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` 1 計(jì) 算 書 項(xiàng)目名稱：黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程 設(shè)計(jì)階段：施工階段 審 核 日期 校 核 日期 計(jì) 算 日期 中山市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司 2006 年 12 月 ` 2 目 錄 1 基本資料 .3 1.1 結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù) .3 1.2 安全系數(shù) .4 1.3 計(jì)算采用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) 4 1.4 風(fēng)浪計(jì)算要素 .4 1.5 地質(zhì)資料 .5 1.6 地震設(shè)防烈度 .5 2 基本尺寸的擬定及復(fù)核 .5 2.1 抗?jié)B計(jì)算 .5 2.1.1 滲徑復(fù)核 .5 2.1.2 滲流計(jì)算 .6 2.1.3 濾層設(shè)計(jì) .6 2.1.4 防滲帷幕及排水孔設(shè)計(jì) .6 2.1.5 永久縫止水設(shè)計(jì) .7 2.2 浪壓力及閘頂高程計(jì)算 .7 2.2.1 設(shè)計(jì)荷載情況 .7 2.2 啟閉室 .8 2.3 閘室穩(wěn)定計(jì)算 .8 2.4.1 完建情況 .8 2.4.2 設(shè)計(jì)洪水位情況 .8 2.4.3 正常洪水位 +地震情況 .9 2.4.4 結(jié)論 .9 3.水閘過流能力計(jì)算及水閘寬度擬定 9 3.1 內(nèi)河涌過流能力計(jì)算 .9 3.2 水閘消能計(jì)算 .11 4 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算 .12 4.1 擋墻計(jì)算工況 .12 4.2 擋墻計(jì)算 .12 4.3 結(jié)論 .12 5 樁基礎(chǔ)計(jì)算 .13 5.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁方案 .13 5.1.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁承載力計(jì)算 .13 5.1.2 砼預(yù)應(yīng)力樁樁頂?shù)牡装宓氖軟_切承載力計(jì)算 .15 5.2 松木樁方 案 .15 3 附表 1 水閘閘室箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算稿 附表 2 水閘前后段 U 型槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算稿 附表 3 水閘內(nèi)、外河側(cè)懸臂式岸墻穩(wěn)定計(jì)算稿 附表 4 水閘閘室穩(wěn)定計(jì)算表 附表 5 水閘樁基礎(chǔ)處理計(jì)算表 附表 6 水閘滲流穩(wěn)定計(jì)算表 4 1 基本資料 1.1 結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù) 烏珠水閘形式采用開敞式，結(jié)構(gòu)采用砼整體箱涵式結(jié)構(gòu)。水閘為單孔，凈寬 3m， 閘底板面高程-1.75m，底板厚 0.65m,側(cè)墻厚 0.65m, 閘室長(zhǎng) 15m，閘室后段設(shè) 8.0m 寬 交通橋,交通橋橋板采用 C25 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。 水閘按 50 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，建筑物級(jí)別為 3 級(jí)。 根據(jù)水閘和河道的運(yùn)行工況，對(duì)水閘的各種最不利運(yùn)行工況確定如下： （1）外江設(shè)計(jì)洪（潮）水位 2.88m 外江可能的最高設(shè)計(jì)潮水位，此時(shí)閘頂高程不漫頂，向內(nèi)涌穩(wěn)定計(jì)算時(shí)的最不利 水位，此時(shí)遭遇正常蓄水位 0.00m。 （2）外江控制平均低水位 0.50 正常排洪情況下外江遭遇的計(jì)算水位，消能計(jì)算時(shí)的最不利情況，考慮到 0.3m 的過閘損失，此時(shí)內(nèi)涌水位為 0.80m。 （3）外江設(shè)計(jì)低水位 0.00m 正常運(yùn)行情況下外江遭遇的最不利計(jì)算水位，向外江穩(wěn)定計(jì)算時(shí)的最不利水位， 此時(shí)內(nèi)涌水位為 1.00m。 （4）排澇外江設(shè)計(jì)水位 1.00m 內(nèi)涌設(shè)計(jì)洪水情況下外江遭遇多年平均高潮水位，此水位影響水閘的泄流能力， 此時(shí)水閘閘室整體承受最大水壓力，水閘基礎(chǔ)平均基底應(yīng)力情況。 5 水閘特征水位表 工程任務(wù) 特征指標(biāo) 水位值（m） 備注 閘外設(shè)計(jì)洪潮水位 2.88 擋水 閘內(nèi)水位 0.00 此水位向內(nèi)穩(wěn)定最不 利 閘內(nèi)河涌水位 2.20 閘外低潮平均水位 1.00 此水位消能最不利 排洪 外江頂托時(shí)最高排洪水位 1.90 此水位平均應(yīng)力最不 利 1.2 安全系數(shù) 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范：3 級(jí)水閘基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值〔kc〕和基底應(yīng)力 最大值與最小值之比 η 的允許值見下表。 荷載組合 抗滑安全系數(shù)〔kc〕 閘室基底應(yīng)力最大值與 最小值之比的允許值 η蓄水工況 1.25 1.5 完建工況 1.10 2.0 基 本 組 合 設(shè)計(jì)擋潮 1.25 1.5 特 殊 組 合 正常擋潮＋地震 1.05 2.0 1.3 計(jì)算采用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) （1） 《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》DL 5077-1997 （2） 《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 265-2001 （3） 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL/T 191-96 （4） 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ 11-89 1.4 風(fēng)浪計(jì)算要素 計(jì)算風(fēng)速根據(jù)廣東省水利廳 2003 年 7 月編制的《中山市水利工程防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)》 中“相應(yīng)年最高潮位日的最大風(fēng)速計(jì)算成果表”查得為 V=21m/s(P=2%)。 吹程在 1：1000 實(shí)測(cè)地形圖上量得 D=200 m; 閘前平均水深 Hm=5.80m 6 1.5 地質(zhì)資料 采用《中山市黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程巖土工程勘察報(bào)告》 ，因鉆孔 ZK1 和 ZK2 位于閘室兩側(cè)位置，經(jīng)比較采用 ZK1 鉆孔地質(zhì)資料。各層土層的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議表 鉆(沖)孔樁極限端阻力 標(biāo)準(zhǔn)值 qpk(kPa) 樁入土深度(m) 層序號(hào) 巖土層名稱 土(巖)層 容許承載力 f (kPa) 鉆(沖)孔樁樁 周土(巖)極限 摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qsik(kPa) ≤ 15 ＞ 30 〈2-1〉 淤泥質(zhì)土 70. 8 （2-2） 淤泥 60 4 〈2-3〉 淤泥質(zhì)土 70 8 〈3〉 粘土 230 26 500 700 〈4-1〉 粗砂 800 80 800 1000 〈4-2〉 砂質(zhì)粘性土 1500 130 1200 1600 1.6 地震設(shè)防烈度 根據(jù)《廣東省地震烈度區(qū)劃圖》 ，中山市屬 7 度地震基本烈度地區(qū)，故烏珠水閘工 程地震烈度為 7 度。 2 基本尺寸的擬定及復(fù)核 2.1 抗?jié)B計(jì)算 2.1.1 滲徑復(fù)核 按圖擬定的水閘底板尺寸，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001 第 4.3.2 條表 4.3.2,水閘閘基為淤泥，滲徑系數(shù)取 C=9 則： 設(shè) 計(jì) 水 位 下 要 求 滲 徑 長(zhǎng) 度 ：L=C△ H=9×2.88=25.92m 實(shí) 際 滲 徑 長(zhǎng) 度 ： Ls ＝ 0.5+0.6+5.8+0.6+0.5+0.7+0.7+12.2+0.7+0.7+4＝ 27m 7 ∴L s〉L ∴滿足滲透穩(wěn)定要求。 2.1.2 滲流穩(wěn)定計(jì)算 水閘的滲流計(jì)算采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。 1.各段的水頭損失值 各段的水頭損失值按照下式計(jì)算: 式中:h i-----各分段水頭損失值(m); ξi-----計(jì)算水頭 n-----總分段數(shù) x-----計(jì)算點(diǎn)與出逸點(diǎn)之間的滲徑 分別計(jì)算各段的水頭損失得結(jié)果見滲透壓力計(jì)算 excel 表. 2.抗?jié)B穩(wěn)定性運(yùn)行驗(yàn)算 滲流坡降值：J=H/L=2.88/26=0.111 ∵根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001 第 6.0.4 條取地基水平段和出口段允許滲流 坡降值分別為 0.08 和 0.26。 ∴水閘閘基抗?jié)B穩(wěn)定滿足要求 水閘蓄水后，水流不僅通過地基向下游滲透，而且將繞過兩岸的連接建筑物向下 游滲透。 因此兩岸連接建筑物也必須做相同長(zhǎng)度的防滲措施，對(duì)兩側(cè)的填方土料必須 按照防滲土料的要求選擇。 2.1.3 濾層設(shè)計(jì) 水 閘 閘 室 底 板 底 部 設(shè) 100厚 C15砼 墊 層 外 ， 不 設(shè) 專 門 的 濾 層。 內(nèi) 涌 U型 槽 設(shè) 反 濾 層 ， 從 下 至 上 依 次 為 反 濾 土 工 布 一 層 、 中 粗 砂150mm和 碎 石 150mm。 2.1.4 防滲帷幕及排水孔設(shè)計(jì) 根據(jù)地質(zhì)資料，該閘址處的地基為淤泥和考慮到水閘閘址處交通條件，閘室基礎(chǔ) 處理采用 Φ400AB 型砼預(yù)應(yīng)力管樁，不設(shè)專門的防滲措施,兩端設(shè)齒墻不設(shè)排水孔。內(nèi) 河涌 U 型槽中設(shè)置 PVC 排水管，按梅花型布置，縱橫間距均為 1m。 ni1iiHh???＝ξ ξ 8 2.1.5 永久縫止水設(shè)計(jì) 根 據(jù) 工 程 實(shí) 際 ,永 久 縫 采 用 塑 料 止 水 接 縫 板 并 設(shè) 止 水 銅 片 ， 塑 料 止 水 接 縫 板 滿 足 行 業(yè) 的 有 關(guān) 質(zhì) 量 要 求 。 2.2 閘頂高程 2.2.1 風(fēng)浪要素 采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的蒲田試驗(yàn)站公式計(jì)算風(fēng)浪要素：設(shè)計(jì)工況的設(shè)計(jì)潮 水 位 為 h0=2.88m， 相 應(yīng) 設(shè) 計(jì) 最 大 風(fēng) 速 為 V0=21m/s； 風(fēng) 區(qū) 長(zhǎng) 度 取 200m。 風(fēng) 區(qū) 內(nèi) 的 平 均 水 深 取 Hm＝ 5.8m； 2.2.1 閘頂高程確定 閘頂高程按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。 AhZzp??0 }])(7.0[13.8.{])(7.[13. 7.0245.7.0220 vgHthDtvgHtvgh mmm5.020)(9.vhTmm? mmLHtg?pzcth2? 式中：Z—閘頂高程（m） ； h0—計(jì)算潮水位（m） ； A—安全超高（m） ； hm—平均波高（m） ； v0計(jì)算風(fēng)速（m/s） ； D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（m） ； Hm—風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水深（m） ； Tm—平均波周期（s） ； 9 Lm—平均波周長(zhǎng)（m） ； H—閘深水深（m） ； hp—相應(yīng)于波列累積頻率 p 的波高（m） ； hz—波浪中心線超出計(jì)算水位的高度（m） 。 具體計(jì)算如表： 閘頂高程計(jì)算表 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 設(shè)計(jì)工況 一、 波浪要素計(jì)算 1 計(jì)算風(fēng)速 v0 m/s 21 2 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度 D m 200 3 風(fēng)區(qū)平均水深 Hm m 5.80 4 閘前水深 H m 5.28 5 重力加速度 g m/s2 9.81 6 平均波高 hm m 0.16 7 平均波周期 Tm s 1.76 8 假定平均波長(zhǎng) L m 12.55 9 計(jì)算平均波長(zhǎng) Lm m 4.78 二、 波高計(jì)算 1 水閘級(jí)別 3 2 波列累積頻率 5% 3 hm/Hm 0.03 4 hp/hm 1.93 5 累積頻率 p=5%的波高 hp=hp/hm*hm m 0.30 6 波浪中心線超出設(shè)計(jì)水位的高度 hz m 0.06 三、 閘頂高程計(jì)算 1 設(shè)計(jì)洪(潮) 水位 (P=2%)/歷史最高水 位 m 2.88 2 安全加高 A（m） m 0.4 3 計(jì)算閘頂超高 y=hp+hz+A m 0.76 4 計(jì)算閘頂高程 m 3.64 根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001 第 4.2.4 條規(guī)定，擋水時(shí)，水閘閘頂高程不應(yīng) 低于正常水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高之和；位于防洪（擋 10 潮）堤上的水閘，其閘頂高程不得低于防洪（擋潮）堤堤頂高程。另外根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用?的生產(chǎn)生活要求,則本次設(shè)計(jì)的閘室頂高程取 4.40m。 2.2 啟閉室 初定閘門頂超高為 0.37m，則閘門頂高程=2.88+0.37=3.25m，閘門=3.25+1.75=5m, 則啟閉工作平臺(tái)頂面高程為 11.40m。 2.3 閘室穩(wěn)定計(jì)算 閘 室 穩(wěn) 定 計(jì) 算 采 用 Excel電 子 表 格 進(jìn) 行 計(jì) 算 。 對(duì)于砼預(yù)制管樁地基，在各種荷載組合工況 下，基底應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)滿足下列要求： 在各種計(jì)算情況下： P≤〔P〕 Pmax≤1.2〔P〕 基本組合 η ≤1.5 特殊組合 η ≤2.0 2.4.1 完建情況 水閘初建成尚未放水時(shí)。 按各部分荷載對(duì)閘底板形心軸（垂直水流方向）產(chǎn)生的彎矩計(jì)算，詳見表，計(jì)算 結(jié)果顯示，該荷載組合情況下閘室滿足穩(wěn)定要求。 2.4.2 設(shè)計(jì)洪水位情況 水閘建成放水后，遇設(shè)計(jì)洪水位 2.88 相應(yīng)水位 0.00m。 按各部分荷載對(duì)閘底板形心軸（垂直水流方向）產(chǎn)生的彎矩計(jì)算，詳見表，計(jì)算 結(jié)果顯示，該荷載組合情況下閘室滿足穩(wěn)定要求。 2.4.3 正常洪水位+地震情況 水閘建成放水后，遇外江正常水位 1.50 相應(yīng)內(nèi)涌水位 0.00m 時(shí)，遭遇地震情況。 此時(shí)地震慣性力代表值根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SL-97 規(guī)定，采用進(jìn)行擬靜力 法計(jì)算。 根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 （SL-203-97）第 4.1.1 條:一般情況, 水工建筑 物可只考慮水平向地震作用；第 4.2.1 條：一般情況下，水工建筑物抗震計(jì)算應(yīng)考慮 的地震作用力：建筑物自重和其上的荷重所產(chǎn)生的地震慣性力、地震動(dòng)土壓力、水平 向地震動(dòng)水壓力（考慮到在正常運(yùn)行期閘門全開，故在計(jì)算時(shí)不予考慮） 沿建筑物高度作用于各質(zhì)點(diǎn)的水平向地震慣性力代表值： 11 F=ahξG Eiai/g ; 式中：a h——與設(shè)計(jì)烈度相對(duì)應(yīng)的水平向設(shè)計(jì)地震加速度代表值，取 0.1 g； ξ——地震作用效應(yīng)折減系數(shù),取 0.25; GEi——集中在質(zhì)點(diǎn) i 的重力作用代表值； ai——質(zhì)點(diǎn) i 的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)； g——重力加速度。 按各部分荷載對(duì)閘底板形心軸（垂直水流方向）產(chǎn)生的彎矩計(jì)算，詳見 EXCEL 計(jì) 算表格，計(jì)算結(jié)果顯示，該荷載組合情況下閘室滿足穩(wěn)定要求。 2.4.4 結(jié)論 上述計(jì)算結(jié)果顯示，閘室在各種荷載組合工況下均滿足穩(wěn)定要求，但地基應(yīng)力均 大于淤泥層地基承載力，不滿足地基承載力要求，應(yīng)進(jìn)行地基處理，詳見樁基礎(chǔ)計(jì)算 相關(guān)內(nèi)容。 3.水閘過流能力計(jì)算及水閘寬度擬定 3.1 內(nèi)河涌過流能力計(jì)算 水閘設(shè)計(jì)排水標(biāo)準(zhǔn)為 10 年一遇最大 24 小時(shí)暴雨產(chǎn)生的洪峰流量遇外江平均高潮位可 以及時(shí)排出。閘內(nèi)最高控制水位為 2.20m（珠基） 。水閘過流按平底閘，高淹沒堰流計(jì) 算,具體計(jì)算見下表： 式中各符號(hào)的含義及計(jì)算過程見表。 內(nèi)河涌水力計(jì)算 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 計(jì)算 備注 1 設(shè)計(jì)水深 h m 2.2 2 渠底寬 m 16 3 邊坡系數(shù) m 0.5 4 過水?dāng)嗝婷娣e A= bh+mh2 m2 37.62 5 濕周 X=b+2h(1+m2)0.5 m 20.92 6 水力半徑 R=A/X m 1.80 7 渠道糙率 n 0.03 12 8 謝才系數(shù) C=R1/6/n m1/2/s 36.76 9 比降 I 0.01% 10 水面寬度 m 18.2 11 流速 v=C(Ri)0.5 m/s 0.49 12 計(jì)算流量 Q=Av m3/s 18.54 由內(nèi)河涌過流能力驗(yàn)算水閘的過流能力。 水閘過流能力計(jì)算 序號(hào) 符號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 計(jì)算 備注 1 Q 設(shè)計(jì)流量 m3/s 18.54 2 B0 閘孔總凈寬 m 3 3 B 上游河道總寬 m 16 4 H 上游堰上水深 m 2.95 5 Δh 上下游水位差 m 0.3 6 hs 下游堰上水深 m 2.65 7 v0 上游行近流速 v0=Q/HB m/s 0.39 8 H0 堰上總水頭 H0=H+v02/2g m 2.96 9 hs/H0 淹沒度判別 0.96 10 μ 0 綜合流量系數(shù) 0.973 11 Q' 計(jì)算流量 Q'=μ 0hsB0(2g(H0-hs))1/2 m3/s 19.01 經(jīng)計(jì)算， 圍內(nèi)遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 10 年一遇最大 24 小時(shí)暴雨時(shí)，產(chǎn)生的洪峰流量遇外 江平均高潮位時(shí)可以由本水閘及時(shí)排出。且水閘總凈寬與內(nèi)河涌之比為 0.57 也在合理 范圍之內(nèi)，故水閘總凈寬取 3.0m 是合理可行的。 3.2 水閘消能計(jì)算 1.消力池計(jì)算 由于水閘的主要功能為排澇兼顧擋水,考慮到內(nèi)河涌涌容比較小且堤內(nèi)的用水量 比較小,在取水時(shí)水閘內(nèi)外側(cè)水頭差比較小,因此消能設(shè)施的設(shè)置主要是由排澇工況決 定的.消能計(jì)算分別用 和式 0203 ?????gqhTcc 13 計(jì)算。式中： )18(232“ ???ccghqh? q—過閘單寬流量(m 2/s)。 α—水流動(dòng)能校正系數(shù)，取 1.0。 φ—流速系數(shù)，取 0.95。 hc—收縮水深(m)。 hc′′—躍后水深(m)。 T0—由底板算起的總勢(shì)能。 計(jì)算結(jié)果如下： 由計(jì)算結(jié)果得水閘在泄流時(shí)產(chǎn)生不必修建消力池,考慮到水閘的閘基為淤泥的允 許流速較低和水閘的上下游連接,因此在水閘上下游分別布置 6m 長(zhǎng)鋼筋砼 U 型槽。 2.海漫長(zhǎng)度計(jì)算 由于水閘外江河床為淤泥，排澇時(shí)水流經(jīng) U 型槽消能后可能對(duì)河床造成沖刷。因 此還需設(shè)置海漫，其長(zhǎng)度按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中式 計(jì)算，式中： 'HqKLsp?? Lp—海漫長(zhǎng)度(m)。 Ks—海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，按規(guī)范取 10。 qs—水閘下游的單寬流量(m 2/s)。 ΔH /—閘孔泄水時(shí)的上下游水位差(m)。 由此計(jì)算得時(shí) Lp=12.4m。 （取 Lp＝13m 即：水閘內(nèi)外江側(cè)采用鋼筋砼 U 型槽長(zhǎng)為 6m 長(zhǎng)，外河再設(shè)置 10m 長(zhǎng)拋石護(hù)底）外河側(cè)海漫長(zhǎng)度滿足要求。 3.海 漫 末 端 河 床 的 沖 刷 深 度 按 《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中式 進(jìn) 行 計(jì) 算 ，mmhvqd??][1.0 式 中 ： qm—海 漫 末 端 的 單 寬 流 量 (m2/s)。 q(m2/s) 閘內(nèi)水位 （m） 閘外水位 （m） hc（m） hc′′（m ） hs′（m） 是否修建 消能設(shè)施 6.33 2.20 1.90 1.32 1.55 3.65 否 14 [v0]—河 床 土 質(zhì) 允 許 不 沖 流 速 （ m/s） ， 由 水 力 學(xué) 得 [v0]=0.60m/s。 hm—海 漫 末 端 河 床 水 深 （ m） 。 將 各 數(shù) 值 代 入 上 式 得 dm=-0.13m， 故 不 需 要 設(shè) 置 防 沖 槽 。 4 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算 4.1 擋墻計(jì)算工況 1.外江懸臂式擋土墻計(jì)算工況： （1）非常工況：完建期擋墻內(nèi)外側(cè)水位均為-1.75m； （2）設(shè)計(jì)工況一：水位驟降期擋墻內(nèi)側(cè)水位為 1.5m，擋墻外側(cè)水位為 1.0m； 2.內(nèi)江懸臂式擋土墻計(jì)算工況： （1）非常工況：完建期擋墻內(nèi)外側(cè)水位均為-1.75m； （2）設(shè)計(jì)工況一：水位驟降期擋墻內(nèi)側(cè)水位為 1.0m，擋墻外側(cè)水 0.50m 4.2 擋墻計(jì)算 懸臂式擋土墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算，采用《北京理正軟件》進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果另附。 4.3 結(jié)論 上述計(jì)算結(jié)果顯示，擋土墻在各種荷載組合工況下均滿足穩(wěn)定要求，但地基應(yīng)力 最大值大于淤泥層地基承載力，不滿足地基承載力要求，應(yīng)進(jìn)行地基處理，擬采用松 樁基礎(chǔ)，并假定地基復(fù)核地基承載力為 65kPa。 5 樁基礎(chǔ)計(jì)算 5.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁方案 由前面穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果可知，在各種荷載組合下，閘室底板地基應(yīng)力均大于淤泥層 地基承載力（f=40.0kpa） ，故需進(jìn)行地基處理，以提高地基承載力，滿足閘室上部荷 載要求。 15 根據(jù)《中山市黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程巖土工程勘察報(bào)告》 ，結(jié)合重建水閘 位置，以 ZK1 孔為計(jì)算孔，采用 C 直徑為 400mmAB 型砼預(yù)應(yīng)力管樁，樁基布置形式按 矩形布置，共 2 行 8 列共計(jì) 16 根；對(duì)于閘室前后連接的 U 型槽為防止與閘室產(chǎn)生過大 沉降差，分別布設(shè) 2 行 4 列直徑為 400mmAB 型砼預(yù)應(yīng)力管樁，共計(jì) 16 根。 5.1.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁承載力計(jì)算 1、單樁豎向承載力計(jì)算 各樁豎向設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算： 2NMyiin??? N—閘室底板底面總豎向力(KN) M—閘室底板底面總力矩(KN·m) Ni—第 i 根樁所受的豎向承載力(KN) n—樁的總根數(shù) yi—第 i 根樁軸線距樁基重心的距離 m -各樁軸線至樁基重心距離的平方的代數(shù)和,m 22y? 則由前面穩(wěn)定計(jì)算得知完建期水閘基底應(yīng)力最大，故按完建期工況下計(jì)算單樁豎 向力設(shè)計(jì)值。布置樁 2×8=16 根，經(jīng)計(jì)算單樁最大設(shè)計(jì)值為 82.32KN。 按端承加摩擦型樁進(jìn)行樁設(shè)計(jì)，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 中的公式計(jì) 算復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值，計(jì)算公式為： Ra=u∑q siali+qpaAp 式中 Ra—單樁豎向承載力特征值,kN; up—樁身周長(zhǎng)，m; qsia—第 i 層土的樁側(cè)阻力特征值，kPa; li—樁穿越第 i 層土的厚度，m。 qpa—極端阻力特征值，kPa; Ap—樁端面積，m 2; 經(jīng)計(jì)算，樁長(zhǎng) 18m，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為 46.90KN,滿足要求（詳見 EXCEL 計(jì) 16 算表格） 。 2、單樁水平向承載力計(jì)算 根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 第 5.4.2.5 條計(jì)算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值， 計(jì)算公式為： a0x 3h???EIR＝ 式中 EI—樁身抗彎剛度 χ 0a—樁頂容許水平位移 ν x—樁頂水平位移系數(shù) 將樁長(zhǎng) 18m 代入得將各參數(shù)代入計(jì)算（詳下表） 項(xiàng)次 樁基水平承載力計(jì)算 單位 結(jié)果 1 樁身混凝土 6 性模量 E0 kPa 36000000.00 2 樁身截面慣性矩 I0 m4 0.00125 3 樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù) m kN/m4 2000.00 4 樁身的計(jì)算寬度 b0 m 0.99 5 樁的水平變形系數(shù) α 0.349 6 樁頂允許水平位移 X0a m 0.005 7 樁頂水平位移系數(shù) ν x 1.175 8 單樁水平承載力特征值 Rh kN 69.31 15 單樁水平作用力設(shè)計(jì)值 H kN 98.12 16 H≤R h 滿足 5.1.2 砼預(yù)應(yīng)力樁樁頂?shù)牡装宓氖軟_切承載力計(jì)算 根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 第 5.6.6.2 條計(jì)算樁基水平向承載力設(shè)計(jì)值， ， 計(jì)算公式為： γ 0Fl≤αf tumh0 Fl＝F-∑Q i 2.7???＝ 式中 17 Fl—作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計(jì)值,kN; fl—承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,kPa; um—沖切破壞錐體上一半有效高度處的周長(zhǎng),m; h0—沖切破壞錐體的有效高度,m; α—沖切系數(shù); λ—沖切比; Fl—作用于柱（墻）底的豎向荷載設(shè)計(jì)值,kN; ∑Q i—作用于沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁的凈反力設(shè)計(jì)值之和，kN; 考慮到水閘和 U 型槽的樁基小部分樁截面作用在閘墩和 U 型槽側(cè)墻上（荷載主要 集中在其上或通過其傳遞） ，故不需要進(jìn)行底板的受沖切驗(yàn)算。 5.2 松木樁方案 由前面穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果可知，在各種荷載組合下，擋墻底板地基應(yīng)力均大于淤泥層 地基承載力（f=40.0kpa） ，故需進(jìn)行地基處理，以提高地基承載力，滿足擋墻上部荷 載要求。 根據(jù)《中山市黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程巖土工程勘察報(bào)告》 ，結(jié)合水閘位置， 以 ZK1 孔為主，采用松木樁，尾徑不少于 80mm，長(zhǎng) 5.0m。 （1）單樁豎向承載力計(jì)算 按摩擦型樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 第 5.2.8 條計(jì)算單樁 豎向承載力設(shè)計(jì)值： Ra=u∑q siali 式中 Ra—單樁豎向承載力特征值,kN; u—樁身周長(zhǎng)，m; qsi—極側(cè)第 i 層土的極限側(cè)阻力代表值，kpa; li—樁穿越第 i 層土的厚度，m。 將各參數(shù)代入計(jì)算得 Q=0.08*3.14*5*6=7.54kN （2） 復(fù)合地基承載力計(jì)算 由于松木樁間距為 0.5m,故每平方米上布設(shè) 4 根松木樁,對(duì)松木樁的承載力和地基 18 允許承載力進(jìn)行相加得復(fù)合地基承載力 R=40+4*7.54＝70.16kPa。故取 R＝70kPa，滿 足理正擋墻計(jì)算中假定的地基承載力 60kPa 要求。 附表一： ------------------------------------------------------------------- 1.計(jì)算項(xiàng)目: 閘室箱涵結(jié)構(gòu)計(jì)算 ------------------------------------------------------------------- [ 計(jì)算條件 ] 19 縱筋級(jí)別: HRB335 箍筋級(jí)別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計(jì)算時(shí) as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 20 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002 [ 計(jì)算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號(hào): 1 --------- 1.000 工況號(hào): 2 --------- 1.000 工況號(hào): 3 --------- 1.000 工況號(hào): 4 --------- 1.000 工況號(hào): 5 --------- 1.000 工況號(hào): 6 --------- 1.000 工況號(hào): 7 --------- 1.000 工況號(hào): 8 --------- 1.000 工況號(hào): 9 --------- 1.000 工況號(hào): 10 --------- 1.000 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 1 起點(diǎn)號(hào) 2 終點(diǎn)號(hào) 1 寬 1000 高650 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (34050.0 31300.0) (30400.0 31300.0) 位移 x(mm): 0.000 -0.000 -0.000 位移 y(mm): -0.000 0.115 -0.000 彎矩 (kN-m): -82.074 69.369 -82.009 剪力 (kN): 165.947 0.018 -165.911 軸力 (kN): 0.000 0.000 0.000 上部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 下部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 箍 筋(mm2): 435.4 435.4 435.4 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 2 起點(diǎn)號(hào) 1 終點(diǎn)號(hào) 3 寬 1000 高650 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (30400.0 31300.0) (30400.0 37550.0) 位移 x(mm): -0.000 0.026 0.004 位移 y(mm): -0.000 -0.028 -0.028 彎矩 (kN-m): -82.009 18.201 -62.889 21 剪力 (kN): 80.413 -6.610 -35.618 軸力 (kN): -81.678 -81.678 -81.678 上部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 下部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 箍 筋(mm2): 335.5 335.5 335.5 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 3 起點(diǎn)號(hào) 4 終點(diǎn)號(hào) 2 寬 1000 高650 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (34050.0 37550.0) (34050.0 31300.0) 位移 x(mm): -0.006 -0.026 0.000 位移 y(mm): -0.028 -0.000 -0.000 彎矩 (kN-m): -62.954 18.135 -82.074 剪力 (kN): 35.618 6.610 -80.413 軸力 (kN): -82.084 -82.084 -82.084 上部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 下部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 箍 筋(mm2): 335.5 335.5 335.5 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 4 起點(diǎn)號(hào) 3 終點(diǎn)號(hào) 4 寬 1000 高450 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (30400.0 37550.0) (34050.0 37550.0) 位移 x(mm): 0.004 -0.006 -0.006 位移 y(mm): -0.028 -0.264 -0.028 彎矩 (kN-m): -62.889 73.051 -62.954 剪力 (kN): 81.678 67.297 -82.084 軸力 (kN): -35.618 -35.618 -35.618 上部縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 下部縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 左側(cè)縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 右側(cè)縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 箍 筋(mm2): 266.7 266.7 266.7 22 附表二 ------------------------------------------------------------------- 計(jì)算項(xiàng)目: 內(nèi)河U型槽A斷面結(jié)構(gòu)計(jì)算 ------------------------------------------------------------------- [ 計(jì)算簡(jiǎn)圖 ] 23 24 縱筋級(jí)別: HRB335 箍筋級(jí)別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計(jì)算時(shí) as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002 [ 計(jì)算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號(hào): 1 --------- 1.000 工況號(hào): 2 --------- 1.000 工況號(hào): 3 --------- 1.000 工況號(hào): 4 --------- 1.000 工況號(hào): 5 --------- 1.000 工況號(hào): 6 --------- 1.000 工況號(hào): 7 --------- 1.000 工況號(hào): 8 --------- 1.000 工況號(hào): 9 --------- 1.000 工況號(hào): 10 --------- 1.000 25 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 1 起點(diǎn)號(hào) 1 終點(diǎn)號(hào) 2 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (22600.0 25400.0) (26100.0 25400.0) 位移 x(mm): 0.000 -0.000 -0.000 位移 y(mm): 0.000 -0.969 -0.000 彎矩 (kN-m): 259.550 169.589 259.550 剪力 (kN): -102.813 0.000 102.813 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 2012.0 1314.6 2012.0 下部縱筋(mm2): 2012.0 1314.6 2012.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 2 起點(diǎn)號(hào) 3 終點(diǎn)號(hào) 1 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (22600.0 31800.0) (22600.0 25400.0) 位移 x(mm): 14.954 6.623 0.000 位移 y(mm): 0.000 0.000 0.000 彎矩 (kN-m): 0.000 32.444 259.550 剪力 (kN): 0.000 30.416 121.664 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 2012.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 2012.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 3 起點(diǎn)號(hào) 2 終點(diǎn)號(hào) 4 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (26100.0 25400.0) (26100.0 31800.0) 位移 x(mm): -0.000 -6.623 -14.954 位移 y(mm): -0.000 -0.000 -0.000 彎矩 (kN-m): 259.550 32.444 -0.000 剪力 (kN): -121.664 -30.416 0.000 軸力 (kN): 0.000 0.000 0.000 上部縱筋(mm2): 2012.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 2012.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 26 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 435.4 435.4 435.4 ------------------------------------------------------------------- 計(jì)算項(xiàng)目: 內(nèi)河U型槽B斷面結(jié)構(gòu)計(jì)算 ------------------------------------------------------------------- [ 計(jì)算條件 ] 27 縱筋級(jí)別: HRB335 箍筋級(jí)別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計(jì)算時(shí) as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002 [ 計(jì)算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號(hào): 1 --------- 1.000 工況號(hào): 2 --------- 1.000 工況號(hào): 3 --------- 1.000 工況號(hào): 4 --------- 1.000 工況號(hào): 5 --------- 1.000 工況號(hào): 6 --------- 1.000 工況號(hào): 7 --------- 1.000 工況號(hào): 8 --------- 1.000 工況號(hào): 9 --------- 1.000 工況號(hào): 10 --------- 1.000 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 1 起點(diǎn)號(hào) 1 終點(diǎn)號(hào) 3 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 28 座標(biāo) (mm): (27200.0 29500.0) (33100.0 29500.0) 位移 x(mm): -0.000 -0.000 -0.000 位移 y(mm): -0.000 1.168 0.000 彎矩 (kN-m): 0.000 -98.935 50.151 剪力 (kN): -75.575 8.500 92.575 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 2 起點(diǎn)號(hào) 5 終點(diǎn)號(hào) 2 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (27200.0 33300.0) (27200.0 29600.0) 位移 x(mm): 2012841.375 1006420.750 0.000 位移 y(mm): 0.024 0.012 0.000 彎矩 (kN-m): 0.468 -17.488 2.169 剪力 (kN): 1.047 11.213 41.710 軸力 (kN): 0.000 0.000 0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 435.4 435.4 435.4 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 3 起點(diǎn)號(hào) 3 終點(diǎn)號(hào) 4 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (33100.0 29500.0) (33100.0 33200.0) 位移 x(mm): -0.000 0.741 1.372 位移 y(mm): 0.000 0.000 0.000 彎矩 (kN-m): 50.151 6.269 0.000 剪力 (kN): -40.663 -10.166 0.000 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 29 ------------------------------------------------------------------- 計(jì)算項(xiàng)目: 外河U型槽B出口斷面 ------------------------------------------------------------------- [ 計(jì)算條件 ] 30 縱筋級(jí)別: HRB335 箍筋級(jí)別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計(jì)算時(shí) as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002 [ 計(jì)算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號(hào): 1 --------- 1.000 工況號(hào): 2 --------- 1.000 工況號(hào): 3 --------- 1.000 工況號(hào): 4 --------- 1.000 工況號(hào): 5 --------- 1.000 工況號(hào): 6 --------- 1.000 工況號(hào): 7 --------- 1.000 工況號(hào): 8 --------- 1.000 工況號(hào): 9 --------- 1.000 工況號(hào): 10 --------- 1.000 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 1 起點(diǎn)號(hào) 1 終點(diǎn)號(hào) 2 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (22600.0 33000.0) (29301.4 32996.4) 位移 x(mm): 0.000 0.001 -0.000 位移 y(mm): 0.000 1.248 0.000 彎矩 (kN-m): 63.360 -90.454 63.360 剪力 (kN): -91.810 0.000 91.810 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 31 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號(hào): 2 起點(diǎn)號(hào) 2 終點(diǎn)號(hào) 4 寬 1000 高500 砼等級(jí) C25 起點(diǎn) 中點(diǎn) 終點(diǎn) 座標(biāo) (mm): (29301.4 32996.4) (29304.7 36996.4) 位移 x(mm): -0.000 0.634 1.105 位移 y(mm): 0.000 -0.001