大学课程《水闸设计与施工》PPT教学课件:12项目三任务三闸室抗滑稳定验算.pptx
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闸室稳定分析水闸设计与施工水闸设计与施工任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算一、一、计算单元计算单元取两相邻顺水流向永久缝之间的闸段作为计算单元。
二、二、验算要求验算要求1土基上沿闸室基础底面的抗滑稳定安全系数按公式(335)或公式(336)计算,并应大于表3-17规定的允许值。
表中特殊组合适用于施工情况、检修情况及校核洪水位情况。
特殊组合适用于地震情况。
粘性土地基上的大型水闸计算时宜按公式(336)。
即:
(335)(336)任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算式中闸室基底面与地基之间的摩擦系数,在没有试验资料的情况下,可根据地基类别按表3-15所列数值选用作用在闸室上的全部水平向荷载(kN)闸室基底面与土质地基之间的摩擦角(),可按表3-16所列数值选用,表中为室内饱和固结快剪(粘性土)或饱和快剪(砂性土)试验测得的内摩擦角值闸室基底面与土质地基之间的粘结力(kPa),可按表3-16所列数值选用,表中为室内饱和固结快剪试验测得的粘结力值若采用钻孔灌注桩基础,验算沿闸室底板底面的抗滑稳定性时,应计入桩体材料的抗剪断能力。
任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算表3-15闸室基底面与地基之间的摩擦系数地基类别地基类别粘土软弱0.200.25砾石、卵石0.500.55中等坚硬0.250.35碎石土0.400.50坚硬0.350.45软质岩石极软0.400.45壤土、粉质壤土0.250.40软0.450.55砂壤土、粉砂土0.350.40较软0.550.60细砂、极细砂0.400.45坚硬岩石较坚硬0.600.65中砂、粗砂0.450.50坚硬0.650.70砂砾石0.400.50任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算表3-16、值(土质地基)土质地基类别粘性土0.9(0.20.3)砂性土(0.850.90)0注:
1.表中为室内饱和固结快剪(粘性土)或饱和快剪(砂性土)试验测得的内摩擦();2.为室内饱和固结快剪试验测得的粘结力(kPa)。
表3-17土基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值荷载组合水闸级别1234、5基本组合1.351.301.251.20特殊组合1.201.151.101.051.101.051.051.00任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算注:
1.特殊组合适用于施工情况、检修情况及校核洪水位情况;2.特殊组合适用于地震情况。
2岩基上沿闸室基础底面的抗滑稳定安全系数按公式(335)或公式(337)计算,并不小于表3-18规定的允许值。
表中特殊组合适用于施工情况、检修情况及校核洪水位情况;特殊组合适用于地震情况。
(337)式中闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数,可根据室内岩石抗剪断试验成果,并参照类似工程实践经验及表3-19所列数值选用,但选用的值不应超过闸室基础混凝土本身的抗剪断参数值闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力(kPa),可根据室内岩石抗剪断试验成果,并参照类似工程实践经验及表3-19所列数值选用,但选用的值不应超过闸室基础混凝土本身的抗剪断参数值。
任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算表3-18岩基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值荷载组合按公式计算时按公式计算时水闸级别12、34、5基本组合1.101.081.053.00特殊组合1.051.031.002.501.002.30注:
1.特殊组合适用于施工情况、检修情况及校核洪水位情况;2.特殊组合适用于地震情况。
任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算任务三任务三闸室布置闸室布置表3-19、值(岩石地基)岩石地基(MPa)说明硬质岩石坚硬1.51.31.51.3如果岩石地基内存在结构面、软弱层(带)或断层的情况,应按新勘察规范的规定选用。
较坚硬1.31.11.31.1软质岩石较软1.10.91.10.7软0.90.70.70.3极软0.70.40.30.05任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算三、抗滑措施三、抗滑措施当沿闸室基础底面的抗滑稳定安全系数计算值小于允许值时,可在原有结构布置的基础上,结合工程的具体情况,采用下列一种或几种抗滑措施:
(1)将闸门位置移向低水位一侧,或将水闸底板向高水位一侧加长;
(2)适当增大闸室结构尺寸;(3)增加闸室底板的齿墙深度;(4)增加铺盖长度或帷幕灌浆深度,或在不影响防渗安全的条件下将排水设施向水闸底板靠近;(5)利用钢筋混凝土铺盖作为阻滑板,但闸室自身的抗滑稳定安全系数不应小于1.0(计算由阻滑板增加的抗滑力时,阻滑板效果的折减系数可采用0.80),阻滑板应满足限裂要求。
阻滑板所增加的抗滑力可由下式计算:
(338)任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算式中、阻滑板上的水重和自重阻滑板下的扬压力阻滑板与地基间的摩擦系数闸室自身的抗滑稳定安全系数:
1.0(339)闸室加阻滑板共同作用下的抗滑稳定安全系数:
(340)任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算四、抗浮稳定验算四、抗浮稳定验算当闸室设有两道检修闸门或只设一道检修闸门,利用工作闸门与检修闸门进行检修时,应该按照下式进行抗浮稳定计算。
(341)式中闸室抗浮稳定安全系数作用在闸室上全部向下的铅直力之和(kN)作用在闸室基础底面上的扬压力(kN)不论水闸级别和地基条件,在基本荷载组合条件下,闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.10;在特殊荷载组合条件下,闸室抗浮稳定安全系数不应小于1.05。
任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算五、五、岸墙、翼墙稳定验算岸墙、翼墙稳定验算岸墙、翼墙稳定计算取单位长度或分段长度的墙体作为计算单元。
(一)要求1.土基上
(1)抗滑稳定验算沿岸墙、翼墙基础底面的抗滑稳定安全系数应公式(345)或公式(344)计算(343)(344)任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算(345)式中岸墙、翼墙基底面与地基之间的摩擦系数折算的综合摩擦系数作用在岸墙、翼墙上的全部水平向荷载(包括墙前填土的被动土压力,kN)作用在岸墙、翼墙上的全部垂直向荷载(kN)土基上沿岸墙、翼墙基底面抗滑稳定安全系数的允许值,按表3-16取值、岸墙、翼墙基底面与土质地基之间的摩擦角()、粘结力(kPa),可根据土质地基类别按表3-18的规定采用,此时应按公式(345)折算墙基底面与土质地基之间的综合摩擦系数;如果折算的综合摩擦系数对于粘性土地基来说大于0.45,或对于砂性土地基来说大于0.50,则采用的值和值均应有论证。
任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算
(2)地基承载力及不均匀系数验算为了防止岸墙、翼墙地基发生浅层剪切破坏,需要验算基底的应力。
1)岸墙、翼墙最大的基底应力常出现在完建期墙前无水的情况,也可能在运用期墙后地下水位高于外水位的情况。
基底应力计算按公式(346)计算:
(346)式中岸墙、翼墙基底应力的最大值和最小值(kPa)作用在岸墙、翼墙上的全部竖向荷载之和(kN)作用在岸墙、翼墙上的全部竖向荷载和水平向荷载对于基础底面的形心轴的力矩(kN.m)岸墙、翼墙基础底面的面积(m2)岸墙、翼墙基础底面对于形心轴的截面矩(m3)任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算2)在各种计算情况下,岸墙、翼墙平均基底压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1.2倍。
3)岸墙、翼墙基底应力的地最大值与最小值之比不大于表3-13规定的允许值。
2岩基上岩基上的岸墙、翼墙稳定计算应满足下列要求:
(1)翼墙抗倾覆稳定验算。
抗倾安全系数按下式计算:
(347)式中:
翼墙抗倾安全系数;对翼墙前趾的抗倾覆力矩(kN.m);对翼墙前趾的倾覆力矩(kN.m)。
任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算不论水闸级别,在基本荷载组合条件下,岩基上翼墙的抗倾覆安全系数不应小于1.50;在特殊荷载组合条件下,岩基上翼墙的抗倾覆安全系数不应小于1.30。
(2)抗滑稳定验算。
按公式(343)或公式(338)计算。
岩基上沿岸墙、翼墙基础底面的抗滑稳定安全系数不小于表3-19所列数值。
(3)地基承载力及不均匀系数验算。
应力按公式(346)计算。
在各种计算情况下,岸墙、翼墙最大基底应力不大于地基允许承载力。
(二)抗滑措施当沿岸墙、翼墙基底面的抗滑稳定安全系数计算值小于允许值时,可采用下列一种或几种抗滑措施:
适当增加底板宽度,增加底板上的有效重量在基底增加凸榫或增加齿墙,依靠被动土压力提高墙身抗滑能力任务三任务三闸室抗滑稳定验算闸室抗滑稳定验算在墙后增设阻滑板或锚杆在墙后改填摩擦角较大的土料,减小主动土压力,并增设排水在不影响水闸正常运用的条件下,适当限制墙后的填土高度,或在墙后采取其它减载措施
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