船闸结构设计规范PPT

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1、第六章第六章船闸结构计算船闸结构计算1第一节第一节作用在船闸结构上的荷载作用在船闸结构上的荷载 船闸水工建筑物设计时，须根据建筑物在施船闸水工建筑物设计时，须根据建筑物在施工、完建、运用及检修等不同时期所承受的全工、完建、运用及检修等不同时期所承受的全部荷载，并按各种可能的最不利荷载组合进行部荷载，并按各种可能的最不利荷载组合进行计算。计算。 2作用于船闸水工建筑物上的荷载包括：作用于船闸水工建筑物上的荷载包括： （1）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重。）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重。 （2）闸门、阀门及其他设备的重量。）闸门、阀门及其他设备的重量。 （3）土压力。）土压力

2、。 （4）静水压力。）静水压力。 （5）扬压力（包括浮托力及渗透压力）。）扬压力（包括浮托力及渗透压力）。 （6）船舶荷载。）船舶荷载。 （7）活荷载。）活荷载。 （8）波浪压力。）波浪压力。 （9）水流力。）水流力。 （10）地震力。）地震力。 （11）其他。）其他。一、荷载种类一、荷载种类31、土压力、土压力 土压力是作用在船闸上的主要荷载之一。计算土压土压力是作用在船闸上的主要荷载之一。计算土压力时，应根据地基性质、结构类型及回填土性质等因素力时，应根据地基性质、结构类型及回填土性质等因素判别土压力的计算状态。根据分析、观测并结合判别土压力的计算状态。根据分析、观测并结合船闸建船闸建设具

3、体情况复算，基本可以分为以下三种状态：设具体情况复算，基本可以分为以下三种状态： 二、荷二、荷载载计计算算4（1）土基上的重力式、扶壁式、悬臂式等结构，墙后填土应按）土基上的重力式、扶壁式、悬臂式等结构，墙后填土应按主动土压力主动土压力计算；计算；（2）土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、）土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上的重力式、扶壁式、悬臂式、混合式结构等，以及一般的整体式结构，扶壁式、悬臂式、混合式结构等，以及一般的整体式结构，由于墙身变位受到限制，主动极平衡状态一般难以发生，墙由于墙身变位受到限制，主动极平衡状态一般难以发生，墙后填土应按后填土应按静止土压力静止土

4、压力计算；计算；（3）墙高大于）墙高大于15m的整体式悬臂式钢筋混凝土结构，观测表明，的整体式悬臂式钢筋混凝土结构，观测表明，结构上部产生大于静止土压力的结构上部产生大于静止土压力的附加土压力附加土压力，因此应按，因此应按附加附加土压力土压力的影响进行分析研究。的影响进行分析研究。 5主动土压力计算方法主动土压力计算方法： 库仑理论适用库仑理论适用墙背与垂线夹角不大墙背与垂线夹角不大（45/2）的主动土压力）的主动土压力 计算（计算（ 为内摩擦角为内摩擦角 ）。）。o 朗肯理论适用朗肯理论适用o 0（地面与水平面夹角）；（地面与水平面夹角）；o （45/2）或墙身为）或墙身为L结构结构（坦墙）

5、（坦墙）时的时的主动土压力主动土压力 计算。计算。o 凝聚力概念凝聚力概念.6图图6-1 主动土压力计算（库仑法）主动土压力计算（库仑法）7 静止土压力通常是指墙体没有位移时的土压力，一静止土压力通常是指墙体没有位移时的土压力，一般为墙身刚度较大和地基不发生沉降的情况。为方便计般为墙身刚度较大和地基不发生沉降的情况。为方便计算，静止土压力系数可采用主动土压力系数的算，静止土压力系数可采用主动土压力系数的1.251.5倍。倍。 关于附加土压力的计算，须按整个结构与周围土体关于附加土压力的计算，须按整个结构与周围土体共同工作的条件考虑，目前已有的计算方法都具有很大共同工作的条件考虑，目前已有的计算

6、方法都具有很大的假定性，有待进一步研究。的假定性，有待进一步研究。82、扬压力、扬压力 作用于建筑物基础底面垂直向上的总水压力称为作用于建筑物基础底面垂直向上的总水压力称为扬扬压力压力，包括浮托力和渗透压力。，包括浮托力和渗透压力。 建筑物基底浮托力的强度等于下游水位与建筑物基建筑物基底浮托力的强度等于下游水位与建筑物基底的高程差乘以水的重度。底的高程差乘以水的重度。 渗透压力的确定取决于地基的性质。土基上建筑物渗透压力的确定取决于地基的性质。土基上建筑物的渗透压力计算见本章第二节。下面介绍岩基上建筑物的渗透压力计算见本章第二节。下面介绍岩基上建筑物的渗透压力计算。的渗透压力计算。9图图6-2

7、 为设帷幕灌浆、排水设施的扬压力图为设帷幕灌浆、排水设施的扬压力图10o 对未设帷幕、排水的船闸，一般假定渗透压力呈三对未设帷幕、排水的船闸，一般假定渗透压力呈三角形分布，图角形分布，图6-2中中 为上游水深，为上游水深， 为下游水深，为下游水深，o 为渗透水头。为渗透水头。o 但观测资料表明，岩基上渗透压力线的变化，往往但观测资料表明，岩基上渗透压力线的变化，往往不是一条直线，而是曲线。为了便于计算和比较符合实不是一条直线，而是曲线。为了便于计算和比较符合实际，将曲线变化的渗透压力图折算为相应的直线变化的际，将曲线变化的渗透压力图折算为相应的直线变化的渗透压力图，即将渗透水头渗透压力图，即将

8、渗透水头H乘以折减系数乘以折减系数，使其按，使其按直线变化的三角形面积和按曲线变化的面积近似相等，直线变化的三角形面积和按曲线变化的面积近似相等，则单位宽度上总渗透压力为则单位宽度上总渗透压力为：o （6-12）113、船舶荷载、船舶荷载 船舶荷载包括：船舶行进时，船舶对建筑物的撞击力；船舶荷载包括：船舶行进时，船舶对建筑物的撞击力；船舶停靠时，由系船设备传到建筑物上的系缆力。船舶停靠时，由系船设备传到建筑物上的系缆力。 停靠在建筑物前的船舶受风力作用而产生的横挤力，一停靠在建筑物前的船舶受风力作用而产生的横挤力，一般比撞击力小，在船闸设计中多不予以考虑。般比撞击力小，在船闸设计中多不予以考虑

9、。 船舶行进时对建筑物的撞击力是一动力荷载，它与船船舶行进时对建筑物的撞击力是一动力荷载，它与船舶排水量、撞击速度及撞击角度、船舶与建筑物及其防撞舶排水量、撞击速度及撞击角度、船舶与建筑物及其防撞设施的变形特性等因素有关。其计算公式为：设施的变形特性等因素有关。其计算公式为： （6-13） 撞击力分布长度可按下列公式计算：撞击力分布长度可按下列公式计算： （6-14） （6-15） 12 对于连续的闸墙及导航墙，由于力的扩散作用，撞对于连续的闸墙及导航墙，由于力的扩散作用，撞击力将分布在一定的长度范围内，因此单位长度上的力击力将分布在一定的长度范围内，因此单位长度上的力往往不大，对结构影响较小

10、。而对独立建筑物或轻型结往往不大，对结构影响较小。而对独立建筑物或轻型结构，如墩柱或框架式等，则影响较大。构，如墩柱或框架式等，则影响较大。 船舶系缆力由配缆破断力计算确定。设计时，可根船舶系缆力由配缆破断力计算确定。设计时，可根据过闸船舶的载重量，按表据过闸船舶的载重量，按表6-16-1选用。选用。 13144、波浪压力、波浪压力 计算波浪压力，首先要确定波浪的大小即波浪要素计算波浪压力，首先要确定波浪的大小即波浪要素波高和波长。受风浪作用的船闸建筑物，当无可靠波高和波长。受风浪作用的船闸建筑物，当无可靠波高、波长资料时，根据船闸所处的位置，可参照下列波高、波长资料时，根据船闸所处的位置，可

11、参照下列方法进行计算：方法进行计算： 15波高、波长计算：波高、波长计算：16 （3）港口附近的船闸也可参照现行行业标准海港水）港口附近的船闸也可参照现行行业标准海港水文规范的有关规定计算。文规范的有关规定计算。 在波浪要素确定后，可根据建筑物轮廓形状（直立、在波浪要素确定后，可根据建筑物轮廓形状（直立、斜坡、或孤立墩住）和教育处情况的相应水深，选用有斜坡、或孤立墩住）和教育处情况的相应水深，选用有相关公式计算波浪压力。相关公式计算波浪压力。 设计船闸结构时，应根据各种计算情况，将荷载分设计船闸结构时，应根据各种计算情况，将荷载分别组合为基本组合和特殊组合两类见表别组合为基本组合和特殊组合两类

12、见表6-2，必要时还，必要时还应考虑其他可能的不利组合。应考虑其他可能的不利组合。17荷荷 载载 组组 合合 表表6-2注：溢洪情况列入基本组合。注：溢洪情况列入基本组合。荷荷载载组组合合主主要要考考虑虑情况情况自自重重设设备备力力土土压压力力水水压压力力扬扬压压力力船船舶舶荷载荷载水水流流力力波波浪浪力力活活荷荷载载地地 震震力力基基本本组组合合运用情况运用情况检检查查修修情情况况施工情况施工情况完建情况完建情况特特殊殊组组合合校核洪水校核洪水排排水水管管堵堵塞塞及止水及止水局部破坏局部破坏地震情况地震情况运用运用+地震地震检修检修+地震地震18第二节第二节 船闸的渗流及防渗设计船闸的渗流及

13、防渗设计 一、船闸的渗流一、船闸的渗流 船闸作为挡水建筑物承受着上、下游水位差的作用。在水船闸作为挡水建筑物承受着上、下游水位差的作用。在水头的作用下，船闸的地基和其两侧的回填土内，产生渗透水流头的作用下，船闸的地基和其两侧的回填土内，产生渗透水流（简称渗流，见图（简称渗流，见图6-3）。渗流对建筑物产生渗透压力，降代）。渗流对建筑物产生渗透压力，降代建筑物抗滑稳定性；也可能经起地基土壤的渗透变形，甚至会建筑物抗滑稳定性；也可能经起地基土壤的渗透变形，甚至会引起建筑物失事。引起建筑物失事。 为减少渗流的不利影响，通常在船闸首前设置水平防渗设为减少渗流的不利影响，通常在船闸首前设置水平防渗设备备

14、铺盖铺盖；在底板下设置垂直防渗设备；在底板下设置垂直防渗设备板桩、齿墙板桩、齿墙等。等。19图图6-3 船闸的渗流图式船闸的渗流图式 图图6-4 船闸闸首的地下轮廓船闸闸首的地下轮廓线线20 在水头作用下，在船闸的地基及其两则回填土内产生渗流，在水头作用下，在船闸的地基及其两则回填土内产生渗流，由于两者相互影响，呈由于两者相互影响，呈空间渗流状态空间渗流状态，特别是闸室为透水闸底，特别是闸室为透水闸底时，其闸首渗流的空间性理为显著。时，其闸首渗流的空间性理为显著。 当闸室采用透水闸底时，随着船闸的灌水和泄水，作用在当闸室采用透水闸底时，随着船闸的灌水和泄水，作用在船闸上的水头在很短时间内将最大

15、值降为零，然后又由零增升船闸上的水头在很短时间内将最大值降为零，然后又由零增升到最大值，从而渗流的方向也随着改变，这就使得船闸的渗流到最大值，从而渗流的方向也随着改变，这就使得船闸的渗流具有不稳定流性质。具有不稳定流性质。 其过程如流水、管涌其过程如流水、管涌等。等。 注意注意船闸与其他水工建筑物相比在渗流方面所具有的特点。船闸与其他水工建筑物相比在渗流方面所具有的特点。21二、船闸的防渗布置二、船闸的防渗布置1、船闸为、船闸为透水闸底透水闸底的防渗布置的防渗布置 船闸为透水闸底时，闸首和闸室均是独立的挡水建船闸为透水闸底时，闸首和闸室均是独立的挡水建筑物，它们各自都应设置防渗设备。筑物，它们

16、各自都应设置防渗设备。 图图6-5 船闸为透水闸底的防渗布置船闸为透水闸底的防渗布置22土壤分类：土壤分类：o 砂性土：砂性土：透水性大，容易发生渗流变形；防渗方法是减少透水性大，容易发生渗流变形；防渗方法是减少渗透压力，减小渗流量，防渗布置难度较大；渗透压力，减小渗流量，防渗布置难度较大；o 粘性土：粘性土：透水性小，土壤颗粒间存在凝聚力，不容易发生透水性小，土壤颗粒间存在凝聚力，不容易发生渗流变形。防渗方法注要是减少渗透压力。减小渗流量记及渗流变形。防渗方法注要是减少渗透压力。减小渗流量记及防止变形不太重要，防渗设计较容易；防止变形不太重要，防渗设计较容易；23砂性土砂性土地基，当闸首底板

17、的渗径长度不够时，可采用板桩及铺地基，当闸首底板的渗径长度不够时，可采用板桩及铺盖等防渗措施，并在渗流排出的地方设置后滤层。盖等防渗措施，并在渗流排出的地方设置后滤层。闸首边墩闸首边墩两侧回填土内的渗流，主要应防止回填土与混凝土边两侧回填土内的渗流，主要应防止回填土与混凝土边墩接触处产生集中渗流。采用的措施是：墩接触处产生集中渗流。采用的措施是：（1）边墩背面不宜有向回填土侧的倒坡，水下部分沿墙高不宜）边墩背面不宜有向回填土侧的倒坡，水下部分沿墙高不宜有突出部分；有突出部分；（2）当闸首为挡水线的一部分时，在挡水线及其上游侧宜设置）当闸首为挡水线的一部分时，在挡水线及其上游侧宜设置粘土防渗墙，

18、必要地还可设置刺墙等防渗设备。粘土防渗墙，必要地还可设置刺墙等防渗设备。对于闸室，由于在透水闸底的闸墙下面产生横向渗流，最简单的对于闸室，由于在透水闸底的闸墙下面产生横向渗流，最简单的防渗措施是设置齿墙，若还不能满足防渗要求时，则可在闸室内防渗措施是设置齿墙，若还不能满足防渗要求时，则可在闸室内侧闸墙下渗流出口处设置一道板桩，在闸室内设置反滤层。侧闸墙下渗流出口处设置一道板桩，在闸室内设置反滤层。在粘性土地基上，通常不宜施打板桩。船闸防渗，一船多采用齿在粘性土地基上，通常不宜施打板桩。船闸防渗，一船多采用齿墙和铺盖等设施。墙和铺盖等设施。24图图6-6 透水底板的闸室墙的放渗布置透水底板的闸室

19、墙的放渗布置252、闸室为不透水闸底的防渗布置、闸室为不透水闸底的防渗布置 当闸室位于坝轴线的下游时，由于整个船闸是一个当闸室位于坝轴线的下游时，由于整个船闸是一个挡水建筑物，闸首和闸室的挡水建筑物，闸首和闸室的总渗径长度总渗径长度大大超过防渗大大超过防渗（闸下或侧向）所必须的安全长度，防渗布置比较简单。（闸下或侧向）所必须的安全长度，防渗布置比较简单。一般仅在闸室墙后回填土内设置明沟或排水管，以降低一般仅在闸室墙后回填土内设置明沟或排水管，以降低墙后地下水位，改善闸室结构工作条件。墙后地下水位，改善闸室结构工作条件。 26三、渗三、渗 流流 计计 算算 通常，通常，船闸的渗流计算可简化为平面

20、问题进行。工船闸的渗流计算可简化为平面问题进行。工程设计中，常用的方法有程设计中，常用的方法有渗径系数法渗径系数法和和阻力系数法阻力系数法。 1 1、渗径系数法、渗径系数法 渗径系数法是一种简化的方法。该法是将船闸下的渗径系数法是一种简化的方法。该法是将船闸下的地下防渗轮廊线，化引为水平的计算轮廊线，即将板桩、地下防渗轮廊线，化引为水平的计算轮廊线，即将板桩、齿墙等垂直的下轮廊线按比例化引为水平长度而展开，齿墙等垂直的下轮廊线按比例化引为水平长度而展开，然后绘制渗透压力图形，从而可以求出各相应段的渗透然后绘制渗透压力图形，从而可以求出各相应段的渗透压力值，如图压力值，如图6-7 6-7 ：27

21、图图6-7 渗径系数法计算渗透压力渗径系数法计算渗透压力2829o式中：式中：o L地下轮廓线的化引总长度，地下轮廓线的化引总长度，m；o C渗径系数。渗径系数。在出口处设有反滤层时，按表在出口处设有反滤层时，按表6-3选用；选用；o H计算水头（渗透水头），计算水头（渗透水头），m；o Ln 地下轮廓线水平段长度，地下轮廓线水平段长度，m；o Lv地下轮廓线垂直段长度，地下轮廓线垂直段长度，m；o m垂直段换算为水平段长度的换算系数，对多板垂直段换算为水平段长度的换算系数，对多板桩（相邻板桩水平间距应大于总长的桩（相邻板桩水平间距应大于总长的1.5倍）倍）m取取2.0，对齿墙、对墙身垂直段，

22、对齿墙、对墙身垂直段m取小于等于取小于等于1.0。30 渗径系数法比较粗略，它没有考虑渗流区域的边界和地下轮渗径系数法比较粗略，它没有考虑渗流区域的边界和地下轮廊形状的影响以及地基土壤的不均匀性等，这些必然影响到渗廊形状的影响以及地基土壤的不均匀性等，这些必然影响到渗透压力和渗流坡降值。但该方法计算简便，有一定的实践经验透压力和渗流坡降值。但该方法计算简便，有一定的实践经验基础，目前在小型工程中应用较广。基础，目前在小型工程中应用较广。312、阻力系数法、阻力系数法 阻力系数法的基本原理是将建筑物地基内的整个渗流区域大阻力系数法的基本原理是将建筑物地基内的整个渗流区域大致按致按等势线等势线位置

23、分成几个基本渗流段形，各段渗流水头损失与各位置分成几个基本渗流段形，各段渗流水头损失与各段的阻力系数成正比。段的阻力系数成正比。 主要计算步骤：主要计算步骤： （1 1）地基分段）地基分段 将地基沿渗流流程，一般可通过板桩角点和尖点的等水头线进将地基沿渗流流程，一般可通过板桩角点和尖点的等水头线进行分段（图行分段（图6-86-8、图、图6-96-9）。地基分段可归纳为进出口段、内部垂）。地基分段可归纳为进出口段、内部垂直段和水平段。三种基本段形。直段和水平段。三种基本段形。32图图6-8 地基断面分布图地基断面分布图33图图6-9 基本分段形式图基本分段形式图34（2）计算地基有效深度）计算地

24、基有效深度 地基有效深度系指渗流计算的影响深度。地基有效深度系指渗流计算的影响深度。 当地基内的透水层深度小于有效深度（计算深度），按当地基内的透水层深度小于有效深度（计算深度），按地基的实际透水层深度取用；地基的实际透水层深度取用； 当实际透水深度大于有效深度，则取有效深度计算。当实际透水深度大于有效深度，则取有效深度计算。o 地基的有效深度按下列公式计算：地基的有效深度按下列公式计算：o当当 时时 ， （6-22） o当当 时，时， （6-23） 35（3）计算各段的阻力系数）计算各段的阻力系数o进出口段（如图进出口段（如图6-9a）阻力系数）阻力系数 ：o （6-24）式中：式中： S0

25、地下轮廓的垂直投影长度，地下轮廓的垂直投影长度，m； S垂直防渗设施的深度，垂直防渗设施的深度，m； o T地基计算深度，地基计算深度，m 。36o内部垂直段（见图内部垂直段（见图6-9b）阻力系数）阻力系数 ：o （6-25）o水平段（如图水平段（如图6-9C）阻力系数）阻力系数 ： o o （6-26）式中：式中： S1 、S2计算段两端垂直防渗设施深度，计算段两端垂直防渗设施深度，m； L 计算段水平投影长度，计算段水平投影长度，m。 3738（6）进出口处水头损失和渗透压力图形的局部修正）进出口处水头损失和渗透压力图形的局部修正 当当进出口段板桩较短进出口段板桩较短时，进出口水力坡降呈

26、急变曲时，进出口水力坡降呈急变曲线型式，需对按式（线型式，需对按式（6-28）计算出的进出口水头损失）计算出的进出口水头损失和渗透压力图形进行修正，使得与实际的急变曲线及渗和渗透压力图形进行修正，使得与实际的急变曲线及渗透压力图形接近。透压力图形接近。 由于进出口段水头损失的减小，必然引起相邻水平由于进出口段水头损失的减小，必然引起相邻水平段的水头损失的增加，进出口段齿墙不规则部位，应对段的水头损失的增加，进出口段齿墙不规则部位，应对与进出口板桩相邻水平段的水头损失和渗透压力图形进与进出口板桩相邻水平段的水头损失和渗透压力图形进行修正，具体的修正方法可见船闸设计规范相关部分。行修正，具体的修正

27、方法可见船闸设计规范相关部分。39（7）计算出口坡降）计算出口坡降o出口处渗流的平均坡降可按下式计算：出口处渗流的平均坡降可按下式计算：o o （6-29）o出口段的平均坡降应小于在渗透水流作用下，按地基土出口段的平均坡降应小于在渗透水流作用下，按地基土壤平衡条件所求得的出口段容许坡降，其值见教材壤平衡条件所求得的出口段容许坡降，其值见教材（p121）表）表6-4。40（8）核算地基土壤）核算地基土壤“整体整体”渗流稳定性渗流稳定性o地基土壤的平均渗流坡降按下式计算：地基土壤的平均渗流坡降按下式计算：o o （6-30）o地基土壤的平均坡降应小于水平段容许坡降，其值可按地基土壤的平均坡降应小于

28、水平段容许坡降，其值可按表表6-4取用。取用。41第三节第三节 船闸闸室结构计算船闸闸室结构计算 闸室结构计算的任务，就是在各种计算荷载组合情况下，闸室结构计算的任务，就是在各种计算荷载组合情况下，既要保证建筑物安全可靠，又要保证地基不发生破坏。闸室结既要保证建筑物安全可靠，又要保证地基不发生破坏。闸室结构验算一船包括：抗滑、抗倾、抗浮稳定性验算；渗透稳定性构验算一船包括：抗滑、抗倾、抗浮稳定性验算；渗透稳定性验算；地基承载力、地基沉降计算；结构各部位强度和限裂验验算；地基承载力、地基沉降计算；结构各部位强度和限裂验算等。算等。 （属整体稳定验算）（属整体稳定验算）42一、闸室结构的一般验算内

29、容及方法一、闸室结构的一般验算内容及方法1、抗滑稳定验算、抗滑稳定验算 （1）土基上闸室结构的抗滑稳定性验算）土基上闸室结构的抗滑稳定性验算 作用在闸室墙的荷载系倾斜荷载，即既有垂直荷载又有水平荷作用在闸室墙的荷载系倾斜荷载，即既有垂直荷载又有水平荷载。当水平荷载较大，而垂直荷载相对较小时，闸室墙可能沿地载。当水平荷载较大，而垂直荷载相对较小时，闸室墙可能沿地基表层产生水平滑移。土基上重力式、扶壁式闸室结构抗滑稳定基表层产生水平滑移。土基上重力式、扶壁式闸室结构抗滑稳定性一般采用抗剪强度公式计算：性一般采用抗剪强度公式计算： （6-31）式中：式中： 土基抗滑稳定安全系数；土基抗滑稳定安全系数

30、；f抗滑摩擦系数抗滑摩擦系数 ； 作用在墙体上全部荷载对滑动面法向投影的总和，作用在墙体上全部荷载对滑动面法向投影的总和，kn； 作用在墙体上全部荷载对滑动面切向投影的总和，作用在墙体上全部荷载对滑动面切向投影的总和，kn。 43 由于建筑物产生水平滑移时的滑裂面一般出现在地基层土的内部，由于建筑物产生水平滑移时的滑裂面一般出现在地基层土的内部，为考虑凝聚力的作用，可取表层土的为考虑凝聚力的作用，可取表层土的等代等代摩擦系数作为建筑物的抗摩擦系数作为建筑物的抗剪摩擦系数，即：剪摩擦系数，即： （6-32）式中：式中： 地基土壤内摩擦角地基土壤内摩擦角 ； c地基土壤的凝聚力，地基土壤的凝聚力，

31、kpa； 底板平均压应力，底板平均压应力，kpa； n系数，取系数，取46；f值一般不大于值一般不大于0.45。44 当闸室墙抗滑稳定性的验算结果不能满足规范规定的要求时，可当闸室墙抗滑稳定性的验算结果不能满足规范规定的要求时，可采取适当措施提高闸室的抗滑稳定性。其采取适当措施提高闸室的抗滑稳定性。其措施措施有：有： 在两侧闸墙之间的闸底处设置钢筋混凝土横撑或底板；在闸墙基在两侧闸墙之间的闸底处设置钢筋混凝土横撑或底板；在闸墙基底设置齿墙；降代墙后地下水位和填土高度；或有基底更换摩擦系数底设置齿墙；降代墙后地下水位和填土高度；或有基底更换摩擦系数较大的砂土（砂垫层）等。较大的砂土（砂垫层）等。

32、 有横撑式底板的分离式闸墙抗滑稳定，可计入横撑或底板的部分有横撑式底板的分离式闸墙抗滑稳定，可计入横撑或底板的部分作用，在闸墙与横撑或底板共同作用下，其安全系数应满足规范规定作用，在闸墙与横撑或底板共同作用下，其安全系数应满足规范规定的要求。在不计入横撑式底板作用下，闸墙自身稳定安全系数不宜小的要求。在不计入横撑式底板作用下，闸墙自身稳定安全系数不宜小于于1.0。 当地基中有软弱夹层时，尚应验算结构沿软弱夹层面的抗滑稳定当地基中有软弱夹层时，尚应验算结构沿软弱夹层面的抗滑稳定性。性。45（2）岩基上闸室结构的抗滑稳定验算）岩基上闸室结构的抗滑稳定验算 岩基上闸室结构的抗滑稳定计算，主要计算沿地

33、基面的抗滑条岩基上闸室结构的抗滑稳定计算，主要计算沿地基面的抗滑条件。一般可按两种方法验算，即按抗剪强度计算公式和按抗剪断件。一般可按两种方法验算，即按抗剪强度计算公式和按抗剪断强度计算公式计算。强度计算公式计算。 抗剪强度计算公式，把滑动面视为一种接触面，而不是胶结面，抗剪强度计算公式，把滑动面视为一种接触面，而不是胶结面，滑动面上的阻力只计摩擦力，不计凝聚力。当滑动面为水平面时，滑动面上的阻力只计摩擦力，不计凝聚力。当滑动面为水平面时，其抗滑稳定安全系数，可按下式计算：其抗滑稳定安全系数，可按下式计算： （6-34）式中：式中： 墙体与地基接触面的抗剪断粘结力，墙体与地基接触面的抗剪断粘结

34、力，kpa； A 墙体与地基接触面面积，墙体与地基接触面面积，m2。 46 抗剪强度公式简单方便，在选择值方面也积累了丰抗剪强度公式简单方便，在选择值方面也积累了丰富的经验，在国内外船闸工程中得到广泛应用。抗剪断富的经验，在国内外船闸工程中得到广泛应用。抗剪断公式虽较为合理，但在多数情况下的现场量测值不很稳公式虽较为合理，但在多数情况下的现场量测值不很稳定。目前该公式在船闸工程中应用尚不普遍定。目前该公式在船闸工程中应用尚不普遍。472、抗倾稳定性验算、抗倾稳定性验算 闸室墙的抗倾稳定性按下式计算：闸室墙的抗倾稳定性按下式计算： （6-35）式中：式中： 抗倾稳定安全系数，（表抗倾稳定安全系数

35、，（表6-5）；）； 对计算截面前趾的稳定力矩之和，对计算截面前趾的稳定力矩之和，kn.m； 对计算截面前趾的倾覆力矩之和，对计算截面前趾的倾覆力矩之和，kn.m。483、抗浮稳定性验算、抗浮稳定性验算 当闸室采用不透水闸底时，须进行抗浮稳定验当闸室采用不透水闸底时，须进行抗浮稳定验算。抗浮稳定按下式计算：算。抗浮稳定按下式计算： （6-36）4、渗透稳定性验算、渗透稳定性验算 船闸结构的渗流计算，参见本章第二节内容。船闸结构的渗流计算，参见本章第二节内容。495、地基承载力验算、地基承载力验算 在荷载作用下，支承基础的地基应不发生剪切破坏而失去在荷载作用下，支承基础的地基应不发生剪切破坏而失

36、去稳定。地基的稳定性通常用地基的容许承载力来衡量。当作用稳定。地基的稳定性通常用地基的容许承载力来衡量。当作用在船闸地基上的荷载小于地基的在船闸地基上的荷载小于地基的容许承载力容许承载力时，表示地基是稳时，表示地基是稳定时，否则地基是不稳定的。验算地基承载力，一般采用查表定时，否则地基是不稳定的。验算地基承载力，一般采用查表法或计算法，对于重要建筑物还应进行野外荷载试验。法或计算法，对于重要建筑物还应进行野外荷载试验。 地基极限承载能力除以安全系数即为地基容许承载力。地基极限承载能力除以安全系数即为地基容许承载力。 地基极限承载力是指使地基出现整体剪切破坏时，持力层地基极限承载力是指使地基出现

37、整体剪切破坏时，持力层能够承受的基底传来的单位面积的最大压力，详见土力学教材。能够承受的基底传来的单位面积的最大压力，详见土力学教材。 在荷载作用下，闸室基底压力应该在地基上所容许的承载在荷载作用下，闸室基底压力应该在地基上所容许的承载力之内。基底压力一船可用偏心受压公式进行计算力之内。基底压力一船可用偏心受压公式进行计算：50 （6-37） 式中：式中：N作用在闸墙上外荷载的合力垂直分力；作用在闸墙上外荷载的合力垂直分力； B基础宽度；基础宽度； e合力对基础中心的偏心矩。合力对基础中心的偏心矩。 计算条件：计算条件： 为防止闸墙产生过大的不均匀沉陷，应控制地基反力的不均匀为防止闸墙产生过大

38、的不均匀沉陷，应控制地基反力的不均匀性。通常在使用情况下，对砂性地基，要求地基反力的最大值与性。通常在使用情况下，对砂性地基，要求地基反力的最大值与最小值之比应不大于最小值之比应不大于5，对粘性地基，则应不大于，对粘性地基，则应不大于3。516、沉降计算、沉降计算 地基沉降一般只计算最终沉降量，通常根据地基各土层的标准地基沉降一般只计算最终沉降量，通常根据地基各土层的标准压缩曲线（压缩曲线（ 曲线曲线 曲线），采用分层总和法进行曲线），采用分层总和法进行计算。由于计算。由于 曲线简便易行，目前在船闸地基设计中得到广曲线简便易行，目前在船闸地基设计中得到广泛应用，其计算公式如下：泛应用，其计算公

39、式如下： （6-38） 地基压缩层的计算深度地基压缩层的计算深度 取值的大小，影响地基最终沉降取值的大小，影响地基最终沉降量计算值。目前工程中通常按竖向附加应力量计算值。目前工程中通常按竖向附加应力 与自重应力与自重应力 之比来确定。当地基某深度的附加应力之比来确定。当地基某深度的附加应力 与自重应力与自重应力 之之比等于比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层。在计算深度下有时，该深度范围内的土层即为压缩层。在计算深度下有软弱土层时，应将计算深度加大软弱土层时，应将计算深度加大。 527、闸室强度计算和限裂验算、闸室强度计算和限裂验算 闸室强度包括闸墙及底板强度。闸墙应力一般可采用材料力

40、闸室强度包括闸墙及底板强度。闸墙应力一般可采用材料力学方法进行计算，对于高度较大的闸墙和地质条件较为复杂的学方法进行计算，对于高度较大的闸墙和地质条件较为复杂的情况，可采用有限元法进行计算。至于闸室底板一般视其结构情况，可采用有限元法进行计算。至于闸室底板一般视其结构型式选用弹性地基梁方法或者材料力学方法计算。根据计算所型式选用弹性地基梁方法或者材料力学方法计算。根据计算所得内力即可进行结构强度分析及限裂验算。得内力即可进行结构强度分析及限裂验算。53二、分离式闸室结构计算二、分离式闸室结构计算 本章前一节中主要介绍了重力式、悬臂式、扶壁式本章前一节中主要介绍了重力式、悬臂式、扶壁式等分离式闸

41、室结构的地基承载力、抗滑稳定、沉降及渗等分离式闸室结构的地基承载力、抗滑稳定、沉降及渗透稳定验算方法，本节主要介绍各种不同分离式闸室结透稳定验算方法，本节主要介绍各种不同分离式闸室结构型式的结构强度验算方法。构型式的结构强度验算方法。541、重力式、重力式 验算内容：验算内容：地基承载力验算；抗滑稳定性验算；抗地基承载力验算；抗滑稳定性验算；抗倾稳定性验算；土基渗透稳定性验算；土基沉降计算；倾稳定性验算；土基渗透稳定性验算；土基沉降计算；截面强度验算。截面强度验算。 重力式闸墙应力通常按材料力学方法计算，如高度重力式闸墙应力通常按材料力学方法计算，如高度较大的闸墙及地基条件较复杂时，需要进行模

42、型试验论较大的闸墙及地基条件较复杂时，需要进行模型试验论证证. 边界面上的应力往往起控制作用，需重点验算边界面上的应力往往起控制作用，需重点验算. 55（1）边界上的垂直正应力）边界上的垂直正应力（6-37） 按材料力学方法假定，闸墙通常按悬臂梁图示计算，按材料力学方法假定，闸墙通常按悬臂梁图示计算，假定闸墙各水平截面上的假定闸墙各水平截面上的垂直正应力垂直正应力呈直线分布，有呈直线分布，有:式中式中: N作用在闸墙计算截面上的全部荷载的垂直分作用在闸墙计算截面上的全部荷载的垂直分力的总和，力的总和，KN； M作用在闸墙计算截面上的全部荷载对截面形作用在闸墙计算截面上的全部荷载对截面形心的力矩

43、总合，心的力矩总合，KN.m； B计算截面的宽度，计算截面的宽度，m。56（2）边界上剪应力，水平正应力和主应力）边界上剪应力，水平正应力和主应力 求得正应力求得正应力y y后后, ,即可用平衡条件一一确定剪应力、即可用平衡条件一一确定剪应力、水平正应力和主应力等。水平正应力和主应力等。 方法是从墙背上切除一个三角形微分体，作用在上面方法是从墙背上切除一个三角形微分体，作用在上面的力分别有：的力分别有： 土压力土压力、水压力、水压力s s、正应力、正应力xdxd、ydyd和剪应力和剪应力d d 。其值根据平衡原理求。其值根据平衡原理求（见参考书）（见参考书）。最后可得到。最后可得到计算任一截面

44、的应力分量和主应力。计算任一截面的应力分量和主应力。57 对于浆砌块石和混凝土重力式墙，应沿闸墙高度截对于浆砌块石和混凝土重力式墙，应沿闸墙高度截取不同断面进行计算，取不同断面进行计算，任一截面应力均应小于材料的任一截面应力均应小于材料的抗拉应力。抗拉应力。 钢筋混凝土重力式墙按相应规范核算。钢筋混凝土重力式墙按相应规范核算。 582、悬臂式、悬臂式 悬臂式结构（悬臂式结构（图示图示）的闸墙与底板刚性连接，同时）的闸墙与底板刚性连接，同时底板不透水，不会出现闸墙整体滑移和渗流稳定遭到破底板不透水，不会出现闸墙整体滑移和渗流稳定遭到破坏。坏。验算内容：验算内容： 地基承载力验算；抗浮稳定性验算；

45、地基沉降计算；地基承载力验算；抗浮稳定性验算；地基沉降计算；闸墙和底板的截面强度及限裂验算。闸墙和底板的截面强度及限裂验算。 闸墙可按偏心受压构件核算截面强度。悬臂式结构闸墙可按偏心受压构件核算截面强度。悬臂式结构的底板和后悬臂可按嵌固于闸墙上的悬臂梁计算截面强的底板和后悬臂可按嵌固于闸墙上的悬臂梁计算截面强度。度。 59 图图6-10 悬臂式结构荷载图式悬臂式结构荷载图式60 底板上的地基反力底板上的地基反力偏心受压公式偏心受压公式 （1）最小应力大于零；）最小应力大于零； （2）为保证闸室纵缝处止水正常工作，）为保证闸室纵缝处止水正常工作，控制最大和最小控制最大和最小应力比值应力比值： 沙

46、性地基沙性地基 5；粘性地基；粘性地基 3。如不满足就应调整。如不满足就应调整后悬臂后悬臂长长度。经验表明，如果度。经验表明，如果h/b0.5（h闸墙高，闸墙高，b闸室宽度），闸室宽度），说明调整后悬臂长度已不行，不宜采用悬臂式结构。说明调整后悬臂长度已不行，不宜采用悬臂式结构。 （3）闸室较宽时，以上直线法计算地基反力误差较大，应用）闸室较宽时，以上直线法计算地基反力误差较大，应用两个有限刚度变断面弹性地基梁计算。两个有限刚度变断面弹性地基梁计算。 61 在计算底板的截面强度时，除考虑地基反力、底板自重、在计算底板的截面强度时，除考虑地基反力、底板自重、作用于底板上的扬压力及闸室水重上，尚应

47、计入闸底和地基作用于底板上的扬压力及闸室水重上，尚应计入闸底和地基间的摩察力和作用在底板中缝处的水平力。间的摩察力和作用在底板中缝处的水平力。 底板和地基之间的摩擦力底板和地基之间的摩擦力按下式计算，即按下式计算，即 （6-39）62 摩擦力在底板上的分布与地基反力分布成正比（也可采用均匀摩擦力在底板上的分布与地基反力分布成正比（也可采用均匀分布进行计算）。作用在分布进行计算）。作用在底板中缝处水平力底板中缝处水平力按下式，即按下式，即 （6-40） 闸室中缝处的水平力分布尚无法确定，在核算底板截面强度时闸室中缝处的水平力分布尚无法确定，在核算底板截面强度时，可假定水平力作用在底板中心线以上，

48、可假定水平力作用在底板中心线以上1/4底板厚度处（通常是底板厚度处（通常是1/2 1/4，这样计算的底板拉应力偏大，结果偏于安全）。，这样计算的底板拉应力偏大，结果偏于安全）。633、扶壁式、扶壁式 扶壁式闸墙计算内容：整体稳定性（抗滑、抗倾）验扶壁式闸墙计算内容：整体稳定性（抗滑、抗倾）验算、地基承载力计算；渗透稳定性验算；地基沉降计算算、地基承载力计算；渗透稳定性验算；地基沉降计算；主要是；主要是立板、肋板和底板及趾板立板、肋板和底板及趾板四个部分，包括肋板四个部分，包括肋板与立板、肋板与底板的连接强度计算。与立板、肋板与底板的连接强度计算。64 （1）立板计算时，考虑到底板对立板的嵌固作

49、用，应将与底）立板计算时，考虑到底板对立板的嵌固作用，应将与底板较近范围，即板较近范围，即1.5L L（L L为肋板间距）区段内，按三边固定一为肋板间距）区段内，按三边固定一边简支的双向板计算，在边简支的双向板计算，在1.5以上的区段按连续板计算；具体以上的区段按连续板计算；具体查阅结构计算手册。查阅结构计算手册。 （2）肋板按固定在底板上的悬臂板计算；）肋板按固定在底板上的悬臂板计算； （3）趾板按固定在立板上的悬臂板计算；）趾板按固定在立板上的悬臂板计算； （4）肋板与立板、肋板与底板连接按轴心受拉构件计算。）肋板与立板、肋板与底板连接按轴心受拉构件计算。65 岩基上除重力式结构外，岩基上

50、除重力式结构外，还有衬砌式和混合式结构。还有衬砌式和混合式结构。衬砌式闸墙应进行整体稳定衬砌式闸墙应进行整体稳定性验算；截面强度验算；当性验算；截面强度验算；当闸墙内设置锚筋时，尚应进闸墙内设置锚筋时，尚应进行锚筋计算。行锚筋计算。 衬砌式闸墙断面有倒梯衬砌式闸墙断面有倒梯型及阶梯型断面两种型及阶梯型断面两种:4、衬砌式、衬砌式图图6-12 倒梯形衬砌墙计算图式倒梯形衬砌墙计算图式66倒梯形衬砌墙整体抗滑稳定倒梯形衬砌墙整体抗滑稳定, ,目前有两种算法目前有两种算法: : 方法一：忽略斜坡面（方法一：忽略斜坡面（kc）的作用，不考虑衬砌体斜坡部分）的作用，不考虑衬砌体斜坡部分下滑力的不利影响。

51、假定衬砌体在荷载作用下沿衬砌的基底面下滑力的不利影响。假定衬砌体在荷载作用下沿衬砌的基底面滑动。此法与重力式闸墙抗滑稳定计算一样。滑动。此法与重力式闸墙抗滑稳定计算一样。方法二：考虑斜坡面的作用，并计算衬砌体部分下滑力的不利影方法二：考虑斜坡面的作用，并计算衬砌体部分下滑力的不利影响，仍假定衬砌体在荷载作用下沿衬砌基底面滑动（图响，仍假定衬砌体在荷载作用下沿衬砌基底面滑动（图6-12）。）。即先将斜坡部分垂直力分解为：垂直与平行斜坡面的两个分力即先将斜坡部分垂直力分解为：垂直与平行斜坡面的两个分力N和和N，斜坡上的剩余下滑力为：，斜坡上的剩余下滑力为：（6-41）67o式中式中:o f摩擦系数

52、；摩擦系数；o 衬砌斜面与水平面夹角；衬砌斜面与水平面夹角；o 折减系数，与基岩有关。折减系数，与基岩有关。 将有关荷载分别合并后，按常规方法计算衬砌体沿将有关荷载分别合并后，按常规方法计算衬砌体沿基底的滑动稳定。基底的滑动稳定。 68 衬砌墙的断面强度核算有两种方法，一种是材料衬砌墙的断面强度核算有两种方法，一种是材料力学方法分层校核强度。另一种是用弹性力学的有限力学方法分层校核强度。另一种是用弹性力学的有限单元法求得断面的应力值。单元法求得断面的应力值。 对于有锚筋的衬砌墙，可把衬砌墙视为支承在按对于有锚筋的衬砌墙，可把衬砌墙视为支承在按正方形或矩形布置的锚筋上的无梁楼盖或弹性支承上正方形

53、或矩形布置的锚筋上的无梁楼盖或弹性支承上的多跨连续梁验算强度。边长为的多跨连续梁验算强度。边长为L La a 的正方形无梁楼的正方形无梁楼盖板最大应力盖板最大应力max 在支点处，其值按下式计算。在支点处，其值按下式计算。 69 当锚筋间距和衬砌墙的厚度拟定后，可直接求得支点处当锚筋间距和衬砌墙的厚度拟定后，可直接求得支点处的最大应力，据此即可进行强度验算和配筋计算。的最大应力，据此即可进行强度验算和配筋计算。 （6-42） Pw 作用于正方形板中心处的水压力强度；作用于正方形板中心处的水压力强度； t 衬砌墙的计算厚度，初步设计时可按：衬砌墙的计算厚度，初步设计时可按： t =0.05La+

54、0.2估算（单位估算（单位m）；）； La 锚筋间距。锚筋间距。 70锚筋可按以下公式计算：锚筋可按以下公式计算：1）锚筋断面：）锚筋断面：（6-43）式中：式中：Fa锚筋断面面积，锚筋断面面积，mm2；锚筋容许拉应力，锚筋容许拉应力，MPa；Zi第第i根锚筋所受的拉应力，根锚筋所受的拉应力，MPa。71 2）锚筋长度：）锚筋长度： （6-44）式中式中（见图示）（见图示）：m安全系数，一般取安全系数，一般取2.0。da锚筋和锚孔直径，锚筋和锚孔直径，mm；（根据规范（根据规范:）Ra锚筋与水泥沙浆、水泥沙浆与岩石间的粘结力锚筋与水泥沙浆、水泥沙浆与岩石间的粘结力一般取一般取0.60.8MPa

55、。72 3）锚孔深度）锚孔深度 （6-45）式中：式中：m安全系数，一般取安全系数，一般取2.0。Lc锚孔深度，锚孔深度，mm；dc锚筋和锚孔直径，锚筋和锚孔直径，mm；Rc锚筋与水泥沙浆、水泥沙浆与岩石间的粘结力锚筋与水泥沙浆、水泥沙浆与岩石间的粘结力一般取一般取0.20.4MPa。735、混合式、混合式 混合式闸墙除应满足整体抗倾稳定外，应将上部挡混合式闸墙除应满足整体抗倾稳定外，应将上部挡土墙和下部衬砌墙作为独立结构，分别进行稳定和强度土墙和下部衬砌墙作为独立结构，分别进行稳定和强度验算。验算。 该型式应力分布状态与基岩特性，闸墙结构型式和该型式应力分布状态与基岩特性，闸墙结构型式和尺度

56、密切相关，目前尚无完善的计算方法。只能用材料尺度密切相关，目前尚无完善的计算方法。只能用材料力学方法求近似解。力学方法求近似解。 整体稳定性验算：考虑为一刚性整体，绕基底整体稳定性验算：考虑为一刚性整体，绕基底O点点抗倾稳定性验算。由于在极限平衡状态下，重力墙后悬抗倾稳定性验算。由于在极限平衡状态下，重力墙后悬臂有与岩面脱离的趋势，因此计算中一般不考虑后悬臂臂有与岩面脱离的趋势，因此计算中一般不考虑后悬臂板与岩石面水平反力的抗倾覆作用。板与岩石面水平反力的抗倾覆作用。74图图6-13混合式结构计算图式混合式结构计算图式 75独立结构计算：独立结构计算：（1）上部按一般重力式计算；）上部按一般重

57、力式计算；（2）下下部部可可按按一一般般衬衬砌砌墙墙计计算算，考考虑虑自自重重和和墙墙后后水水压压力力等等力外，还需考虑上部结构传来的垂直及水平荷载。力外，还需考虑上部结构传来的垂直及水平荷载。76上部重力墙作用在下部衬砌墙上的垂直力可按下式计算：上部重力墙作用在下部衬砌墙上的垂直力可按下式计算：（6-46）式中：式中：G作用于衬砌墙顶面的垂直力，作用于衬砌墙顶面的垂直力，kN；max、k分别为重力墙基底面最大应力和分别为重力墙基底面最大应力和k点点处的应力，处的应力，kpa；b衬砌墙顶宽，衬砌墙顶宽，m。77独立结构计算：独立结构计算：上部重力墙作用于衬砌墙上的水平力可按下式计算：上部重力墙

58、作用于衬砌墙上的水平力可按下式计算：（6-47）（6-48）式中：式中：E上部重力墙作用于衬砌墙上的水平力，上部重力墙作用于衬砌墙上的水平力，kN；1和和2分别为作用于衬砌墙顶面正应力图形面积和基岩面正应力分别为作用于衬砌墙顶面正应力图形面积和基岩面正应力图形面积，图形面积，m2；H作用于重力墙的水平力总和，作用于重力墙的水平力总和，kN；B重力墙底宽，重力墙底宽，m。786、分离式闸室的底板、分离式闸室的底板 分分离离式式闸闸室室的的闸闸底底可可根根据据地地基基条条件件、水水头头大大小小等等因因素素采采用透水闸底和不透水闸底。用透水闸底和不透水闸底。 当当重重力力式式、扶扶壁壁式式等等闸闸室

59、室结结构构采采用用不不透透水水闸闸底底时时，其其底底板常用双铰底板。板常用双铰底板。 双绞底板一般采用双绞底板一般采用地基反力折线分布假设地基反力折线分布假设计算，在计算，在铰接处只传递水平力和垂直力，不传递弯距，其计算图式如铰接处只传递水平力和垂直力，不传递弯距，其计算图式如图图6-14。 79图图6-14地基反力折线法计算图式地基反力折线法计算图式 80根据闸墙段的静力平衡条件，得根据闸墙段的静力平衡条件，得（6-49）式中：式中：M作作用用在在闸闸墙墙段段上上所所有有荷荷载载对对绞绞点点的的力力矩矩总总和和（顺顺时时针针为为正），正），KNm；V作用在闸墙段上向下垂直力的总和，作用在闸墙

60、段上向下垂直力的总和，KN；q作用在底版上的均布荷载，作用在底版上的均布荷载，KN/m；a、b分别为闸墙底板宽和中底板半宽，分别为闸墙底板宽和中底板半宽，m；L闸墙底板宽与中底板半宽，闸墙底板宽与中底板半宽，m。81当两边对称荷载作用时，从式（当两边对称荷载作用时，从式（6-49）可得：）可得：（6-50）（6-51）式中：式中：1闸墙地板前趾处地基反力，闸墙地板前趾处地基反力，KN/m2；2闸墙地板后趾处地基反力与前趾的差值，闸墙地板后趾处地基反力与前趾的差值，KN/m2。 求得地基反力后，即可计算确定底板的内力。求得地基反力后，即可计算确定底板的内力。82 对对大大型型船船闸闸工工程程，其

61、其双双铰铰底底板板也也可可按按弹弹性性地地基基梁梁进进行行计计算算，即即假假定定闸闸墙墙与与中中间间底底板板为为不不同同刚刚度度以以铰铰相相联联接接的的弹弹性性地地基基梁梁，采采用链杆法进行计算，其计算图式如图用链杆法进行计算，其计算图式如图6-15。图图6-15链杆法计算双绞底板图式链杆法计算双绞底板图式83 由由于于闸闸墙墙与与地地基基间间存存在在摩摩阻阻力力，因因此此作作用用于于双双铰铰底底板上的板上的水平力水平力可按下式计算，即可按下式计算，即（6-52）式中：式中：H作用在闸墙上水平力的总和，作用在闸墙上水平力的总和，KN；V作用在闸墙上垂直力的总和，作用在闸墙上垂直力的总和，KN；

62、f闸墙与地基摩擦系数；闸墙与地基摩擦系数；P绞传递的剪力，向上为正，绞传递的剪力，向上为正，KN。 84 水水平平力力的的作作用用点点位位置置应应考考虑虑墙墙后后边边载载和和负负摩摩擦擦力力等等因素影响，可取底板中心以下因素影响，可取底板中心以下1/61/4底板厚度处。底板厚度处。 垂直力垂直力VV，含自重，回填土重，墙上水重等力移至，含自重，回填土重，墙上水重等力移至闸墙内侧边线处并叠加而成。移动产生的力矩由闸墙内侧边线处并叠加而成。移动产生的力矩由MM： 集中力矩集中力矩MM，将垂直力和水平力移位所产生的力叠将垂直力和水平力移位所产生的力叠加起来，作用于垂直集中力处。加起来，作用于垂直集中

63、力处。 均匀分布在梁上的均匀分布在梁上的qq荷载包括：底板自重，浮托力，荷载包括：底板自重，浮托力，闸室水重等的叠加值。延伸于闸墙段，由闸墙自重扣除。闸室水重等的叠加值。延伸于闸墙段，由闸墙自重扣除。 此外双铰底板铰接处的承压面尚需进行局部强度验算此外双铰底板铰接处的承压面尚需进行局部强度验算。 85三、整体式闸室计算三、整体式闸室计算 整体式闸室结构，由于底板不透水，基础埋置深度较大，整体式闸室结构，由于底板不透水，基础埋置深度较大，地基容许的承载力提高，不存在渗流稳定、水平滑移稳定和地基容许的承载力提高，不存在渗流稳定、水平滑移稳定和整体稳定遭破坏等问题。整体稳定遭破坏等问题。 作用于底板

64、上的扬压力较大，故应验算抗浮稳定性。控制作用于底板上的扬压力较大，故应验算抗浮稳定性。控制情况：情况： 闸室抽空检修或低水运行时。闸室抽空检修或低水运行时。 抗浮稳定性验算公式：抗浮稳定性验算公式： （6-36） 86 对对于于地地基基有有倾倾斜斜的的软软弱弱层层面面，或或由由于于结结构构受受力力不不对对称称，在在某某一一侧侧出出现现临临空空面面等等，尚尚应应验验算算其其侧侧向向抗抗滑滑稳稳定定性性。结结构构截面强度验算，包括闸墙及底板的强度及限裂计算。截面强度验算，包括闸墙及底板的强度及限裂计算。 整整体体式式闸闸室室的的闸闸墙墙，按按固固定定于于底底板板上上的的悬悬臂臂梁梁计计算算内内力力

65、，闸室底板通常简化平面形变问题的地基梁计算。闸室底板通常简化平面形变问题的地基梁计算。 假假定定：地地基基与与地地基基梁梁共共同同工工作作，由由此此求求得得两两者者间间接接触触压压力的分布，从而求得地基梁内力。力的分布，从而求得地基梁内力。87 目前常用的有文克尔地基模型、半无限理想弹性体目前常用的有文克尔地基模型、半无限理想弹性体模型、有限压缩层地基模型。模型、有限压缩层地基模型。 地基条件较复杂时，可采用地基条件较复杂时，可采用非线形非线形地基模型。地基模型。881、地基模型、地基模型（1）文克尔地基模型）文克尔地基模型 假定：地基任一点所受压力强度假定：地基任一点所受压力强度P只与该点的

66、地基沉降只与该点的地基沉降y成正成正比，即比，即 P=ky。 适用范围：适用范围：可压缩土层可压缩土层厚度小于厚度小于0.25L（闸地板半宽）。（闸地板半宽）。 （2）半无限理想弹性体模型）半无限理想弹性体模型 假定：地基为均匀的、各向同性的假定：地基为均匀的、各向同性的半无限理想弹性体半无限理想弹性体，采用，采用弹性理论。弹性理论。 适用范围：压缩土层厚度大于适用范围：压缩土层厚度大于3L时。时。（3）有限深度的理想弹性体地基模型）有限深度的理想弹性体地基模型 有限深弹性体有限深弹性体假定可以根据土层分布情况假定可以根据土层分布情况,较合理确定可压缩较合理确定可压缩深度，然后用有限深弹性体假

67、定计算。深度，然后用有限深弹性体假定计算。 适用范围：压缩土层厚度适用范围：压缩土层厚度0.4L3L。892、弹性地基梁计算、弹性地基梁计算 链杆法和郭尔布洛夫链杆法和郭尔布洛夫波萨多夫法，对于大型或较重波萨多夫法，对于大型或较重要的工程也开始采用有限元法。要的工程也开始采用有限元法。 （1）链杆法）链杆法 将底板与地基之间的接触代以绝对的刚性的链杆连接，将底板与地基之间的接触代以绝对的刚性的链杆连接，然后用结构力学方法求解链杆内力，即得到地基反力然后用结构力学方法求解链杆内力，即得到地基反力（图）。（图）。 90 闸室底板通常具有对称性，计算时一般把固定截面选在闸室纵闸室底板通常具有对称性，

68、计算时一般把固定截面选在闸室纵轴线处（图轴线处（图6-16），链杆数），链杆数1015（可根据精度要求增减）。由（可根据精度要求增减）。由于结构对称，梁的中间截面不会转动（转角为零）根据每根链杆切于结构对称，梁的中间截面不会转动（转角为零）根据每根链杆切口处（中间截面）的相对位移为零及竖向垂直力为零，由竖向静力口处（中间截面）的相对位移为零及竖向垂直力为零，由竖向静力平衡条件可列出平衡条件可列出6-53式。式。 （未知总数（未知总数n1），采用矩阵计算求解方程可得到地基梁任一），采用矩阵计算求解方程可得到地基梁任一断面的内力。断面的内力。 91 垂垂直直力力VV，含含自自重重，回回填填土土重重

69、，墙墙上上水水重重等等力力移移至至闸墙内侧边线处并叠加而成。闸墙内侧边线处并叠加而成。 移动集中力产生的力矩移动集中力产生的力矩MM，将垂直力和水平力移位将垂直力和水平力移位所产生的力叠加起来，作用于垂直集中力处。所产生的力叠加起来，作用于垂直集中力处。 均匀分布在梁上的均匀分布在梁上的qq荷载包括：底板自重，浮托力，荷载包括：底板自重，浮托力，闸室水重等的叠加值。延伸于闸墙段，由闸墙自重扣除。闸室水重等的叠加值。延伸于闸墙段，由闸墙自重扣除。 此外，双铰底板铰接处的承压面尚需进行局部强度此外，双铰底板铰接处的承压面尚需进行局部强度验算验算。 92（2）郭式法）郭式法 同链杆法一样，将地基视为

70、理想弹性体，通过求解梁同链杆法一样，将地基视为理想弹性体，通过求解梁的基本方程式来求地基反力，计算较复杂。但是的基本方程式来求地基反力，计算较复杂。但是M、H葛尔布诺夫葛尔布诺夫 白沙道夫制成各种典型荷载下有限刚度白沙道夫制成各种典型荷载下有限刚度短梁的计算用表，河海大学也编制出边荷载作用的计算短梁的计算用表，河海大学也编制出边荷载作用的计算用表，以此简化了计算。用表，以此简化了计算。 93两种方法比较：两种方法比较： 链杆法链杆法灵活，可用于变断面底板及有限压缩层灵活，可用于变断面底板及有限压缩层的影响；求解方程式计算工作量大，的影响；求解方程式计算工作量大， 郭氏法郭氏法主要采用查表计算简

71、单，应用较广泛；主要采用查表计算简单，应用较广泛；但不能考虑变断面底板，计算受表格类型限制。但不能考虑变断面底板，计算受表格类型限制。 两种方法计算假定不同，并且作出不同程度简化，两种方法计算假定不同，并且作出不同程度简化，结果有差异。但实践表明，在控制好计算条件情况下，结果有差异。但实践表明，在控制好计算条件情况下，结果可以达到较好的吻合。结果可以达到较好的吻合。943、边荷载影响、边荷载影响o 边荷载边荷载指建筑物旁侧底面以上的填土重量或临近建筑指建筑物旁侧底面以上的填土重量或临近建筑物的重量。计算时根据闸室建造情况，即直接建造在地物的重量。计算时根据闸室建造情况，即直接建造在地基上还是开

72、挖的基坑上来确定边载的分布形状及大小。基上还是开挖的基坑上来确定边载的分布形状及大小。o 开挖的基坑：边载取三角形分布；直接建造：根据填开挖的基坑：边载取三角形分布；直接建造：根据填土外形取梯形或矩形均匀分布。土外形取梯形或矩形均匀分布。o 采用链杆法计算时，由于边荷载不直接作用在梁上，采用链杆法计算时，由于边荷载不直接作用在梁上，对链杆对链杆k处的变位作用仅是使处的变位作用仅是使k处地基产生沉降。为计算处地基产生沉降。为计算简便，常将边荷载分成许多长度为简便，常将边荷载分成许多长度为c的小段，每段的边荷的小段，每段的边荷载力用载力用si表示。表示。95o边荷载对切口处变位的影响表示为：边荷载

73、对切口处变位的影响表示为：o kssiFkio式中：式中：o ks即由即由Xi单位（内）力在单位（内）力在Xk方向引起的地方向引起的地基变位。基变位。ks作用可计入在（作用可计入在（653）式）式kp自自由项里。由项里。96第四节第四节船闸闸首结构计算船闸闸首结构计算 一、整体式闸首计算一、整体式闸首计算 船船闸闸闸闸首首结结构构的的轮轮廓廓形形状状不不规规则则，且且承承受受的的荷荷载载较较复复杂杂。既既有有垂垂直直于于船船闸闸纵纵轴轴方方向向的的横横向向荷荷载载，又又有有平平行行于于船船闸闸纵纵轴轴线线方方向向的的纵纵向向荷荷载载，其其中中还还有有由由闸闸门门传传来来的的较较大大集集中中荷荷

74、载载。因因此此，闸闸首首结结构构的的计计算算系系属属空空间间问问题题，目目前前尚尚无无精精确确计计算算方方法法，通通常常是是将空间问题简化为平面问题将空间问题简化为平面问题（分段法）进行计算。（分段法）进行计算。 闸闸首首结结构构须须根根据据结结构构特特点点进进行行稳稳定定性性和和地地基基承承载载力力等等验验算算。强度验算包括：边墩强度、底板强度、局部强度等验算。强度验算包括：边墩强度、底板强度、局部强度等验算。 需需要要说说明明：闸闸首首的的大大部部分分验验算算均均可可按按前前节节一一般般方方法法进进行行，特有部分介绍如下：特有部分介绍如下： 971、整体抗滑稳定计算、整体抗滑稳定计算 在在

75、一一般般情情况况下下，作作用用于于闸闸首首上上的的荷荷载载均均对对称称于于船船闸闸纵纵轴轴线线，因因此此对对整整体体式式闸闸首首可可只只进进行行沿沿船船闸闸纵纵轴轴线线方方向向的的水水平平滑滑移移稳稳定定验算。验算。 在验算时，考虑它的空间受力状态，将两侧边墩墙背与回填在验算时，考虑它的空间受力状态，将两侧边墩墙背与回填土之间的摩擦力计入阻滑力中，其抗滑稳定安全系数按下式计土之间的摩擦力计入阻滑力中，其抗滑稳定安全系数按下式计算：算： (6-57) (6-58) 98式中式中:抗滑稳定安全系数，允许值按船闸设计规范取用；抗滑稳定安全系数，允许值按船闸设计规范取用；作用于闸首上的垂直力总和，作用

76、于闸首上的垂直力总和，KN；作用于闸首底板上的扬压力，作用于闸首底板上的扬压力，KN； 闸首沿地基面的摩擦系数；闸首沿地基面的摩擦系数； 、 作用于闸首上、下游端面的水压力，作用于闸首上、下游端面的水压力，KN； 、 作用于闸首上、下端面的静止土压力，作用于闸首上、下端面的静止土压力，KN； 作用于闸首下游端面埋深部分的抗力，作用于闸首下游端面埋深部分的抗力，KN;土基和埋置不深的岩基可不计；土基和埋置不深的岩基可不计； 边边墩墩背背面面与与回回填填料料间间的的摩摩擦擦力力，KN；在在粘粘性性填填土土段段可可不计；不计； 摩摩擦擦力力折折减减系系数数，上上、中中闸闸首首可可取取0.6，下下闸闸

77、首首可可取取0.4； 边墩背面的土压力，边墩背面的土压力，KN； 回填料与边墩背面间的摩擦角（回填料与边墩背面间的摩擦角（ ），取），取 。 992、闸首边墩计算、闸首边墩计算 闸闸首首边边墩墩一一般般采采用用分分段段计计算算法法。各各类类门门型型门门前前段段和和门门龛龛段段的的工工作作条条件件和和受受力力情情况况均均与与闸闸室室段段相相同同，计计算算方方法法一一般般与与闸闸室室结结构构相相同同。其其闸闸首首断断面面尺尺寸寸则则根根据据布布置置和和使使用用要要求求确确定定，一一般般闸闸首首边边墩墩刚刚度度较较大大，因因面面这这两两段段的的强强度度要要求求是是很很容容易易得得到到满满足足的的。直

78、直接接承承受受闸闸门门荷荷载载的的支支持持段段受受力力较较大大，其其强强度度和和稳稳定定均均须须单独加以验算。单独加以验算。 为为简简化化计计算算并并偏偏于于安安全全，通通常常将将支支持持墙墙视视为为一一独独立立体体，即即假假定定支支持持墙墙与与门门龛龛段段用用缝缝分分开开，与与底底板板也也用用缝分开，独立承受全部闸门推力，如图缝分开，独立承受全部闸门推力，如图6-17。 100荷载种类：荷载种类：图图6-17人字闸门支持墙段荷载图式人字闸门支持墙段荷载图式 101（a）人字闸门）人字闸门（b）平面闸门）平面闸门（c）弧形闸门）弧形闸门图图6-19闸首底板特征段划分闸首底板特征段划分b1门前段

79、；前段；b2门龛段；段；b3支持段。支持段。102计算情况计算情况 （1）运行情况：）运行情况：闸闸门门关关闭闭，闸闸门门承承受受最最大大水水压压力力，墙墙后后回回填填土土压压力力和地下水压力（纵向力最大）和地下水压力（纵向力最大）；（2）墙后检修）墙后检修闸闸门门关关闭闭并并承承受受水水压压力力，墙墙后后无无回回填填土土压压力力和和地地下下水压力（横向向墙后推力最大）水压力（横向向墙后推力最大）；（3）闸室检修）闸室检修闸闸门门关关闭闭，门门上上无无水水压压力力，闸闸门门自自重重产产生生的的力力矩矩，墙后回填土压力和地下水压力（横向向墙前推力最大）。墙后回填土压力和地下水压力（横向向墙前推力

80、最大）。103 传传到到支支持持墙墙上上的的闸闸门门推推力力 ，与与闸闸门门型型式式有有关关，平平面面闸闸门门及及横横拉拉闸闸门门，其其值值等等于于作作用用在在闸闸门门上上的的水水压压力力总总和和的的一一半半。对对于于人人字字闸闸门门，由由于于门门扇扇结结构构起起三三铰铰供的作用，传到支持墙上的闸门推力为：供的作用，传到支持墙上的闸门推力为：（6-59） 式中：式中： 闸门推力，闸门推力，KN； 作用于每扇闸门上的总水压力，作用于每扇闸门上的总水压力，KN； 闸门与船闸横轴线的夹角，（通常闸门与船闸横轴线的夹角，（通常2022.5）。）。 104 将将闸闸门门推推力力R分分解解为为平平行行于于

81、船船闸闸轴轴线线的的纵纵向向分分力力E1及及垂垂直直于于船船闸闸轴向分力轴向分力S，即：，即：（6-60）105此此外外，支支持持墙墙还还作作用用有有门门龛龛水水压压力力E2、支支持持墙墙与与门门龛龛分分缝缝间间的的水水压压力力E3、支支持持墙墙与与底底板板分分缝缝间间的的扬扬压压力力E4、以以及及土土压压力力和和自自重重等等荷荷载载。其其中中E3、E4为为缝缝隙隙水水压压力力，均应乘以小于均应乘以小于1.0的折减系数，（一般取的折减系数，（一般取0.5）。）。106o分析写出支持墙沿底板的抗滑稳定系数为：分析写出支持墙沿底板的抗滑稳定系数为：o （6-61）式中：式中：o 作用于支持墙全部垂

82、直力的总和（包括墙底缝作用于支持墙全部垂直力的总和（包括墙底缝内的扬压力内的扬压力E4），），KN； o f支持墙底面的摩擦系数，一般取支持墙底面的摩擦系数，一般取0.70.75；o 作用于支持墙全部水平力的总和，作用于支持墙全部水平力的总和，KN。107 支支持持墙墙的的强强度度计计算算，采采用用双双向向弯弯曲曲受受压压公公式式，即即支支持持墙墙在在各各种种荷载作用下，在荷载作用下，在X轴及轴及Z轴的弯曲，墙底四角点应力按下式计算：轴的弯曲，墙底四角点应力按下式计算：（6-62？）式中：式中： 支持墙底面对支持墙底面对x、z轴的断面模量轴的断面模量, ,m3； 分分别别为为纵纵向向水水平平力

83、力对对x x轴轴的的力力矩矩和和及及横横向向水水平平力力、垂直力对垂直力对z z轴的力矩和，轴的力矩和，KNm；F支持支持墙底面的面底面的面积，m2。108 支支持持墙墙还还有有绕绕y y轴轴的的扭扭矩矩一一般般可可不不计计，原原因因是是支支持持墙墙刚刚度度较较大大，且且墙底具有较大的摩擦力起抵消作用。墙底具有较大的摩擦力起抵消作用。 支支持持墙墙主主要要依依靠靠自自身身重重量量维维持持稳稳定定性性，为为使使支支持持墙墙与与门门龛龛段段有有较较好好的的连连接接，确确保保支支持持墙墙的的稳稳定定安安全全，所所以以通通常常需需要要配配置置纵纵向向带带形形钢钢筋筋（腰筋），（腰筋），一是满足水平抗滑

84、稳定要求，二是构造要求。一是满足水平抗滑稳定要求，二是构造要求。 带形钢筋所受的力可按下式计算：带形钢筋所受的力可按下式计算：（6-63）式式中中：Eg、Em、Es、Ef分分别是是带形形钢筋筋受受力力、闸门推推力力的的纵向向分分力力、门龛纵向水向水压力和力和缝面上的水面上的水压力，力，KN;折减系数，一般取折减系数，一般取0.5。 109廊道部分墙体结构廊道部分墙体结构 当当闸闸首首边边墩墩布布置置输输水水廊廊道道时时，边边墩墩为为空空箱箱结结构构计计算算是常将此分成不同段，按不同图示进行计算。是常将此分成不同段，按不同图示进行计算。 110 （1 1）当当廊廊道道壁壁厚厚小小于于2.5D（D

85、为为廊廊道道孔孔洞洞化化引引直直径径）时时，可可按按杆杆件件系系统统计计算算。以以人人字字门门闸闸首首为为例例，可可将将廊廊道道在在平平面面上上分分成成四四段段，即即进进口口段段、门门龛龛段段、支支持持段段和和出出口口段段（图图6-18），支支持持段段通通常常也也是是阀阀门门井井所所在在位位置置，一般只作局部强度核算（如侧板、隔水板等）。一般只作局部强度核算（如侧板、隔水板等）。 、段廊道可按固定在底板上段廊道可按固定在底板上形悬臂梁计算；形悬臂梁计算； 段段为为廊廊道道直直线线段段, ,可可按按固固定定在在底底板板上上的的形形刚刚架架计计算算。计计算算时时需需要要将将段段上上全全部部荷荷载载

86、均均匀匀分分配配到到该该长长度度段段上上. .然然后后按按单单位位长长度度计计算算时时, ,其其荷荷载载应应乘乘以以L L2 2/L/L2 2的的放放大大系数。系数。 111 支持段支持段算法与算法与段相同但在荷载中需增加闸门推力。段相同但在荷载中需增加闸门推力。对作用在对作用在型钢架的力应分荷载情况（图示）列出。型钢架的力应分荷载情况（图示）列出。（2）当）当廊道壁厚大于廊道壁厚大于2.5D时，可按弹性力学方法计算，廊道时，可按弹性力学方法计算，廊道顶板按相应计算结果配筋。顶板按相应计算结果配筋。 根据弹性力学有限元法计算得知，廊道孔边偶处有应集根据弹性力学有限元法计算得知，廊道孔边偶处有应

87、集中现象，当受均布荷载时中现象，当受均布荷载时q q时，孔周应力在时，孔周应力在（11.5）D的的范围影响较大，大于范围影响较大，大于1.5D处就与无孔情况相差不大了就与无孔情况相差不大了。 112墙体计算墙体计算 对对于于空空箱箱结结构构的的边边墩墩，可可以以距距底底板板顶顶面面1.5L（L为为箱箱内内隔隔墙墙跨跨度度）高高度度为为界界，以以上上部部分分的的侧侧墙墙按按闭闭合合框框架架或或多多跨跨连连续续梁梁计计算算，以以下下部部分分则则按按三三边边固固定定一一边边简简支支的的支支持持板板计计算算。对对于于垂垂直直方方各各可可近近似似地地按按固固定定在在底底板板上上的的空空心悬臂梁进行核算。

88、心悬臂梁进行核算。 113弧形闸门闸首弧形闸门闸首 弧形闸门的闸首，边墩轮廓形状和结构较简单，作用在边墩上弧形闸门的闸首，边墩轮廓形状和结构较简单，作用在边墩上的主要荷载是：闸门支臂传到边墩的集中推力，墙后回填土压力，的主要荷载是：闸门支臂传到边墩的集中推力，墙后回填土压力，地下水压力和墙前水压力等，强度可按式地下水压力和墙前水压力等，强度可按式（662）验算。为保证验算。为保证闸门闸门支臂铰座支臂铰座处的边墩部分有足够的强度，一般在支臂铰座处附处的边墩部分有足够的强度，一般在支臂铰座处附近配置受力钢筋，钢筋面积：近配置受力钢筋，钢筋面积： A Ag g=KN /R=KN /Rg g式中：式中

89、： K K强度安全系数；强度安全系数； R Rg g 钢筋的屈服极限；钢筋的屈服极限； N N 闸门闸门传到边墩上的推力，一般取总水压力合力传到边墩上的推力，一般取总水压力合力的的0.70.8。114横拉门的闸首边墩横拉门的闸首边墩 横拉门的闸首边墩与一般闸墩一样，分门前段与门横拉门的闸首边墩与一般闸墩一样，分门前段与门后段分别计算底板以上闸墙的稳定和强度。后段分别计算底板以上闸墙的稳定和强度。 横拉门的门库，则与闸墩用缝分开形成两个独立部横拉门的门库，则与闸墩用缝分开形成两个独立部分结构，可按独立体进行核算。门库侧墙按底部固定在分结构，可按独立体进行核算。门库侧墙按底部固定在底板上，顶端简支

90、的梁进行计算；门库的底板则按弹性底板上，顶端简支的梁进行计算；门库的底板则按弹性地基上的梁计算；门库的后端墙上部分按三边固定一边地基上的梁计算；门库的后端墙上部分按三边固定一边简支的双向板计算，下部分按四边固定双向板计算。简支的双向板计算，下部分按四边固定双向板计算。1153、闸首底板计算、闸首底板计算 通通常常在在闸闸首首上上需需要要设设置置闸闸门门门门龛龛、输输水水廊廊道道、消消能能工工等等，闸闸首首底底板板沿沿船船闸闸纵纵轴轴线线方方向向的的断断面面是是变变化化的的，厚厚度度不不同同，间间距距也也不不一一样样。荷荷载载组组成成较较复复杂杂，如如底底板板上上有有水水重重力力，又又有有边边墩

91、墩传传递递到到荷荷载载，荷荷载载沿沿船船闸闸纵纵轴轴线线方方向向是是变变化化的的。它它实实际际上上为为一一个个固固定定于于闸闸首首边边墩墩的的变变断断面面的的空间结构，空间结构， 为为简简化化计计算算，一一般般将将底底板板纵纵向向划划分分为为几几个个特特征征段段，计计入入不不平平衡衡剪剪力力，按按平平面面问问题题进进行行分分段段计计算算，然然后后考考虑虑整体影响，将各段所得的内力进行调整。整体影响，将各段所得的内力进行调整。 由由于于纵纵向向有有刚刚度度较较大大的的边边墩墩存存在在，闸闸首首底底板板纵纵向向变变形很小，因此闸首底板计算以横向（变形）为主。形很小，因此闸首底板计算以横向（变形）为

92、主。 116（1）闸首底板的纵向分段）闸首底板的纵向分段 分分段段原原则则：（a）各各种种底底板板断断面面大大致致相相同同；（b）段段内内边墩间距基本一致；（边墩间距基本一致；（c）段内荷载纵向变化小。）段内荷载纵向变化小。 闸首底板的特征段，一般可根据荷载、刚度及跨度等闸首底板的特征段，一般可根据荷载、刚度及跨度等因素划分（图因素划分（图6-19）。人字闸门的闸首底板，一般分为门）。人字闸门的闸首底板，一般分为门前、门龛和支持墙三段；有帷墙的平面闸门闸首，一般前、门龛和支持墙三段；有帷墙的平面闸门闸首，一般也分三段；有帷墙的弧形闸门闸首，可分为两段。也分三段；有帷墙的弧形闸门闸首，可分为两段

93、。 117（a）人字闸门）人字闸门（b）平面闸门）平面闸门（c）弧形闸门）弧形闸门图图6-19闸首底板特征段划分闸首底板特征段划分118 闸闸首首底底板板在在整整体体工工作作时时，作作用用在在其其上上的的垂垂直直力力与与地地基基反反力力是是平平衡衡的的。闸闸首首底底板板划划分分为为几几个个特特征征段段后后，每每段段计计算算垂垂直直力力与与该该段段地地基基反反力力处处于不平衡状态，如图于不平衡状态，如图6-20。（2）不平衡剪力计算）不平衡剪力计算119计算计算 为为使使独独立立段段处处于于平平衡衡状状态态，须须在在分分段段的的截截面面处处计计入入不不平衡剪力，其值按下式计算：平衡剪力，其值按下

94、式计算：（6-64） 式中：式中： 不不平平衡衡剪剪力力，kN；等等于于该该段段结结构构自自重重力力及及土土重重、水水重重力力、扬扬压压力力、地地基基反反力力等等竖竖向向荷荷载载的的和和。方向与此合力方向相反。方向与此合力方向相反。 闸闸首首沿沿纵纵向向按按直直线线反反力力法法计计算算所所得得的的作作用用于该特征段上的地基反力，于该特征段上的地基反力，kN； 该特征段上的垂直力总和，该特征段上的垂直力总和，kN。120分配：分配： 各各特特征征段段不不平平衡衡剪剪力力值值在在闸闸首首截截面面中中按按弹弹性性力力学学方方法法进进行行分分配配。分分配配于于边边墩墩截截面面 上上的的不不平平衡衡剪剪

95、力力 （图图6-21），可可由由下下式式计算：计算：（6-65） 式中：式中： 相应特征段上边墩截面上的不平衡剪力，相应特征段上边墩截面上的不平衡剪力，kN； 边墩和底板截面对边墩和底板截面对y y轴的惯矩，轴的惯矩，m4； 边墩高度，边墩高度，m； 截面对截面对y y轴的静矩，轴的静矩，m3； 截面对截面对y y轴的惯矩，轴的惯矩，m4；分配于底板上的不平衡剪力分配于底板上的不平衡剪力 为：为：121图图6-21边墩不平衡剪力计算图式边墩不平衡剪力计算图式 122取值：取值： 对对于于人人字字闸闸门门闸闸首首边边墩墩和和底底板板也也可可分分别别按按相相应应特特征征段段的的总总不不平平衡衡剪剪

96、力力的的85%取取值值和和15%取取值值（常常常常采采用用的的近近似似分分配配方法）。方法）。 不不平平衡衡剪剪力力在在闸闸首首横横断断面面上上的的分分布布，通通常常以以集集中中力力的的方方式式作作用用于于两两边边墩墩的的中中点点上上，以以均均布布力力的的方方式式作作用用于于整整个个底底板板上。上。 当当荷荷载载确确定定后后，各各特特征征段段的的底底板板内内力力，可可按按一一般般弹弹性性地地基梁方法计算，具体可参照整体式闸室底板计算。基梁方法计算，具体可参照整体式闸室底板计算。123（3）横向荷载的分配）横向荷载的分配 一一般般情情况况下下，闸闸首首边边墩墩墙墙后后的的水水压压力力、土土压压力

97、力等等荷荷载载沿沿船船闸闸纵纵轴轴线线方方向向变变化化不不大大，但但在在闸闸门门前前后后，由由于于上上、下下游游水水位位不不同同，作作用用在在边边墩墩上上的的水水压压力力和和闸闸门门推推力力，沿沿船船闸闸纵纵轴轴线线方方向向的的变变化化较较大大，有有的的还还是是集集中中荷荷载载。由由于于闸闸首首结结构构的的整整体体作作用用，这这些些荷荷载载必必然然通通过过闸闸首首边边墩墩传传递递到到底底板板的的一一定定范范围围内内，而而使使直直接接受受荷荷部部位位实实际际承承受受的的弯弯矩矩减减少少。因因此此，对对于于大大型型船船闸闸整整体体式式闸闸首首底底板板，应应将将闸闸门门前前后后的的侧侧向向水水压压力

98、力及及闸闸门门推推力力等等荷荷载载先先行行分分配配于于各各特特征段上，然后进行各特征段底板内力的计算。征段上，然后进行各特征段底板内力的计算。124对对于于一一般般闸闸首首（如如人人字字闸闸门门闸闸首首、三三角角门门闸闸首首），在在闸闸首首的的支支持持段段作作用用有有闸闸门门推推力力。闸闸门门推推力力的的横横向向分分力力沿沿闸闸首首长长度度按按以以下下办办法法分分配配：将将闸闸门门推推力力的的横横向向分分力力沿沿边边墩墩高高度度分分为为若若干干个个集集中中力力，每每个个集集中中力力按按45角角沿沿边边墩墩自自上上而而下下的的扩扩散散分分布布在在一一定定的的范范围围内内（图图6-22）。通通过过

99、闸闸首首边边墩墩传传递递到到单单位位长长度度底底板板上上的的横横向向力力T及其所产生的弯矩及其所产生的弯矩M（图（图6-23）为：）为：125图图6-22人字闸门横向推力沿高度分布人字闸门横向推力沿高度分布 126（6-66）式中：式中： 横向力横向力 距闸首底板中心轴的距离，距闸首底板中心轴的距离，m； 横向力横向力 在闸首底板处的分布长度，在闸首底板处的分布长度，m。127图图6-23闸门推力的横向分力矩沿闸首长度分布闸门推力的横向分力矩沿闸首长度分布128 由由于于横横向向静静水水压压力力沿沿闸闸首首长长度度分分布布不不均均匀匀，而而使使边边墩墩发发生生扭扭转转变变形形。因因此此，横横向

100、向水水压压力力沿沿闸闸首首长长度度的的分分配配，可可按按边边墩墩承承受受的的横横向向水水压压力力与与截截面面受受弯弯扭扭时时所所产产生生的的横横向向变变形形成成正正比比的的假假定定求得，如图求得，如图6-24。（6-67） 式中：式中： 作用在闸门上游横向水压力总和，作用在闸门上游横向水压力总和，kN； 闸首长度，闸首长度，m； 分分别别为为闸闸首首边边墩墩上上、下下游游端端面面经经分分配配所所得得的的横横向向力力，kN； 分别为闸首边墩上、下游端的变位值。分别为闸首边墩上、下游端的变位值。129130 根据匀质材料根据匀质材料弯扭弯扭变形公式，边墩在水压力作用下的变形变形公式，边墩在水压力作

101、用下的变形 ：（6-68）式中：式中： 水压力总和，水压力总和，kN； 水压力合力作用点至底板面的距离，水压力合力作用点至底板面的距离，m； 混凝土弹性模量，混凝土弹性模量，kPakPa； 边墩的惯性矩，边墩的惯性矩，m4； 形心至上游端面或下游端面的最大距离，形心至上游端面或下游端面的最大距离，m； 扭矩，为总水压力合力与形心距离的乘积，扭矩，为总水压力合力与形心距离的乘积，,kNm； 扭转时的惯性矩，扭转时的惯性矩，m4；131（4）内力的调整）内力的调整 为为了了更更好好的的考考虑虑底底板板的的整整体体工工作作，对对采采用用不不平平衡衡剪剪力力调调整整各各段段荷载后，由此而计算出的各段内

102、力还须进行调整。荷载后，由此而计算出的各段内力还须进行调整。 对对纵纵向向断断面面变变化化不不大大的的闸闸首首闸闸底底可可采采用用加加权权平平均均法法，进进行行底底板板内内力力的的调调整整。将将各各段段求求出出的的内内力力值值加加权权平平均均后后得得出出的的加加权权平平均均值值与各段内力值算术平均后，即得到该段的计算内力值。即与各段内力值算术平均后，即得到该段的计算内力值。即（6-69）式中：式中： 、 各特征段调整后的计算弯矩和计算剪力值；各特征段调整后的计算弯矩和计算剪力值； 、 各特征段单位条宽的弯矩和剪力值；各特征段单位条宽的弯矩和剪力值； 、 闸首底板单位条宽的弯矩和剪力加权平均值。

103、闸首底板单位条宽的弯矩和剪力加权平均值。 132 对对于于纵纵向向断断面面变变化化较较大大或或有有帷帷墙墙的的闸闸首首底底板板，各各特特征征段段内内力力可可按按刚刚度度进进行行调调整整。如如有有帷帷墙墙的的弧弧形形闸闸门门上上闸闸首首，可可先先将将整整个个底底板板视视为为常常刚刚度度梁梁，其其惯惯性性矩矩按按整整个个断断面面确确定定，求求得得闸闸首首底底板板总总的的弯弯矩矩 和和剪剪力力 ，然然后后计计算算前前后后两两段段独独立立工工作作时时的的弯弯矩矩和和剪剪力力。前后两段独立工作时的弯矩前后两段独立工作时的弯矩 、 按下式计算：按下式计算：（6-70） 式中：式中： a a、bb地基反力合

104、力至前后两段重心的距离，如图地基反力合力至前后两段重心的距离，如图6-25所示。所示。 133图图6-25弧形闸门闸首反力分布弧形闸门闸首反力分布 134 当当闸闸首首底底板板整整体体工工作作时时，假假定定闸闸首首底底板板前前后后两两段段所所承承受受的的弯弯矩矩与其惯性矩成正比，前后两段独立工作时的弯矩：与其惯性矩成正比，前后两段独立工作时的弯矩：（6-71） 式中：式中： 整个底板对其重心轴的整个底板对其重心轴的惯性惯性矩，矩，m4； 、 前后两段各自对其重心轴的惯性矩，前后两段各自对其重心轴的惯性矩，m4。 135各段单位长度上的弯矩计算值为：各段单位长度上的弯矩计算值为：136 大大型型

105、船船闸闸整整体体式式闸闸首首底底板板强强度度计计算算时时，当当对对闸闸门门前前后后的的侧侧向向水水压压及及闸闸门门推推力力等等荷荷载载先先行行分分配配，经经计计算算求求得得的各特征段内力，则不在进行内力调整。的各特征段内力，则不在进行内力调整。 对对重重要要工工程程的的闸闸首首结结构构应应进进行行空空间间有有限限元元计计算算，并并配合模型试验分析研究。配合模型试验分析研究。 137二、分离式闸首计算二、分离式闸首计算 分分离离式式间间首首结结构构，其其边边墩墩与与中中间间底底板板用用缝缝分分开开。为为增增加加边边墩墩的的抗抗滑滑稳稳定定性性和和减减小小地地在在反反力力，（1）土土基基上上的的分

106、分离离式式闸闸首首的的纵纵向向永永久久缝缝设设在在距距闸闸墙墙一一段段距距离离的的底底板板范范围围内内。（2）在在岩岩基基上上，当当基基岩岩较较完完整整时时，边边墩墩可可直直接嵌固在岩石中，而不设底板。接嵌固在岩石中，而不设底板。 分分离离式式闸闸首首的的边边墩墩和和底底板板应应分分别别进进行行稳稳定定和和强强度度计计算。算。138强度：强度： 分分离离式式闸闸首首边边墩墩嵌嵌固固于于基基岩岩或或底底板板上上，它它的的工工作作状状况况与与整整体体式式闸闸首首的的边边墩墩没没有有多多大大差差别别，所所以以和和整整体体式式闸闸首首的的边边墩墩一一样样，采采用用分分缝缝假假定定，分分段段计计算算，并

107、并由由支支持持墙墙段段承承受受全全部部闸闸门门推推力力。分分离离式式闸闸首首的的底底板板结结构构和和受受力力的的空空间间性性是是明明显显的的，和和整整体体式式闸闸首首的的底底板板计计算算一一样样，将将底底板板沿沿纵纵向向划划分分为为几几个个特特征征段段，计计入入不不平衡剪力，按平面问题计算内容，再进行内力调整。平衡剪力，按平面问题计算内容，再进行内力调整。 139稳定：稳定： 由于分离式边墩横向尺寸比整体式小，因此须对横向的抗由于分离式边墩横向尺寸比整体式小，因此须对横向的抗滑、抗倾稳定性进行验算；分离闸首的中间底板承受较大的滑、抗倾稳定性进行验算；分离闸首的中间底板承受较大的浮托力，必须验算

108、其抗浮稳定。浮托力，必须验算其抗浮稳定。 为满足抗浮稳定要求，一般采用加大底板自重、改善防渗为满足抗浮稳定要求，一般采用加大底板自重、改善防渗排水条件，或者将工作缝做成可能传递剪力的形式，利用边排水条件，或者将工作缝做成可能传递剪力的形式，利用边墩重量作为底板的压载等方法。墩重量作为底板的压载等方法。 土基上分离式闸首边墩应分别进行沉降及边墩倾斜验算。土基上分离式闸首边墩应分别进行沉降及边墩倾斜验算。 此外，混凝土结构温度应力，将使结构开裂此外，混凝土结构温度应力，将使结构开裂 ，可参照相，可参照相关文献进行计算。关文献进行计算。140思考题思考题o1 1、船闸的防渗措施主要有、船闸的防渗措施

109、主要有 、 、 和和 等。等。o2 2、衬砌式闸墙所承受的主要荷载是墙后的地下水压力，、衬砌式闸墙所承受的主要荷载是墙后的地下水压力，其强度取决于地下水位的高程（其强度取决于地下水位的高程（ ）。）。o 3 3、根据受力和结构特点，计算时通常沿纵轴线方向将、根据受力和结构特点，计算时通常沿纵轴线方向将闸首边墩分为闸首边墩分为 、 、 。o4 4、衡重式闸室墙背设置一个后伸式平台的作用是什么、衡重式闸室墙背设置一个后伸式平台的作用是什么？141o5 5、人字闸门支持墙，如图所示，单侧支持墙承受的全、人字闸门支持墙，如图所示，单侧支持墙承受的全部竖向力为部竖向力为650t650t，Mx=80tmM

110、x=80tm，My=40tmMy=40tm。已知支持墙。已知支持墙maxmax=10N/mm=10N/mm2 2，试计算闸首支持墙强度。，试计算闸首支持墙强度。142第五节第五节船闸建筑物的抗震计算（自学）船闸建筑物的抗震计算（自学） 143 我我国国地地处处世世界界上上两两上上最最活活跃跃的的地地震震带带，东东濒濒太太平平洋洋地地震震带带，西西部部和和西西南南部部是是欧欧亚亚地地震震带带所所经经过过的的地地区区，是是世世界界上上多多地地震震国国家家之之一一。我我国国在在历历史史上上曾曾发发生生过过多多次次特特大大的的破破坏坏性性地地震震，给给人人民生命财产和工程建筑物造成巨大的损失。民生命财

111、产和工程建筑物造成巨大的损失。 震震害害调调查查和和分分析析表表明明：在在同同一一地地震震烈烈度度区区，甚甚至至在在同同一一地地点点，是是否否进进行行抗抗震震设设防防的的建建筑筑物物所所受受震震害害是是不不同同的的。许许多多发发生生严严重重震震害害的的建建筑筑物物，绝绝大大多多数数已已运运行行多多年年，当当时时未未按按抗抗震震要要求求设设计计。为为减减轻轻地地震震对对船船闸闸建建筑筑物物的的破破坏坏，对对设设计计烈烈度度为为6969度度的的船船闸闸应应按按抗抗震震要要求求设设计计。当当设设计计烈烈度度为为6 6度度时时，可可不不进进行行抗抗震震计计算，但应适当采取抗震构造措施。算，但应适当采取

112、抗震构造措施。 船闸等水运工程建筑物的设计烈度一般与建筑物所在地区船闸等水运工程建筑物的设计烈度一般与建筑物所在地区的地震基本烈度相等。对于次生灾害严重或重要工程以及高裂的地震基本烈度相等。对于次生灾害严重或重要工程以及高裂度区，应作危险性分析，以确定其设计强度。船闸施工期可不度区，应作危险性分析，以确定其设计强度。船闸施工期可不考虑地震作用。船闸检修情况宜按设计烈度降低一度进行验算。考虑地震作用。船闸检修情况宜按设计烈度降低一度进行验算。 144一、抗震计算一、抗震计算 地地震震时时，船船闸闸建建筑筑物物承承受受的的地地震震荷荷载载包包括括地地震震惯惯性性力力、地地震震土土压压力力及及地地震

113、震动动水水压压力力。抗抗震震计计算算，就就将将地地震震荷荷载载作作为为特特殊殊荷荷载载与与运运用用情情况况或或检检查查情情况况时时作作用用在在船船闸闸上上的的自自重重、静静水水压压等等基基本本荷荷载载组组合合，作作为为特特殊殊荷荷载载组组合合。当当确确定定地地震震荷荷载载和和基基本本荷荷载载后后，均均可可按按一一般般的的静静力力计计算算方方法法进进行行船船闸闸建建筑筑物物的的抗抗震震稳稳定定性性和和抗抗震震强强度度验算。验算。 船闸建筑物的地震荷载计算如下：船闸建筑物的地震荷载计算如下：1、地震惯性力、地震惯性力 地地震震惯惯性性力力是是由由建建筑筑物物自自重重及及其其上上的的垂垂直直荷荷载载

114、所所引引起起的的。船船闸闸一一般般系系两两侧侧有有回回填填土土体体半半填填入入式式U形形建建筑筑物物。运运用用情情况况时时，闸闸室室内内充充水水。因因此此，地地震震惯惯性性力力除除与与地地震震动动有有关关外外，还还与与建建筑筑物物的的动动力力特特性性（材材料料动动力力特特性性和和自自振振特特性性），地地基基、回回填填土土和和墙墙前前水水体体等等动动力力特特性性以以及及它它们们与与建建筑筑物物的的相相互互作作用用等等有有关关。目目前前尚尚无无严严格格的的理理论论能能将将地地震震惯惯性性力力精精确确地地表表达达出出来来，只只能能用用半半理理理理半半经经验验的的各各种近似方法求解，如静力法、拟静力法

115、、反应谱法等。种近似方法求解，如静力法、拟静力法、反应谱法等。145 船船闸闸闸闸墙墙刚刚度度一一般般很很大大，又又受受墙墙后后回回填填土土约约束束，地地震震时时的的振振动动特特性性是是周周期期短短、阻阻尼尼大大、动动力力反反应应弱弱，计计算算时时可可当当作作刚刚体体按按静静力力法法以以使使问问题题最最为为简简化化。但但在在船船闸闸工工程程中中，通通常常采采用用拟拟静静力力法法计计算算，即即根根据据动动力力分分析析或或动动力力测测试试成成果果，将将产产生生惯惯性性力力的的加加速速度度沿沿结结构构高高度度分分布布从从等等值值分分布布修修正正为为按按某某种种规规律律分分布布，并并以以加加速速度度分

116、分布布系系数数表表示示。此此外外考考虑虑了了实实际际结结构构与与理理想想体体系系两两者者之之间间异异差差，还还引引入入了了综综合合影影响响系系数数C C加加以以修修正正，使使计计算算结结果果更更加加符符合实际的震害情况。合实际的震害情况。 土土基基上上船船闸闸的的重重力力式式、坞坞式式、悬悬臂臂式式闸闸室室墙墙和和土土基基、岩岩基基土土的的闸闸首首边边墩墩，其其沿沿高高度度作作用用质质点点的的水水平平向向地地震震惯惯性性力力可可按按下下式式计计算：算：（6-73）146 式中：式中： 质点的水平向地震惯性力，质点的水平向地震惯性力，kN；综合影响系数，取综合影响系数，取0.25； 水平向地震系

117、数，按表水平向地震系数，按表6-6采用；采用； 加速度分布系数，按表加速度分布系数，按表6-7中的图式选用；中的图式选用； 集中在质点集中在质点 （或第（或第 段）的重力，段）的重力，kN。147水平向地震系数水平向地震系数表6-6加速度分布系数图加速度分布系数图 设计烈度7890.10.20.4土基、岩基上闸首连墩土基上船闸闸室墙闸顶机架桥垂直船闸轴线方向顺船闸轴线方向重力式、坞式、悬臂式垂直船闸轴线方向顺船闸轴线方向148 岩岩基基上上船船闸闸闸闸室室墙墙，特特别别是是靠靠河河心心一一侧侧两两而而有有水水的的闸闸墙墙结结构构，其其常常用用断断面面型型式式和和受受力力特特点点与与重重力力坝坝

118、类类似似，因因此此在在工工程程实实践践中中常常采采用用水水工工抗抗震震设设计计规规范范中中重重力力坝坝地地震震惯惯性性力力的的表表达达式式。但但式式中中的的有有关关系系数数（ 和和 ）值值，则则是是根根据据闸闸室室墙墙结结构构动动力力分分析析的的结结果果规规定定，而而不不套套用用重重力力坝坝采采用用的的数数值值。闸墙水平向总地震惯性力为：闸墙水平向总地震惯性力为：（6-74） 式中：式中： 水平向总地震惯性力，水平向总地震惯性力，kN； 总地震惯性力系数，承总地震惯性力系数，承1.1； 闸墙总重力，闸墙总重力，kN。149 沿建筑物高度作用于质点的水平向地震惯性力强按下式计算：沿建筑物高度作用

119、于质点的水平向地震惯性力强按下式计算：（6-75） 式中：式中： 作用于质点的水平向地震惯性力，作用于质点的水平向地震惯性力，kN； 建筑物计算质点总数；建筑物计算质点总数； 地震惯性力分布系数，按图地震惯性力分布系数，按图6-26确定。确定。 船闸闸顶机架桥，其沿高度作用于质点的水平向地震惯性力船闸闸顶机架桥，其沿高度作用于质点的水平向地震惯性力可按公式（可按公式（6-73）计算，式中按表）计算，式中按表6-6中的图式选用中的图式选用 150 地地震震时时任任何何时时刻刻都都可可以以将将地地面面运运动动分分解解成成三三个个相相互互垂垂直直的的分分量量，即即两两个个水水平平向向，一一个个垂垂直

120、直向向。大大量量实实测测地地震震记记录录表表明明，任任何何两两个个相相互互垂垂直直的的水水平平分分量量，其其最最大大值值和和频频率率谱谱组组成成都都很很接接近近，而而竖竖向向分分量量最最大大值值一一般般同同为为水水平平分分量量的的1/22/3。因因此此，竖竖向向地地震震惯惯性性力力，可可按按相相应应的的水水平平向向地地震震惯惯性性力力算算法法，以以竖竖向向地地震震系系数数 代替水平向地震系数代替水平向地震系数_ _ 进行计算，进行计算， 取取2/3。 震害表明，在震中附近高烈度区，竖向地震惯性力的影响十震害表明，在震中附近高烈度区，竖向地震惯性力的影响十分明显。对于靠自重维持稳定的船闸等建筑物

121、，当设计烈度为分明显。对于靠自重维持稳定的船闸等建筑物，当设计烈度为8、9度时，需同时计入水平向和竖向地震惯性力，竖向惯性力的方度时，需同时计入水平向和竖向地震惯性力，竖向惯性力的方向取对建筑物不利的方向。由于二个相互垂直的地震作用分量向取对建筑物不利的方向。由于二个相互垂直的地震作用分量最大值并不同时出现，其间有一个时间上的遇合问题，为简化最大值并不同时出现，其间有一个时间上的遇合问题，为简化计算，当同时计入水平向和竖向地震惯性力时，其竖向地震惯计算，当同时计入水平向和竖向地震惯性力时，其竖向地震惯性力应乘性力应乘0.5的组合系数。的组合系数。 1512、地震土压力、地震土压力 地地震震时时

122、作作有有在在船船闸闸建建筑筑物物墙墙背背的的土土压压力力，由由于于地地震震的的影影响响使使结结构构与与其其墙墙背背填填土土产产生生相相互互作作用用的的动动力力效效应应，因因而而不不论论大大小小或或其分布都和静止时的土压力不同。其分布都和静止时的土压力不同。 地地震震时时作作用用在在挡挡土土建建筑筑物物上上主主动动土土压压力力（如如图图6-27a），按按下式计算：下式计算：（1）作用墙背上第层土的总动土压力值：）作用墙背上第层土的总动土压力值：（6-76）（2）作作用用在在墙墙背背上上第第n层层土土顶顶面面和和底底面面处处的的单单位位面面积积上上的的主主动动土土压压力值分别为：力值分别为：152

123、（6-77）（6-78） 式中：式中： 作用在墙背上第作用在墙背上第n层土的总主动力压力值，层土的总主动力压力值，kN/m； 作作用用在在墙墙背背上上第第n n层层土土顶顶面面处处的的单单位位面面积积上上的的主主动动土土压力值，压力值，kPa； 作作用用在在墙墙背背上上第第n n层层土土底底面面处处的的单单位位面面积积上上的的主主动动土土压力，压力，kPa； 第层土的厚度，第层土的厚度，m； 系数，系数， ，其为墙背与铅垂线的夹角，其为墙背与铅垂线的夹角， 为地面与水平面的夹角；为地面与水平面的夹角； 153 地面上的均布荷载，地面上的均布荷载，kPa； 第层土的重度，第层土的重度，kN/m3

124、； 第层土的厚度，第层土的厚度，m； 第层土的主动土压力系数；第层土的主动土压力系数； 地震时第地震时第n层土的粘聚力，层土的粘聚力，kPa，通常可取与平时相同；，通常可取与平时相同； 系数（地震主动土压力作用在第系数（地震主动土压力作用在第n层土时）。层土时）。 地地震震时时作作用用在在挡挡土土建建筑筑物物上上被被动动土土压压力力值值（见见图图6-27b），按下式计算：按下式计算： （1）作用在墙背上第）作用在墙背上第n层土的总被动土压力值：层土的总被动土压力值：（6-79） 154 （2）作作用用在在墙墙背背上上第第n层层土土顶顶面面和和底底面面处处的的单单位位面面积积上上的的被被动动土土

125、压压力值分别为：力值分别为：（6-80）（6-81） 式中：式中： 作用在墙背第层土的总被动土压力值，作用在墙背第层土的总被动土压力值，kN/m； 作作用用在在墙墙背背第第n层层土土的的顶顶面面处处的的单单位位面面积积上上的的被被动动土土压压力力值，值，kPa； 作作用用在在墙墙背背第第n层层土土的的底底面面处处的的单单位位面面积积上上的的被被动动土土压压力力值，值，kPa； 第层土的被动土压力系数；第层土的被动土压力系数； 系数（地震被动土压力作用在第系数（地震被动土压力作用在第n层时）。层时）。155 以以上上公公式式中中，有有关关主主动动和和被被动动土土压压力力系系数数（ 和和 ）、系系

126、数数 和和 、地地震震时时破破裂裂面面与与水水平平在在的的夹夹角角（ 和和 ）等等的的计计算算确确定定，见水运工程抗震设计规范（见水运工程抗震设计规范（JTJ225-98）。）。 上述地震土压力的计算公式，是基于与一罔布公式相同的原上述地震土压力的计算公式，是基于与一罔布公式相同的原理，即以库仑土压力理论为基础的惯性力法，所不同的是在推理，即以库仑土压力理论为基础的惯性力法，所不同的是在推导公式时比物部一罔布公式多考虑了一个内聚力导公式时比物部一罔布公式多考虑了一个内聚力C的作用因素，的作用因素，弥补了物部一罔布公式只能适用于砂性土的缺陷。弥补了物部一罔布公式只能适用于砂性土的缺陷。 1563

127、、地震动力压力、地震动力压力 地震时由于地面和建筑物的振动引起建筑物前水体的地震时由于地面和建筑物的振动引起建筑物前水体的激荡，在建筑物的迎水面产生附加的地震动水压力。作用激荡，在建筑物的迎水面产生附加的地震动水压力。作用在直墙式建筑物上的地震动水压力强度，一般可按韦斯伽在直墙式建筑物上的地震动水压力强度，一般可按韦斯伽盖德（盖德（Wester-gaard）的近似公式计算：）的近似公式计算： 157（6-82） 式式中中： 水水面面经经下下深深度度z处处的的寺寺震震动动水水压压力力强强度度值值，kPa,即即静水压力以外的附加水压力值；静水压力以外的附加水压力值； 折折减减系系数数，由由于于韦韦

128、斯斯伽伽盖盖德德公公式式是是半半无无穷穷大大水水域域解解的的结结果果，而而船船闸闸更更接接近近于于刚刚体体在在有有限限的的矩矩形形水水域域中中的的振振动动，因因而而需乘经折减系数需乘经折减系数 b为水面宽度，值可查表为水面宽度，值可查表6-8； 水的重度，水的重度，kN/m3； 水深，水深，m； 计算机点距水面的距离，计算机点距水面的距离，m。 158折减系数折减系数 表表6-8 作作用用在在直直墙墙式式建建筑筑物物上上深深度度Z范范围围内内的的地地震震总总动动水水压压力力 （kN/m），可用下式计算：），可用下式计算：（6-83） 作作用用在在直直墙墙式式建建筑筑物物上上深深度度Z范范围围内

129、内的的地地震震动动水水压压力力对对Z水水深深底底点的总倾覆力矩点的总倾覆力矩 （kNm/m），可按下式计算：），可按下式计算：（6-84） b/d0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.53.00.160.300.470.560.660.740.800.850.890.920.961.0159二、船闸建筑物的抗震措施二、船闸建筑物的抗震措施 船船闸闸建建筑筑物物的的抗抗震震设设计计，除除应应根根据据工工程程地地质质、水水文文地地质质和和地地震震活活动动的的调调查查研研究究和和勘勘测测资资料料，选选择择对对建建筑筑物物抗抗震震相相对对有有利利的的地地段段以以及及进进行行建

130、建筑筑物物的的抗抗震震验验算算外外，还还应应对对易易发发生生震震害害地地基基和和结结构构构构造，采取有效措施，以减轻地震对建筑物的损害。造，采取有效措施，以减轻地震对建筑物的损害。1、地基和岸坡抗震加固措施、地基和岸坡抗震加固措施宏宏观观震震害害表表明明，船船闸闸等等水水工工建建筑筑物物的的破破坏坏程程度度与与所所在在地地区区的的地地基基和和岸岸坡坡状状况况有有密密切切关关系系，地地基基液液化化、岸岸坡坡失失稳稳等等都都将将给给建建筑筑物物造成较大程度的破坏。造成较大程度的破坏。 当当地地基基主主要要持持力力层层范范围围有有可可液液化化土土层层、软软土土层层或或严严重重不不均均匀匀地地层层，应

131、应考考虑虑对对结结构构的的不不利利影影响响，并并采采取取必必要要的的措措施施。上上述述土土层层除除挖挖除除措措施施外外，对对可可液液化化土土层层还还可可采采取取人人工工振振密密、砂砂桩桩、排排水水减减压压及及密密封封幕幕（墙墙）围围封封等等工工程程措措施施；对对于于软软土土层层可可采采取取加加固固地地基基或或采取结构措施，如排水固结、加深基础、增加结构整体性等。采取结构措施，如排水固结、加深基础、增加结构整体性等。160 对对船船闸闸等等挡挡水水建建筑筑的的防防渗渗结结构构和和它它的的连连接接部部位位，以以及及排排水水倒倒滤滤层层结结构构等等，应应按按抗抗震震要要求求予予以以加加强强，防防止止

132、地地震震时时产产生生危危害害性裂缝而引起场压力增大或发生管涌、流土等险情。性裂缝而引起场压力增大或发生管涌、流土等险情。 对对于于岩岩基基上上的的船船闸闸，当当地地基基中中存存在在断断层层，破破碎碎带带及及弱弱夹夹层层时时，应应根根据据薄薄弱弱部部位位的的具具体体情情况况，采采取取开开挖挖并并回回填填混混凝凝土土、团团结结灌灌浆浆等等措措施施，以以提提高高地地基基的的整整体体性性和和均均匀匀性性及及承承载载能能力力和和抗抗渗性。渗性。 此此外外，鉴鉴于于粉粉细细砂砂和和颗颗粒粒均均匀匀的的中中砂砂，在在水水下下处处于于饱饱和和状状态态时时，容容易易引引起起液液化化，为为避避免免人人为为增增加加

133、液液化化可可能能性性，在在建建筑筑物物地基中和墙背后一定范围内，不宜采用此类砂作回填料。地基中和墙背后一定范围内，不宜采用此类砂作回填料。1612、船闸建筑物抗震结构构造措施、船闸建筑物抗震结构构造措施 （1）船船闸闸建建筑筑物物在在平平面面上上和和立立面面上上的的布布置置应应尽尽量量简简单单、对对称称；尽尽量量减减轻轻建建筑筑物物的的自自重重，并并降降低低重重心心位位置置，以以增增加加建建筑筑物物的的稳稳定定性性；在建筑物端部和转角部位应采取加强措施，避免应力集中。在建筑物端部和转角部位应采取加强措施，避免应力集中。 （2）震震害害实实例例表表明明，在在同同样样地地质质条条件件和和地地震震烈

134、烈度度下下，不不同同结结构构型型式式的的闸闸首首、闸闸室室，其其抗抗震震能能力力有有显显著著差差别别。钢钢筋筋混混凝凝土土整整体体式式闸闸首首、闸闸室室，能能抗抗御御一一定定程程度度的的地地基基液液化化不不均均匀匀沉沉降降和和滑滑移移，仍仍保保持持完完好好状状况况。因因此此，对对设设计计烈烈度度6度度以以上上地地区区的的船船闸闸闸闸首首和和土土地地上上设设计计裂度为裂度为8度、度、9度地区的船闸闸室，宜采用钢筋混凝土整体结构。度地区的船闸闸室，宜采用钢筋混凝土整体结构。 （3）土土基基上上的的分分离离式式闸闸室室墙墙，其其底底部部横横撑撑及及闸闸墙墙前前趾趾，均均采采用用钢钢筋筋混凝土结构，使

135、其具有一定强度能有效工作。混凝土结构，使其具有一定强度能有效工作。162 （4）地地震震时时，闸闸首首边边墩墩与与闸闸室室、相相邻邻段段闸闸室室墙墙，均均可可能能产产生生相相对对位位移移，使使接接缝缝止止水水损损坏坏，因因此此接接缝缝止止水水应应选选用用耐耐久久性性好好并并能能适适应较大变形的型式和材料，且便于震后修复。应较大变形的型式和材料，且便于震后修复。 （5）闸闸门门、启启闭闭机机的的选选型型和和布布置置，应应有有利利于于降降低低机机架架桥桥高高度度，减减轻机架桥顶部的重力。轻机架桥顶部的重力。 （6）船船闸闸机机架架桥桥地地震震反反应应较较大大，震震害害率率较较高高，因因此此机机架架桥桥宜宜用用刚刚架架结结构构，机机架架柱柱与与闸闸墩墩的的连连接接应应加加强强，连连接接部部位位应应增增加加抗抗剪剪钢钢筋筋，刚刚架架与与桥桥面面结结构构可可采采用用挡挡块块、螺螺栓栓或或钢钢夹夹板板连连接接，以以防防止止地震时落梁。地震时落梁。163 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！164