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某水闸抗滑稳定的复核及建议

时间:2022-10-24 14:45:04 来源:网友投稿

摘要:水闸结构是我国中小城市常见的引水灌溉工程,本文通过论述某水闸抗滑稳定复核计算过程,并对复核结果提出建议措施,为相关工程计算及除险加固提供指导和借鉴意义。

关键词:水闸;稳定;建

一、工程概况

某引黄闸系1958年建成的大型开敞式水闸,属一级水工建筑物。结构型式为钢筋混凝土结构,安装弧形钢闸门,共分三联六孔,每2孔为一联,每孔净宽12m,闸总宽84.6m。闸底板长21.5m,闸前防冲槽长11m,其后设有59.5m防渗粘土铺盖,在铺盖下设有25m长钢筋混凝土阻滑板,铺盖上设浆砌石护面;下游消力池长16m。闸门上游喇叭口左岸为沉排及块石护坡工程,右岸为铅丝石笼护脚及块石护坡工程。闸墩顶设有装配式闸前修理桥、闸上工作桥,闸后有设计荷载为汽13吨的交通桥。引黄闸设计正常引水流量520 m3/s,设计效益为:灌溉豫东、鲁西南两省三市二十个县农田1980万亩,放淤改造盐碱沙荒地15.6万亩。由于年久失修,现需对水闸稳定性进行复核以保证工程安全。

二、闸室稳定复核计算

2.1 基本数据

本建筑物为一级水工建筑物;设计洪水位76.70 m,校核洪水位:77.70 m;闸室基底面与地基之间的摩擦系数为0.4;上游闸底板高程为66.50 m,下游闸底板高程为65 m;浑水容重 12 KN/m3;启闭机自重200 KN ×4;地基承载力100~150 KPa;闸址所在地域地震烈度7°;地震加速度分布系数分别为底板1.0、闸墩1.5、闸墩以上3.5;

2.2 荷载组合

2.3 计算方法

根据《水闸设计规范》(SL265-2001),土基上的闸室稳定计算应满足下列要求:

a) 在各种计算情况下,闸室平均基底应力不大于地基允许承载力,最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍;

b) 闸室基底应力的最大值与最小值之比在基本组合情况下不大于1.5,在特殊组合情况下不大于2.0;

c) 沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数在基本组合情况下不小于1.35,在特殊组合情况下不小于1.20和1.10。

对于结构和受力都对称单元,闸室基底应力按下列公式计算:

式中:Pmax、Pmin闸室基底应力的最大值和最小值,单位kPa;ΣG为作用在闸室上的全部竖向荷载,包括扬压力,单位kN;ΣM 为作用在闸室上的竖向和水平荷载对基础底面垂直水流方向形心轴的力矩,单位kN·m。A 为闸室基底面的面积,单位m2。W为闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩,单位m3。

闸室抗滑稳定安全系数计算公式为:

式中:Kc为沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数;ΣH为作用在闸室上的全部水平向荷载,单位kN。Φ0 为闸室基础底面与土质地基之间的摩擦角,单位°。C0 为闸室基底面与土质地基之间的粘结力,单位kPa。

2.4 复核计算成果

复核计算表明,在基底应力方面,原设计资料给出的地基承载力为100~150KPa,如按100KPa计则设计和校核工况的地基承载力不能满足要求,如按150KPa计各种工况下的地基承载力均能满足要求。校核工况下基底应力不均匀系数满足要求,设计和地震工况基底应力不均匀系数不能满足要求。在抗滑稳定方面,设计工况和地震工况均不能满足要求。校核工况刚好满足规范要求。

3建议

(1)适当将闸门向闸室下游一端移动布置,或将底板向上游端适当加长,充分利用闸室水重。

(2)改变闸室结构尺寸,增加自身重量。

增加闸室顺水流长度,可以同时增加水重和结构总重,也可增大了底板抗滑面积,是较有效的措施之一。

3)加深底板上、下游端的齿墙深度,既可以利用底板以下的地基土的重量,也可增加水平抗力。但齿墙不宜过长过深。

(4)改变闸下防渗排水措施,降低闸底板的扬压力。

(5)设置钢筋混凝土拉锚铺盖作为阻滑板。利用铺盖的自重、铺盖上的水重、铺盖与地基之间的摩擦力等增加闸室稳定性。增设钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚固结构

参考文献:

[1]孙琪琦. 水闸安全检测与评价[D]. 河海大学, 2006.

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