闸墩及底板结构计算

一、计算条件边墩厚度= 1 m边墩顶高程= 37 m边墩底高程= 33.8 m边墩高度= 3.2 m底板厚度= 1 m常水位= 36.5 m墩外填土容重= 20 kN/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= 0 kPa 地质提供地下水位高程= 32.51 m 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1 m计算1)侧向土压力计算Pa—主动土压力强度kN/m 2；H—填土高度(m)；φ—土的内摩擦角(°)；C—土的粘聚力Kpa；φ D—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（°）φ D回填土容重(kN/m2)主动土压力系数 ka 填土高度 (m)0 24 24 20 0.65 3.2土压力 r0 力臂(m) 弯矩(kN.m)43.19 1.2 1.067 55.282)内侧静水压力计算边墩结构计算土压力计算表)245( Da tgK 2aa HKP 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)33.8 36.5 2.7 10.00 36.45 0.93)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/g KNah— 水平向设计地震加速度代表值； 0.20g m2/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； KNα i— 质点动态分布系数；g— 重力加速度。 9.81 m2/sGei(kN) α imin α imax H(m) α i80.0 2.60 1 2 3.20 1.8(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) γ t(kN/m3) φ't 静止土压力F 0 动土压力F' 对边墩底部取矩(kN.m)3.2 20 24 60.75 6.08 6.48三、内力计算边墩底部总弯矩(kN.m)结构重要性系数r 0弯矩设计值(kN.m)水平力合力(kN)47.80 0.9 0.00 20.06混凝土的受剪承载力V c=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020 21 KHF tt tK 'sin10 221 HP b(mm) h(mm) c(mm) h0(mm) Vc(kN)1000 1000 50 950 831.25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) α s ξ As(mm2) 最小配筋率 A's(mm2)80.61 0.009 0.009 330 1425实配钢筋5Φ 20,钢筋面积1570mm 2P(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)1 32.81(地质报告提供)力臂Fi(kN) L(m) M(kN.m)7.3 2.60 18.9弯矩水压力计算表水平地震惯性力一、计算条件边墩厚度= 1 m边墩顶高程= 37 m边墩底高程= 33.8 m边墩高度= 3.2 m底板厚度= 1 m常水位= 36.5 m墩外填土容重= 20 kN/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= 0 kPa 地质提供地下水位高程= 32.51 m 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1 m计算1)侧向土压力计算Pa—主动土压力强度kN/m 2；H—填土高度(m)；φ—土的内摩擦角(°)；C—土的粘聚力Kpa；φ D—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（°）φ D回填土容重(kN/m2)主动土压力系数 ka 填土高度 (m)0 24 24 20 0.65 3.2土压力 荷载分项系数 力臂(m) 弯矩(kN.m)43.19 1.2 1.066666667 55.282)内侧静水压力计算边墩结构计算土压力计算表)245( Da tgK 2aa HKP 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)33.8 36.5 2.7 10.00 36.45 0.93)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/g KNah— 水平向设计地震加速度代表值； 0.20g m2/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； KNα i— 质点动态分布系数；g— 重力加速度。 9.81 m2/sGei(kN) α imin α imax H(m) α i80.0 2.60 1 2 3.20 1.8(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) γ t(kN/m3) φ't 静止土压力F 0 动土压力F' 对边墩底部取矩(kN.m)3.2 20 24 60.75 6.08 6.48三、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)47.80 0.9 0.85 36.57 20.06混凝土的受剪承载力V c=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020 21 KHF tt tK 'sin10 221 HP b(mm) h(mm) c(mm) h0(mm) Vc(kN)1000 1000 50 950 831.25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) α s ξ As(mm2) 最小配筋率 A's(mm2)80.61 0.009 0.009 330 1425实配钢筋5Φ 20,钢筋面积1570mm 2P(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)1 32.81(地质报告提供)Fi(kN) L(m) M(kN.m)7.3 1 2.60 18.9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 2840kN 4.65*16*25+(0.5+1)*1/2*16*1*25 2160kN中墩自重 937kN 685.875边墩自重 937kN 685.875闸墩顶盖板1 635 465闸门自重 70kN启闭力 200kN渗透压力 232kN 217kN不平衡剪力 5580kN 4484kN2、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*25 4.65*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 1.146.6 5.94 35.36.6 14552 85.483.13 1.146.6 2512以上除底板重外的匀布荷载总和为1 0.64kN②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》P 217，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0 kN/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6.6 5.193 0.12131.296.6 2/14 2626.6 3284.64 9 1.144.5 5.94 1.144.5 20894.5 5.193 8.02118.356.6 2/1 1 4 026.6 3184.6 4 96.6 2.2322 85.489.81166/2=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= 20 kN/m30.05L 0.15L 0.25L 0.35L 0.45L 0.55L 0.65L0.35m 1.06m 1.76m 2.47m 3.17m 3.88m 4.58mP1 P2 P3 P4 P5 P6 P7106kN 99kN 90kN 80kN 71kN 61kN 52kN荷载土条中心距板边距离 83.354.5 2/1 1 6 624.5 3225.662 17.174.6 2/3 1 8724.6 314.2 2 254.5 2.2324、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1 20.26kN.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 7.05 3 28000 1 0.35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8.110.75L 0.85L 0.95L 1.15L5.29m 5.99m 6.70m 8.11mP8 P9 P10 P1143kN 33kN 24kN 10kN 工 程设计阶段专 业计 算 书审