游段相同，即：M=1234.59KN.m六、边荷载计算：边荷载包括两部分：第一部分为边墩上回填土的作用力，回填土按湿容重r湿=17KN/m3，浮容重r浮=10KN/m3，水的容重r水=10KN/m3；在29m内且在开挖范围内荷载宽度为0.2×L=2.9m。1、正常蓄水位时期边墩上边荷载（取单元宽度计算）下水位为2.15m，填土。P1=P2=3.85×1.45×17+5.15×1.45×20=244.25KNP3=P2-0.725/2×1.45×20=244.25-10.51=233.74KNP4=P3-1.45/2×1.45×20=233.74-21.03=212.28KNP5=P4-1.45/2×1.45×20=212.28-21.03=191.68KNP6=P5-1.45/2×1.45×20=191.68-21.03=170.65KNP7=P6-1.45/2×1.45×20=170.65-21.03=149.62KNP8=P7-1.45/2×1.45×20=149.62-21.03=128.59KNP9=P8-1.45/2×1.45×20=128.59-21.03=107.56KNP10=1/2×(5.15-5.075)×2×20+1/2[(5.15-5.075)×2+1.45]×(5.8-5.15)×17+(9-5.8)×17×1.45=0.1125+0.52+78.88=79.51KNP11=(9-6.525)×2.9×17=122.02KNP12=(9-7.975)×2.9×17=50.53KNP13=1/2×(9-8.7)2×2×17=1.53KN（2）、完建期的边墩上的荷载同正常蓄水位时期。1）、门前上游段，见正常蓄水期闸室稳定计算。均布荷载:q=(70.34+69.37)/2=69.86KN/mP1～P2=0.1×L×q=1.45×69.86=101.3KNP11～P15=0.2×L×q=2.9×69.86=202.59KN2）、门后下游段均布荷载:q=(69.37+66.62)/2=68KN/mP1～P2=0.1×L×q=1.45×68=98.6KNP11～P15=0.2×L×q=2.9×68=197.2KN1）、门前上游段，见完建期闸室稳定计算。均布荷载:q=(76.57+78.07)/2=77.32KN/mP1～P2=0.1×L×q=1.45×77.32=112.11KNP11～P15=0.2×L×q=2.9×77.32=224.22KN2）、门后下游段均布荷载:q=(78.07+82.17)/2=80.12KN/mP1～P2=0.1×L×q=1.45×80.12=116.17KNP11～P15=0.2×L×q=2.9×80.12=232.35KN边荷载计算成果见表7.3。七、底板的内力计算见《水闸》P282。E0=（0.4×4.082+0.4×1.869+0.4×2.062+0.4×7.143+1.1×6.25+0.45×3.774）/（0.4+0.4+0.4+0.4+1.1+0.45）=14.6357/3.15=4.65MPa1、计算梁的梁性指数见图t=10×(E0/Eh)×(L/h)3=10×(4.65/2.6)×(13.7/1.2)3=2.66＞1.0近数值的表，因在确定梁的地基性质，所有的原始资料有的不够精确，所以允许有一定误差。列表计算：表7.6闸底板弯矩计算表——边荷载（缝墩）3、弯矩的叠加虑荷载的影响，但考虑边荷载产生的弯矩较大，全部不考虑也不合理，故按50%考虑。八、底板底层配筋及抗裂计算由表7.7可知，上游段:Mmax=1234.59KN.m,Mmax=-507.69KN.m，下游段:Mmax=1234.59KN.m,Mmax=-824.42KN.m。上下游段弯矩值比较接近，故底板采用统一配筋。同时考虑到最大的弯矩出现在底板墩处，板按1021.6KN.m计算。1、基本数据：C20砼fc=10N/mm2二级钢筋fy=310N/mm2板厚1200mm,保护层厚55mm,h0=1200-55-10=1135mm。板宽取1000mm板带计算。dM/(fcbh02)dM/(fcbh02)=1.2×1021.6×106/[10×1000(1135)2]=0.0952=1-(1-2α)0.5=0.1002As=fbh0/fy=10×0.1002×1000×1135/310=3668.6mm2ρ=As/bh0=3668.6/（1000×1135）=0.323%＞0.15% 选用二级钢筋φ25@125,=3927mm2的分布筋。3、底板的抗裂计算查《水闸》P282,表：C20混凝土的弹性模量EC=2.6N/mm2；级钢筋的弹性模量ES=2.0×105N/mm2；C20混凝土的抗拉强度标准值ftk=1.5N/mm2；s=Mk/0.87×h0×As=1032.45×106/（0.87×1135×3927）=266.25N/mm2et=As/Aet=3927/（0.5×1000×1200）=0.006545ψ=1.1-0.65×ftk/(ρet×σs)=1.1-0.65×1.5/（0.006545×266.25）=0.54/Es×(2.7C+0.1d/ρet)v=2.4×0.54×266.25/(2×105)×(2.7×55-0.1×25/0.006545)×0.7=0.641mm＞[ωmax]=0.2mm。不能满足裂缝要求。九、调整底板厚度，重新计算底板不满足限裂要求，原因可能是因为底板厚度较薄，配筋量较少。因此，增加底板厚度，若还不满足要求，则增加配筋量。经过试算，若在边墩边设置岸墙挡土，解除边力偶对底板的影响，则会减少底板底边的底边裂缝，但会造成底板顶边裂缝。因此本工程不设置岸墙。k=34.41×1.5/1.2+40.1-20.74-1.37=62.37KNk=34.41×1.5/1.2-19.16+0.48=24.33KNk=34.41×1.5/1.2+0.08=43.09KNk=34.41×1.5/1.2-0.03=42.98KN/m。详见表7-6-1、2、3。底板底层按1032.45KN.m计算，底板顶层按824.42KN.m计算。1)、基本数据：C20砼fc=10N/mm2二级钢筋fy=310N/mm2板厚1200mm,保护层厚55mm,h0=1200-55-10=1135mm。板宽取1000mm板带计算。2）底板配筋计算：dM/(fcbh02)dM/(fcbh02)=1.2×1032.45×106/[10×1000(1435)2]=0.0602=1-(1-2α)0.5=0.0621As=fbh0/fy=10×0.0621×1000×1435/310=2874.63mm2ρ=As/bh0=2874.63/（1000×1435）=0.2%＞0.15%选用二级钢筋φ22@125,As=3041mm2s=Mk/0.87×h0×As=1032.45×106/(0.87×1435×3041)=271.95et=As/Aet=3927/(0.5×1000×1500)=0.00405=1.1-0.65×1.5/0.00405×271.95=0.2148/Es×(2.7C+0.1d/ρet)v=2.4×0.2148×271.95/(2×105)×(2.7×55-0.1×22/0.00405)×0.7=0.339mm＞[ωmax]=0.2mm。不能满足裂缝要求。选配二级钢筋φ25@110,As=4418m2s=Mk/0.87×h0×As=1032.45×106/(0.87×1435×4418)=187.19et=As/Aet=4418/(0.5×1000×1500)=0.00589ψ=1.1-0.65×ftk/(ρet×σs)=1.1-0.65×1.5/(0.00589×187.19)=0.1157/Es×(2.7C+0.1d/ρet)v=2.4×0.1157×187.19/(2×105)×(2.7×55-0.1×25/0.00589)×0.7=0.104mm＜[ωmax]=0.2mm。满足抗裂要求。十、岸墙及翼墙的布置1、岸墙土压力，同时减少边力偶对闸底板的受力影响，在边墩喧设置岸墙挡土。根据要求，本设计未对岸墙进行设计。2、翼墙的布置利用旧闸闸室的上、下游的翼墙。第八章闸墩的结构计算参考《水闸》P305。一、闸墩底部纵向应力计算因中墩受力最为不利，本工程以中墩设计为标准。将闸墩视为固定地闸底板上的悬臂梁。1）完建期∑G=31.6/2+187.8/2+5807.76+931.5/2+391.5/2+3730.13/2=8444.03KN∑M=3730.13/2×(11.55-8.5)+931.52×(4.33-8.5)+391.5/2×(1.5-8.5)+187.8/2×(4.33-8.5)+31.16/2×(4.33-8.5)=5688.45-1942.18-1370.25-391.56-64.97=1919.49KN.m(偏下游)墩底水平截面的形心轴至中心轴的距离为：X=-[4.05×0.3×0.6×2+7×0.2×0.3×2]/[1.82×3.14/4+13.4×1.8-0.3×0.6×2-0.2×0.3×2]=-2.298/26.18=-0.088(偏下游)P201)J=B(0.98×L)3/12=1.8×(0.98×17)3/12=693.6m4偏心距为:e=-0.088-1919.49/8444.03=-0.088-0.227=-0.315(偏下游)max=∑M/A+∑M/I×(L/2)=8444.03/26.18+8444.03×0.315×8.43/693.6=322.54+32.33=354.87KN/m2min=∑M/A-∑M/I×(L/2)=8444.03/26.18-8444.03×0.315×8.43/693.6=322.54-32.33=290.21KN/m22）、正常蓄水位情况计算如下：1、闸墩及上部结构重量：G=8444.03KN，M=1919.49KN.m，顺钟向。1）、上游水压力：P=1/2×r水×H22×L=1/2×10×4.32×14.5=1340.53KN(水平向右)M1=P1×L=1340.53×4.3/3=1921.43KN.mPc=1972.44/2=986.22KN(水平向右)M2=Pc×(4.3+0.46)=986.22×4.76=4694.4KN.m∑G=31.6/2+187.8/2+5807.76+931.5/2+391.5/2+3730.13/2=8444.03KN∑M=M+M1+M2=1919.49+1921.43+4694.4=8535.32KN.m偏心矩:e=-0.088-8535.32/8444.03=1.1mmax=∑M/A+∑M/I×(L/2)=8444.03/26.18+8444.03×1.1×8.43/693.6=322.54+112.89=435.43KN/m2min=∑M/A-∑M/I×(L/2)=8444.03/26.18-8444.03×1.1×8.43/693.6=322.54-112.89=209.65KN/m2≤[σ]=1100KN/m2由以上计算结果可知，设计洪水位情况下纵向正应力较大，但仍二、闸墩底部横向正应力计算当中孔检修，临时照常开门泄流。在开闸瞬间，闸墩横向力最大。1、∑G=31.6/2+187.8/2+5807.76+931.5/2+391.5/2+3730.13/2=8444.03KN1）、横向水压力：P=1/2×r水×H22×L=1/2×10×4.32×14.3=1322.04KN(水平向M1=P×4.3/3=1322.04×4.3/3=1894.92KN.mJ11=L(0.98×B)3/12=17×(0.98×1.8)3/12=7.78m4max=∑G/A+∑M/J11×(B/2)=8444.03/26.18+(1894.92/7.78)×1.8/2=322.54+219.20=541.74KN/m2min=∑G/A-∑M/J11×(B/2)=8444.03/26.18-(1894.92/7.78)×1.8/2=322.54-219.20=103.34KN/m2三、墩底水平截面上纵向剪应力计算τ=QS/Jb，J=693.6m4Q=1340.53+986.22=2326.75KN按此计算墩底水平截面剪应力，见表8-1计算。四、边墩墩底主拉应力计算闸门关闭时，上下游水位差大，由于边墩受力不对称，墩底受纵向力剪和扭矩的共同作用，可能产生较大的主拉应力。1、扭矩时产生的剪应力1=Mn/(0.4B2L)b1——至边墩形心轴的距离，近似取0.8-0.15=0.65m。2)2]1/2P=1/2×10×4.32×6=554.7KN∑G=11083.49/2+1/4(31.6+187.8+931.5+391.5+3730.13)=5541.75+1318.13=6859.88KNMn=Pb1=554.7×0.65=360.56KN.m1=Mn/(0.4B2L)=360.56/(0.41.6217)=20.71KN/m22=3P/(2BL)=3554.7/21.617=30.59KN/m2σ=∑G/(BL)=6859.88/(1.6×17)=252.2KN/m22)2]1/2=252.2/2+1/2[252.22+4(20.71+30.59)2]1/2=126.1+136.14=262.24KN/m2≤[σ]=1100KN/m2五、门槽应力计算将闸墩及其上部结构的重力、水压力及墩底平面的纵向正应力和剪应力作为外荷载，验算门槽颈部铅直线面上的应力。由前面的计算知，在正常蓄水位情况下水平方向水压力最大、这是门槽颈部应力计算不利情况，故门槽应力计算选设计洪水情况为计算情况。荷载计算如表8.2。偏心距为:e=7.8/2-3146.08/209.75=-0.088-0.227=-11.1m(偏地下)A0=1.2×7.8=9.36m2M0=3146.08KN.m，T0=209.75mJ=1/12×1.2×7.8×=47.46m41=-209.75/9.36-3146.08/47.46×(7.8/2)=-22.41-258.53=-280.94KN/m2（底部）2=-209.75/9.36+3146.08/47.46×(7.8/2)=-22.41+258.53=236.12KN/m2（顶部）六、闸墩配筋计算1、墩身配筋计算最大压应力小于混凝土的容许抗拉抗压强度，故闸墩墩身不必配置纵根据前面计算，门槽底部出现拉应力，此值小于混凝土的允许抗第九章工作桥排架结构计算G=187.8/2=93.9KNFw=nT×(Tzd+Tzs)+nGG+Px=1.2×(Tzd+Tzs)+0.9G+4=1.2×(196.45+10.1)+1.1×93.9+4=355.15KNP=1/2h2r×L=1/2×4.32×10×12.5=1155.63KN最小为0.085，取为0.17。滑动支承摩阻力：Tzd=f2×P=0.17×1155.63=196.45KN0.06m，每边侧止水受水压长度4.3m，侧止水平均压强=21.5。止水摩阻力：Tzs=f3×P=2×0.65×0.06×6×21.5=10.1KN下吸力底止水橡皮采用型，其规格为宽长。底止水沿门跨长下吸力Px=20×12.5×0.016=4KNFb=nT×(Tzd+Tzs)-nGG=1.2×(Tzd+Tzs)-0.9G=1.2×(196.45+10.1)-0.9×93.9=163.35KN≥93.9KN的设计在本设计中不予详述。二、板的内力及配筋计算超过五跨按五跨计算。1、板厚取12cm。板K=0.12×25×1=3KN/m板设=1.05×3=3.15KN/m2）、板上活荷载：q活设=1.2×2.5=3KN/m）：水泥砂浆比重取20KN/m3,粉刷浆比重取20KN/m3。平设=1.05(0.02×1×20+0.02×1×17)×1=0.777KN/m设=q板设+q活设+q平设=3.15+3+0.78=6.93KN/m。算。M1=0.1qL2=0.1×6.93×22=2.77KN.mM2=0.033qL2=0.033×6.93×4=0.91KN.mM3=0.046qL2=0.046×6.93×4=1.28KN.mMA=-0.105qL2=-1.05×6.93×4=-2.91KN.mMB=-0.105qL2=-1.05×6.93×4=-2.91KN.mMC=-0.07qL2=-0.079×6.93×4=-2.19KN.mMD=-1.05qL2=-1.05×6.93×4=-2.91KN.m1）、底部钢筋:h0=100mm，b=1000mm。ma=M/(bh02)=2.77×106/（100×1002）=0.277KN/mAs=0.15%×1000×1000=150mm2选配一级钢筋φ6@150,As=180mm22）、上部钢筋h0=100mm，b=1000mm。ma=M/(bh02)=2.77×106/100×1002=0.277As=0.15%×1000×1000=150mm2选配一级钢筋φ6@150,As=180mm2二、次梁的内力及配筋计算1、荷载计算等）q1=6.93×3.6×1.988/3.6=13.78KN/m2）、次梁自重（不含板重）q2=1.05×0.18×0.2×25=0.95KN/m3）、次梁找平、粉刷q3=1.05×0.02×17×0.18×2=0.13KN/m图9.3。见次梁受力图8.3。q=13.78+0.95+0.13=14.86KN/m外端：M=63000N.M,V=99000N；内端：M=15800N.M，V=86400N。（1）、设计内力外端：M=63000N.M,V=99000N；内端：M=15800N.M，V=86400N。（2）、正截面配筋计算：采用C20，fc=10N/mm2，fcm=11N/mm2，fy=310N/mm2,fyv=210N/mm2。as=M/（bh02）=/（200×2652）=4.4查表《特种》P132。,ρ=0.0202,AS=0.0202×200×265=1070.6mm2,选配AS=3φ22，AS=1140mm2。as=M/（bh02）=/（200×2652）=1.12,ρ=0.0043,AS=0.0043×200×265=227.9mm2,选配AS=3φ22，AS=1140mm2。（3）、斜截面配筋计算1）、验算截面尺寸：0.2510200265=132500N≥99000N满足要求。2）、验算构造配箍条件λ=a/h=0.85/0.265=3.2,取λ=30.2/(λ+1.5)×fc×b×h0=0.2/(3+1.5)×10×200×265×10-3=23.5KN≤99KN应按计算配置箍筋。3）、ASV/S=[V-0.2/(λ+1.5)]fc×b×h0/1.25×fyv×h0=[(99-23.5)×10-3]/(1.25×210×265)=1.085mm2/mm。n=2,ASVL=50.3mm2。S=ASVL/1.085=50.3/1.085=90mm。5）、验算配筋率参考《钢筋混凝土基本构件计算》P80。svmin=0.02×fc/fyv=0.02×10/210=0.095%sv=ASV/bs=2×50.3/(200×90)=0.56%≥0.095%满足最小配箍率的要求。三、纵向排架的内力及配筋计算1、荷载计算g1=1.05×0.38×0.35×25=3.49KN/mq1=6.93×0.35=2.43KN/m3）、工作房采用砌体结构，传给主梁的荷载：g2=1.05×0.1×2.15×25+(0.02×20+0.02×17)×2.15×1.05=7.31KN/mg3=0.18×1.05×19×3.0+0.02×1.05×20×3×2=13.3KN/mg=g1+q2+g2+g3=26.6KN/m（1）、带启闭机p1=q×L/2+p=14.86×3.6/2+72.26=99KN×177.78+22.35）/4=72.26KN（2）、不带启闭机p2=q×L/2=14.86×3.6/2=26.75KNp2=26.75+1.88=28.63KN6）、柱自重。：下段：p3=1.05×2.8×0.35×0.5×25=12.86KN上段：p4=1.05×5.3×0.35×0.5×25=24.35KN设计内力:M=1648.6KN.M,V=640.4KN（1）、设计内力M=1648.6KN.M,V=640.4KN（2）、正截面配筋计算：采用C20，fc=10N/mm2，fcm=11N/mm2。查表《特种钢筋混凝土》P132。as=M/fcmbh02=1648600000/(11×350×4452)=2.2ξ=1-(1-2as)1/2,无意义。证明截面不能满足要求。四、重新确定纵向排架断面，计算排架内力及配筋1、纵梁内力及配筋计算1）、纵梁断面尺寸的确定：L为梁的计算跨度13.8m。梁高h=(1/8～1/12)×L=(1/8～1/12)×13.8=1.15～1.725m，本工程取1.5m。梁宽b=(1/2～1/3)h=0.75～0.5m，本工程取0.75m。2）、荷载计算：（1）、由于纵梁截面增大，因此，增加了纵梁的线荷载:△q1=1.05×(1.5×0.75-0.35×0.5)×25=24.94KN/M（2）、柱的尺寸加大，则柱的自重相应增大。下段增大：△g1=1.0×52.8×0.75×1.5×25-12.69=70KN/m下段增大：△g2=1.05×5.3×0.75×1.5×25-24.35=132.17KN/m△q2=1.05×0.95×25=24.94KN/M其余荷载不变。3）、内力计算图9.7（截面变化之前的变矩图）A截面：M=1007.4KN,V=547.6KN；B截面：M=1648.6KN,V=640.4KN；跨中：M=778.6KN。4）、配筋计算(1)、纵梁弯矩配筋计算表，参考《特种》P316。M（N.M）1007.4×106778.6×1061648.6×106ma=M/bh020.6430.4971.05ρ0.00220.00160.0036238417343901选配钢筋实际钢筋面积245419643927备注b=750h0=1445b=750h0=1445b=750h0=1445(2)、纵梁斜截面配筋计算截面547.6×103640.4×1030.25bh0fc2709.382719.380.07bh0fc758.63758.63φ8@200，As=252mm2。（3）、柱配筋计算，以下段柱为设计依据设计内力；M=1006KN.mN=600KN截面面积，bxh=750mm×1500mmN=600KN由式：X=N/（fcm×b）=600000/（11×750）=72＜2a′=100mmo=M/N=（1006×103）/600=1.677m＞0.3hoc×A）/N=（0.5×10×750×1500）/600000=9.38=0.3×1445=0.434m=1.0由《特种》表3-14c，Lo=1.25×5.3=6.6Lo/h=6.6/1.5=4.48，ξ2=1则η=1AS=AS′=N（nei-h/2+a′）/[fy′×（ho-a′）]=60000×（1677-750+55）/[310×（1445-55）]=1367mm2A3′=A3=0.20%×b×ho=0.2%×750×1455=2182mm2S=AS′=2454mm2。述，相应加大柱尺寸，H=1500MM，b=7500mm，则柱自重也相应增大。下段：△g=70.0KN上段：△g=132.17KN横梁自重：△q2=1.05×0.95×25=24.94KN/M图9.92）、横梁内力计算梁：A截面：M=71.2KN,V=83.9KN；柱：B截面：M=71.2KN,V=1460KN；图9.10图9.113）、横梁配筋计算（1）、上层横梁正截面计算：截面M（KN.m）71.2ma=M/（bho2）0.045ρ0.0002最小配筋率配筋ρ=0.0015。A3=pbho1625mm2选配钢筋实际钢筋面积1964mm2备注需满足最小配筋率要求其它横梁截面配筋类同。（2）、斜截面配筋计算V=83.9KN，0.2fbhofc=2709.38KN0.07bhofc=758.63KN因0.07bhofc＞V按构造配箍筋，配4肢，n=4，φ8@200，AS=252mm2柱配筋相同。a、设计内力：M=71.2KNN=1.46×103KN截面尺寸：b×h=750mm×1500mm。X=N/(fcm×b)=/(11×1500)=88＜2a′=100mmeo=M/N=/=5.0＜0.3×695=208.5mmea=0.12（0.3×ho-eo）=0.12×（0.3×695-50）=19mmei=ea+eo=50+19=69mmlO=1.25×2.8=3.5mlo/h=3.5/0.75=4.70＜8，取η=1。Nei=69mm＜0.3h=434mm，按小偏心受压计算。3、计算解值：i+h/2-a=69+750/2-55=389mm，e′=-69+750/2-55=251mm。minbh=0.2%bh=0.2%×1500×750=2250mm2X=[-B±（B2-4AC）1/2]/2AA=0.5fcmb=0.5×11×1500=8250N/mmB=-fcmba′+fyAS（1-a′/ho）/（0.8-ξb）=-11×1500×55+310×2250×（1-55/695）/（0.8-0.544）=-907500+697500×0.92/0.256=.63N=-×251-310×2250×0.8×（695-55）/（0.8-0.544）=-176.1×107X={-.6+[（.632-4×8250）×（176.1×107）]1/2}/2×8250=375.1mm＜h=750mm。A3′=Ne-fcmbx（ho-X/2）/fy′（ho-a′）=[×389-11×1500×375.1（695-375.1/2）]/[310×（695-55）]=（×389-11×1500×375筋:AS=2250mm2选配：5φ25，实配钢筋面积，As=2454mm2。按构造配置钢筋,4肢，n=4,箍筋采用φ8@200，AS=252mm2第十章：平面钢闸门的设计一、设计资料由前面几章的内容可知：焊条：E43，胶为滑道，压合胶木为MCS-2。二、闸门结构的形式及布置见图10.1。图10.11、闸门尺寸的确定：闸门计算跨度：L=L0+2d=12+0.25=12.5m。主梁的形式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。3、主梁的布置根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位y=H/3=4.3/3=1.43m，并要求下悬臂a≥012H和a≥04m，上悬臂c≤045H，今取=0.7m主梁间距：2b=2×（1.43-0.7）=1.46m则：C=4.3-1.46-0.7=2.14＞1.935m不满足。重新计算：取a=0.5mm，a=0.12×4.3=0.52m。主梁间距：2b=2（1.43-0.5）=1.86m则：C=4.3-1.86-0.5=1.94m0.45×H=1.94m梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被隔板所支承。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各5、联结系的布置和形式（1）横向联结系，根据主梁的跨度，采用布置三道横隔板，其（2）纵向联结梁，设在两个主梁下翼缘的竖平面内。边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。三、面板设计估算面板厚度，在主梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。8mm厚。四、水平次梁，顶梁和底梁的设计1、荷载与内力计算水平次梁和顶、底梁都是支承在横隔板上的连续梁，作用在它们现列表10.1计算如下：梁号梁轴线处水压强度p（KN/m）梁间距（m）/2（KN/m）备注1、（顶梁）1、R1=10.91.04×1/2×3/1=1.89KN/m0.9450.850.78515.2326.60.720.65517.4232.500.590.5718.5338.00.550.47518.057、（底梁）42.50.400.312.75合计94.17图10.4次梁横向弯矩M次中=0.077ql2=0.077×18.53×3.1252=13.93kN.mM次B=0107ql2=0.107×18.53×3.1252=19.36KN.mW=M/[σ]=19.36×106/160=121000mm3A=2515mm2,Wx=116800mm3，Ix=mm4,b=65mm,d=8.5mm。然后取基中较小值。式（6-11）B≤b1+bot=65+60×8=545mm按5号梁计算，设梁间距b=（b1+b2）/2=（0.59+0.55）/2=0.57m，O=0.89=0.8×3.125=2.5对于支座负弯矩移取lO=0.4×L=0.4×3.125=1.25m。根据lO/b查表6-1：对于lo/b=2.5/0.57=4.385得ξ1=0.918则B=ξ1b=0.918×570=523mm。对于lo/b=1.25/0.57=2.193，得ξ2=0.5362b=0.536×570=305mm。A=2515+523×8=6699mm2组合截面形心到槽钢中心线的距离：e=523×8×（80+4）/6699=52.5mm跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：次中=+2515×52.52+545×8×（27.5+8/2）2=.75mm4Wmin=.75/132.5=155495.69mm2A=2515+305×8=4955mm2组合截面形心到槽钢中心线距离：e=（305×884）/4955=41.4mm支座处组合截面的惯性矩及截面模量：次B=+25.5×41.42+305×8×42.62=.8mm4Wmin=.8/121.4=148959mm23、水平次梁的强度验算：截面的抗弯强度，即：次=M次B/Wmin=19.36×106/148959=129.96N/mm2≤[σ]=160N/mm2可不必验算。5、顶梁和底梁：五、主梁设计1、设计资料荷截跨度L1=12m。2）、主梁荷载：q=4.32×10×1/2×1/2=46.23kN/m4）、主梁容许挠度[W]=L/600。1）、截面选择（1）、弯矩与剪力Mmax=46.23×1.2/2×（12.5/2-12/4）=901.49KN.mVmax=qL1/2=1/2×46.23×12=277.4KN（2）、需要的截面抗矩，抵抗矩为：W=Mmax/[σ]=901.49×100/（144×0.1）=6260.34cm3（3）、腹板高度选择，按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为：hmin=0.96×0.23[σ]L/（E[W/L]）=521.74×0.96×0.23=115.76cm。经济梁高hec=3.1×W2/5=3.1×6260.342/5=102.33cm高ho=120cm。（4）、腹板厚度选择，按经验公式计算：tW=h1/2/11=1201/2/11=0.99cm，选用tw=1.0cm。（5）、翼缘截面选择，每个翼缘而要截面为：A1=W/ho-twho/b=6260.34/120-1.0×120/6=52.17-20=32.17cm2下翼缘选用t1=2.0cm（符合钢板规格）需要，b1=A1/t1=32.17/2=16cm，选b1=24cm（在h/2.5～h/5=48～24cm以之间）。取为B=b1+60×δ=14+60×0.8=62cm。上翼缘截面积A1=14×2.0+62×0.8=77.6cm2（6）弯应力强度验算：表