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1、關(guān)閉閘門,可以攔洪、擋潮、蓄水抬高上游水位,以滿足上游取水或通航的需要。開啟閘門,可以泄洪、排澇、沖沙、取水或根據(jù)下游用水的需要調(diào)節(jié)流量。水閘在水利工程中的應(yīng)用十分廣泛,多建于河道、 渠系、 水庫、湖泊及濱海地區(qū)水閘,按其所承擔(dān)的主要任務(wù),可分為:節(jié)制閘、 進(jìn)水閘、 沖沙閘、分洪閘、擋潮閘、排水閘等。按閘室的結(jié)構(gòu)形式,可分為:開敞式、胸墻式和涵洞式(圖1)。開敞式水閘當(dāng)閘門全開時(shí)過閘水流通暢,適用于有泄洪、排冰、過木或排漂浮物等任務(wù)要求的水閘,節(jié)制閘、分洪閘常用這種形式。胸墻式水閘和涵洞式水閘,適用于閘上水位變幅較大或擋水位高于閘孔設(shè)計(jì)水位,即閘的孔徑按低水位通過設(shè)計(jì)流量進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況。胸墻式
2、的閘室結(jié)構(gòu)與開敞式基本相同,為了減少閘門和工作橋的高度或?yàn)榭刂葡滦箚螌捔髁慷O(shè)胸墻代替部分閘門擋水,擋潮閘、進(jìn)水閘、泄水閘常用這種形式。如中國葛洲壩泄水閘采用12m12m活動(dòng)平板門胸墻,其下為12m12m弧形工作門,以適應(yīng)必要時(shí)宣泄大流量的需要。涵洞式水閘多用于穿堤引(排)水,閘室結(jié)構(gòu)為封閉的涵洞,在進(jìn)口或出口設(shè)閘門,洞頂填土與閘兩側(cè)堤頂平接即可作為路基而不需另設(shè)交通橋,排水閘多用這種形式(1) 節(jié)制閘: 調(diào)節(jié)上游水位,控制下泄流量的閘。(天然河道的節(jié)制閘稱為攔河閘。渠道的節(jié)制閘利用閘門啟閉,調(diào)節(jié)上游水位和下泄流量,以滿足向下一級(jí)渠道分水或控制、截?cái)嗨鞯男枰9?jié)制閘常建在分水閘、泄水閘的稍下
3、游,以利分水和泄水;或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游,以利控制輸水流量和事故檢修;并盡量與橋梁、跌水、陡坡等結(jié)合,以取得經(jīng)濟(jì)效益。渠系節(jié)制閘的過水寬度要與上、下游渠道寬度相適應(yīng),以利于連接。當(dāng)采用輪灌時(shí),節(jié)制閘上、下游渠道的設(shè)計(jì)流量相同,下游水位即為與設(shè)計(jì)流量相應(yīng)的渠水位;當(dāng)采用續(xù)灌時(shí),節(jié)制閘上下游設(shè)計(jì)流量不同,水位需取相應(yīng)流量的渠水位,但下游水位需計(jì)及下一級(jí)節(jié)制閘壅水的影響。渠道節(jié)制閘多用開敞式,閘檻高程宜與渠底相平,采用平底寬頂堰,閘下消能防沖工程都比較簡(jiǎn)單,始流狀態(tài)可依靠護(hù)坦上置的消力墩擴(kuò)散水流,撞擊消能。上下游翼墻力求平順,常采用扭曲面過渡,以減少水頭損失。在平原圩區(qū)的河渠上,在短距離內(nèi)
4、設(shè)置兩個(gè)節(jié)制閘,俗稱套閘,分級(jí)擋水,可起簡(jiǎn)易船閘的作用,既可解決好內(nèi)外的交通運(yùn)輸,又可起到防洪排澇和控制水位的作用。)(2) 進(jìn)水閘: 建在渠首,從河道、水庫、湖泊引水并控制進(jìn)水流量的水閘。(3) 沖沙閘: 利用河道或渠道水流沖排上游河段、渠系或上、下引航道內(nèi)沉積的泥沙的水閘。又稱“沖刷閘”、“排沙閘”。利用河(渠)道水流沖排上游河段或渠系沉積的泥沙的水閘。又稱排沙閘。建于多沙河流上的水利樞紐,為排除進(jìn)水閘或節(jié)制閘前淤積的泥沙,常設(shè)沖沙閘,以利引水沖沙。沖沙閘一般布置于緊靠進(jìn)水閘一側(cè)的河道上,其軸線與進(jìn)水閘的軸線成正交或斜交,斜夾角有時(shí)不大,與攔河閘(壩)并排橫跨河道布置(見圖)。在沖沙閘與節(jié)
5、制閘(壩)接頭處的上游設(shè)置導(dǎo)墻,導(dǎo)墻與沖沙閘上游一段河槽,形成沉沙槽。開啟閘門,可將沉積在閘前的泥沙排至下游河道。洪水期,可利用沖沙閘兼泄部分洪水。也有將沖沙閘布置于進(jìn)水閘的下方,用以正面沖沙。為減少泥沙進(jìn)入引水渠,沖沙閘底檻高程要比進(jìn)水閘底檻高程低一些。建于渠系上的沖沙閘,一般設(shè)于引水渠末端靠河側(cè),以便沖走引水渠中沉積的泥沙。對(duì)兼有泄洪任務(wù)的沖沙閘,一般采用開敞式。當(dāng)閘上水位變幅較大,閘室較高時(shí),為減少閘門高度,也可采用胸墻式。沖沙閘的運(yùn)用,有連續(xù)沖沙和定期沖沙兩種方式。當(dāng)河道來水充足時(shí),可同時(shí)開啟進(jìn)水閘和沖沙閘,將含沙量少的表層水引入渠道,含沙量多的底層水可經(jīng)沖沙閘排至下游河道;當(dāng)來水量不
6、足時(shí),可只開啟進(jìn)水閘引水,停止引水時(shí)再開沖沙閘排沙。為保證能沖走沉積的泥沙,過閘流速應(yīng)大于泥沙的起動(dòng)流速。(4)分洪閘: 建于河道一側(cè)蓄洪區(qū)或分洪道的首部,分泄河道洪水的水閘。(5) 擋潮閘: 建于河口地段,漲潮時(shí)關(guān)閘,防止海水倒灌,退潮時(shí)開閘泄水,具有雙向擋水的特點(diǎn)。位于防洪(擋潮)堤上的水閘,其重要性與防洪(擋潮)堤是一樣的,有的防洪(擋潮)堤上的水閘即使規(guī)模不大,但一旦失事,其嚴(yán)重后果與防洪(擋潮)堤失事一樣,且較難修復(fù)因此防洪(擋潮)堤上的水閘級(jí)別只能高于或至少等于防洪(擋潮)堤的級(jí)別,而絕不能低于防洪(擋潮)堤的級(jí)別。閘室一般采用胸墻式。當(dāng)兼有泄水和通航任務(wù)時(shí),宜采用開敞式。由于潮汐
7、影響,閘門上承受強(qiáng)烈的涌潮沖擊力,故宜采用平面閘門。為盡量減少河道的進(jìn)潮量和淤積量,擋潮閘宜建于海岸穩(wěn)定的河口附近。因?yàn)I海一帶地基多為粉、細(xì)沙或淤泥質(zhì)粘性土,地基承載力小、壓縮性大、抗沖能力低、抗滑性能差、遇到地震容易液化等,為保證閘室和閘基的穩(wěn)定,防止地基產(chǎn)生較大沉陷或不均勻沉陷而影響閘室結(jié)構(gòu)安全,擋潮閘一般采用輕型結(jié)構(gòu),并適當(dāng)延長(zhǎng)底板及鋪蓋的長(zhǎng)度。對(duì)松軟地基,需進(jìn)行加固處理。由于擋潮閘的閘下水位受潮汐影響,閘的孔徑需按過閘水流為非恒定流計(jì)算確定。大型擋潮閘的水力設(shè)計(jì),應(yīng)做水力模型試驗(yàn)驗(yàn)證。擋潮閘下游比較普遍存在淤積問題,由于沿海各地的潮汐類型及其挾沙能力,與河道的來水量及含沙量等各不相同,
8、造成河口及海岸的淤積變化也不一樣,情況較為復(fù)雜,應(yīng)充分考慮采取妥善措施解決閘下淤積問題。例如可將擋潮閘建于緊靠??谔帲蛟谒幢容^充裕的地區(qū),利用清水定期沖淤,以及必要時(shí)采用機(jī)械清淤等辦法。(6)排水閘: 排水閘是用以排泄洪澇漬等多余水量的水閘。常建于排水渠末端的江河沿岸堤防上。當(dāng)江河水位上漲時(shí),關(guān)閉閘門,可防外水倒灌;退落時(shí),打開閘門,排除內(nèi)澇漬水。當(dāng)洼地內(nèi)農(nóng)田有蓄水灌溉要求時(shí),也可關(guān)門蓄水或從江河引水。排水閘具有雙向擋水和雙向過流的特點(diǎn),且堤內(nèi)外水位差和變幅都較大,故多采用涵洞式或胸墻式。為及時(shí)將漬水降至最低水位,充分發(fā)揮排水效益,排水閘宜設(shè)在地勢(shì)低洼、排水通暢處。排水閘的工作閘門和消能防
9、沖設(shè)施,一般布置在靠江河一側(cè)。具有雙向過流時(shí),閘上下游均應(yīng)考慮消能防沖。為使過閘水流通暢,減少出閘水流沖刷,閘上下游渠道應(yīng)力求順直,閘下排水渠道需有足夠長(zhǎng)度,使在排水期,江河水位很低或江河水位降落很快等閘下消能條件最壞的情況下,排水渠內(nèi)仍有足夠水深,以避免閘下嚴(yán)重沖刷。排水渠出口,應(yīng)設(shè)在江河彎道的凹岸,以免出口發(fā)生淤積。排水渠軸線應(yīng)向江河下游方向傾斜,并與江河深泓成銳角相交。交角一般不宜大于60。排水渠出口處,需沿江河做好護(hù)岸和護(hù)底工程,以免出口水位跌落,形成沖刷。水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成(圖2)。閘室是水閘的主體,設(shè)有底板、 閘門、 啟閉機(jī)、閘墩、胸墻、工作橋、交通橋等。閘門用
10、來擋水和控制過閘流量,閘墩用以分隔閘孔和支承閘門、胸墻、工作橋、交通橋等。底板是閘室的基礎(chǔ),將閘室上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載向地基傳遞,兼有防滲和防沖的作用。閘室分別與上下游連接段和兩岸或其他建筑物連接。上游連接段包括:在兩岸設(shè)置的翼墻和護(hù)坡,在河床設(shè)置的防沖槽、護(hù)底及鋪蓋,用以引導(dǎo)水流平順地進(jìn)入閘室,保護(hù)兩岸及河床免遭水流沖刷,并與閘室共同組成足夠長(zhǎng)度的滲徑,確保滲透水流沿兩岸和閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性。下游連接段,由護(hù)坦、 海漫、 防沖槽、兩岸翼墻、護(hù)坡等組成,用以引導(dǎo)出閘水流向下游均勻擴(kuò)散,減緩流速,消除過閘水流剩余動(dòng)能,防止水流對(duì)河床及兩岸的沖刷。 水閘工作特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求水閘關(guān)門擋水時(shí),閘室將承受上
11、下游水位差所產(chǎn)生的水平推力,使閘室有可能向下游滑動(dòng)。閘室的設(shè)計(jì),須保證有足夠的抗滑穩(wěn)定性。同時(shí)在上下游水位差的作用下,水將從上游沿閘基和繞過兩岸連接建筑物向下游滲透,產(chǎn)生滲透壓力,對(duì)閘基和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利,尤其是對(duì)建于土基上的水閘,由于土的抗?jié)B穩(wěn)定性差,有可能產(chǎn)生滲透變形,危及工程安全,故需綜合考慮閘址地質(zhì)條件、上下游水位差、閘室和兩岸連接建筑物布置等因素,分別在閘室上下游設(shè)置完整的防滲和排水系統(tǒng),確保閘基和兩岸的抗?jié)B穩(wěn)定性。開門泄水時(shí),閘室的總凈寬度須保證能通過設(shè)計(jì)流量。閘的孔徑,需按使用要求、閘門形式及考慮工程投資等因素選定。由于過閘水流形態(tài)復(fù)雜,流速較大,兩岸及河床易遭水流沖刷,
12、需采取有效的消能防沖措施。對(duì)兩岸連接建筑物的布置需使水流進(jìn)出閘孔有良好的收縮與擴(kuò)散條件。建于平原地區(qū)的水閘地基多為較松軟的土基,承載力小,壓縮性大,在水閘自重與外荷載作用下將會(huì)產(chǎn) 水閘生沉陷或不均勻沉陷,導(dǎo)致閘室或翼墻等下沉、傾斜,甚至引起結(jié)構(gòu)斷裂而不能正常工作。為此,對(duì)閘室和翼墻等的結(jié)構(gòu)形式、布置和基礎(chǔ)尺寸的設(shè)計(jì),需與地基條件相適應(yīng),盡量使地基受力均勻,并控制地基承載力在允許范圍以內(nèi),必要時(shí)應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行妥善處理。對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度需考慮地基不均勻沉陷的影響,并盡量減少相鄰建筑物的不均勻沉陷。此外,對(duì)水閘的設(shè)計(jì)還要求做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理、造形美觀、便于施工、管理,以及有利于環(huán)境綠化等。 水閘
13、設(shè)計(jì)水閘設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下。 閘址和閘檻高程的選擇 根據(jù)水閘所負(fù)擔(dān)的任務(wù)和運(yùn)用要求,綜合考慮地形、 地質(zhì)、 水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定。閘址一般設(shè)于水流平順、 河床及岸坡穩(wěn)定、 地基堅(jiān)硬密實(shí)、抗?jié)B穩(wěn)定性好、場(chǎng)地開闊的河段。閘檻高程的選定,應(yīng)與過閘單寬流量相適應(yīng)。在水利樞紐中,應(yīng)根據(jù)樞紐工程的性質(zhì)及綜合利用要求,統(tǒng)一考慮水閘與樞紐其他建筑物的合理布置,確定閘址和閘檻高程。 水力設(shè)計(jì) 根據(jù)水閘運(yùn)用方式和過閘水流形態(tài),按水力學(xué)公式計(jì)算過流能力,確定閘孔總凈寬度。結(jié)合閘下水位及河床地質(zhì)條件,選定消能方式。水閘多用水躍消能,通過水力計(jì)算,確定消能防沖設(shè)施的尺度和布置。估
14、算判斷水閘投入運(yùn)用后,由于閘上下游河床可能發(fā)生沖淤變化,引起上下游水位變動(dòng),從而對(duì)過水能力和消能防沖設(shè)施產(chǎn)生的不利影響。大型水閘的水力設(shè)計(jì),應(yīng)做水力模型試驗(yàn)驗(yàn)證。 防滲排水設(shè)計(jì) 根據(jù)閘上下游最大水位差和地基條件,并參考工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),確定地下輪廓線(即由防滲設(shè)施與不透水底板共同組成滲流區(qū)域的上部不透水邊界)布置,須滿足沿地下輪廓線的滲流平均坡降和出逸坡降在允許范圍以內(nèi),并進(jìn)行滲透水壓力和抗?jié)B穩(wěn)定性計(jì)算。在滲流出逸面上應(yīng)鋪設(shè)反濾層和設(shè)置排水溝槽(或減壓井),盡快地、安全地將滲水排至下游。兩岸的防滲排水設(shè)計(jì)與閘基的基本相同。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)運(yùn)用要求和地質(zhì)條件,選定閘室結(jié)構(gòu)和閘門形式,妥善布置閘室上部
15、結(jié)構(gòu)。分析作用于水閘上的荷載及其組合,進(jìn)行閘室和翼墻等的抗滑穩(wěn)定計(jì)算、地基應(yīng)力和沉陷計(jì)算,必要時(shí),應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究確定地基處理方案。對(duì)組成水閘的各部建筑物(包括閘門),根據(jù)其工作特點(diǎn),進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。1. 什么叫水閘?按水閘作用分有幾類?按閘室結(jié)構(gòu)形式如何分類?水閘:即能擋水,又能泄水的水工建筑物。按水閘作用分有:攔河閘、進(jìn)水閘、泄水閘、排水閘、擋潮閘、分洪閘、沖沙閘、其他(分水閘、排冰閘、排污閘等)。按閘室結(jié)構(gòu)形式分有:開敞式水閘、胸墻式水閘、封閉式水閘。2. 土基上的水閘由哪幾部分組成?各起什么作用?水閘的組成上游連接段(鋪蓋及兩岸翼墻):用于平順引導(dǎo)水流;閘室(閘門、閘墩、底板
16、、工作橋、公路橋):用于控制過閘流量,控制上游水位;下游連接段(護(hù)坦、海曼等消能設(shè)施):用于消除過閘水流的能量。3. 閘孔型式有哪幾種?各自優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件是什么?(1)開敞式不帶胸墻閘孔可泄洪、排冰、過木或其他漂浮物等,用于分洪閘、攔河閘;過閘水流為堰流;位于河道、渠道的過水?dāng)嗝嫔?。?)開敞式帶胸墻閘孔 適于擋水位高于引水水位、排水水位,如進(jìn)水閘、排水閘。 減少活動(dòng)閘門的高度。(3)涵洞式閘孔:適合于位于河渠、堤防之下的取水、排水水閘。4. 為什么水閘通常采用底流水躍消能?怎樣選擇消力池的形式?水閘在水流方面,泄流量多變,下游消能情況復(fù)雜,下游地基抗沖能力差,容易引起河床及兩岸的淘刷。底流
17、水躍消能工程,主要通過在閘下游產(chǎn)生一定淹沒度的水躍,保護(hù)水躍范圍內(nèi)的河床免受水流的沖刷。當(dāng)尾水深度略小于或等于躍后水深,可采用消力坎式消力池。當(dāng)尾水深度小于躍后水深 1.0 1.5m ,可采用深挖式消力池。當(dāng)尾水深度小于躍后水深 1.5m 以上,可采用綜合式消力池。5. 水閘有哪些輔助消能工?它們各自的形式和作用是什么? 輔助消能工的作用為,加強(qiáng)擾動(dòng),增加消能效果,以減少池深、池長(zhǎng)。 輔助消能工的形式有: 在閘室下游接一水平段,并在其后設(shè)一道小坎,以防止波狀水躍。 在消力池的前部或后部設(shè)消力墩,形成對(duì)水流的反力作用。 尾坎在消力池末端設(shè)尾坎,調(diào)整出池流速分布。6. 什么叫波狀水躍?產(chǎn)生波狀水躍
18、的原因是什么?怎樣防止波狀水躍帶來的危害? 在大流量泄流,而上下游水位落差小的情況下,由于水流佛氏數(shù)低,此時(shí)往往是形成不完全水躍,即為波狀水躍。若發(fā)生波狀水躍,則消能極不充分,應(yīng)在閘底板平臺(tái)末端,斜坡連接段的上游處設(shè)置小坎,小坎的斷面形狀一般為梯形,出閘水流遭遇小坎時(shí),水流向上挑起后,跌落入消力池潛入水中,小坎能夠有效的完成水面銜接,加大消能效果。7. 海漫的作用是什么?對(duì)它有什么要求?如何選擇材料和確定其尺寸? 海曼的作用為消除余能、調(diào)整流速、保護(hù)下游河床免受沖刷。 海曼的構(gòu)造要求是,海曼應(yīng)具有柔性,適應(yīng)河床的變形;粗糙性,消除余能;透水性,滲水能自由排除。 海曼的材料常采用干砌石、漿砌石、
19、混凝土板塊、鉛絲石籠。 海曼的長(zhǎng)度 L : 式中, :河床土質(zhì)系數(shù),粉砂、細(xì)砂土質(zhì), =1315 ;中砂、粗砂及砂壤土土質(zhì), =1012 ;壤土土質(zhì), =89 ,粘土土質(zhì), =67 。 :消力池出口單寬流量。 H :上下游水位差。8. 閘基滲流有哪些危害性? 滲流對(duì)水閘的危害 閘基下的滲透壓力,降低了閘室的穩(wěn)定性,兩岸的繞滲,對(duì)兩岸翼墻產(chǎn)生側(cè)推力。 滲流會(huì)加速地基內(nèi)可溶性物質(zhì)的溶解,引起閘基和兩岸土體的滲透破壞。 滲流會(huì)引起水量的損失。9. 什么叫地下輪廓線和閘基防滲長(zhǎng)度?如何確定閘基防滲長(zhǎng)度? 地下輪廓線即為水閘上游鋪蓋和閘底板等不透水部分和地基的接觸線,也稱為防滲邊界線、滲徑長(zhǎng)度。 地下輪
20、廓線布置原則是上防下排。 地下輪廓線長(zhǎng)度: L=CH C :滲徑系數(shù) H :上下游水位差。10. 閘基滲流的計(jì)算目的是什么?有哪些計(jì)算方法?各自精度和適用條件如何? 閘基下的滲透壓力計(jì)算的目的是驗(yàn)算閘室的穩(wěn)定性。 直線比例法認(rèn)為閘基下滲透流沿地下輪廓線長(zhǎng)度各點(diǎn)的滲透坡降相同,即各點(diǎn)的滲透水頭的損失是均勻的。 改進(jìn)阻力系數(shù)法由地下輪廓線上的角點(diǎn)、板樁的尖點(diǎn)的等水頭線,將滲流區(qū)分為若干段,如進(jìn)口段、水平段、垂直段、出口段,分別計(jì)算各段的水頭損失為 ,各段中間的水頭損失按直線變化,即可繪出閘基下的滲透壓力分布圖。 改進(jìn)阻力系數(shù)法較直線比例法精度高。11. 改進(jìn)阻力系數(shù)法認(rèn)為任一流段的水頭損失為 ,此
21、式怎樣推導(dǎo)來的? 由地下輪廓線上的角點(diǎn)、板樁的尖點(diǎn)的等水頭線,將滲流區(qū)分為若干:進(jìn)口段、水平段、垂直段、出口段。 求解每個(gè)典型段的滲流阻力系數(shù)。 根據(jù)達(dá)西定律:任一段的單寬流量為: :通過該滲流段的滲透水頭損失; :該滲流段的平均流線長(zhǎng)度; :透水層深度; :該滲流段的阻力系數(shù),只與該滲流段的幾何形狀有關(guān)。 由水流的連續(xù)條件,流經(jīng)各滲流段的單寬流量 相等,則任一流段的水頭損失 為: 總水頭差應(yīng)為各段水頭損失的總和: 各段水頭損失:12. 閘室是水閘的主體,它由哪幾部分組成?各部分的主要作用是什么? 閘室由底板、閘墩、閘門、啟閉機(jī)和工作橋、公路橋、胸墻組成。 底板作用: 作為閘室的基礎(chǔ),將閘室及
22、上部結(jié)構(gòu)重量傳到地基上。 作為地下輪廓線的組成部分,降低通過地基的滲透水流的滲透壓力水頭。 閘墩作用為分隔閘孔,承受傳遞水壓力,支承閘墩上部結(jié)構(gòu)重量。 閘門的作用是控制過閘水流。 胸墻的作用是減小活動(dòng)閘門的高度。13. 試根據(jù)不同分類方法說明閘底板有哪些類型? 按水流條件分類:閘底板有有寬頂堰型、實(shí)用堰型。 按結(jié)構(gòu)受力條件分類:有分離式閘底板、整體式閘底板和反拱式閘底板。14. 胸墻有哪些形式?如何選擇? 胸墻的結(jié)構(gòu)形式有: 當(dāng)胸墻的跨度小于 5.0m ,宜采用實(shí)心板式; 當(dāng)胸墻的跨度大于 5.0m ,宜采用肋形結(jié)構(gòu),即板梁式結(jié)構(gòu)。15. 對(duì)水閘閘室必須進(jìn)行哪些情況下的穩(wěn)定驗(yàn)算?各計(jì)算情況應(yīng)包
23、括哪些荷載? 水閘閘室必須進(jìn)行沿基礎(chǔ)面或深層結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算和基底壓力驗(yàn)算。 計(jì)算荷載有:自重;靜水壓力;揚(yáng)壓力 = 浮托力 + 滲透壓力;浪壓力; 泥砂壓力;地震荷載16. 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)若不滿足規(guī)范的要求,有哪些改善穩(wěn)定的措施? 提高閘室穩(wěn)定性的措施 當(dāng)基底壓力不均勻系數(shù)過大,可適當(dāng)調(diào)整閘門、公路橋等上部結(jié)構(gòu)的位置。當(dāng)抗滑穩(wěn)定系數(shù)偏小,可以將閘門下移,增加上游水重;加深底板上的齒墻; 增加上游鋪蓋的長(zhǎng)度;將鋪蓋作為阻滑板:滿足 式中, :作用在鋪蓋上的垂直力。17. 整體式平底板應(yīng)力計(jì)算有倒置梁和彈性地基梁法,試述其適用情況。 彈性地基梁在計(jì)算閘底板內(nèi)力時(shí),考慮了地基變形與底板基礎(chǔ)變
24、形的協(xié)調(diào)一致,底板下的地基反力呈曲線分布。彈性地基梁是水閘設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的計(jì)算公式。 倒置梁將閘室底板作為固支在閘墩上的梁來計(jì)算閘底板內(nèi)力,沒有考慮地基變形與底板基礎(chǔ)變形的協(xié)調(diào)一致,假定底板下的地基反力呈直線分布。適用于底板上分縫的雙懸臂梁式結(jié)構(gòu)。18. 整體式底板不平衡剪力是怎樣產(chǎn)生的? 閘底板在順?biāo)鞣较?,底板上部結(jié)構(gòu)有突變,底板下地基反力分布呈連續(xù)分布, 單寬板條上下的荷載不平衡,則板條兩側(cè)有不平衡剪力存在,以維持板條的平衡。19. 水閘連接建筑物的作用是什么? 上游翼墻的功能是擋土、平順引導(dǎo)水流,與鋪蓋共同承擔(dān)防滲的作用。下游翼墻的功能是擋土、引導(dǎo)出閘水流沿翼墻均勻擴(kuò)散。20. 水閘兩岸
25、連接建筑物有哪些布置形式?各自特點(diǎn)是什么? 反翼墻:水流條件和防滲效果好,工程量大。 扭曲面翼墻:水流平順,工程量小,但施工復(fù)雜。 斜翼墻:工程量小,施工簡(jiǎn)單,水流條件差。21. 上下游翼墻有哪些結(jié)構(gòu)形式? 上下游翼墻結(jié)構(gòu)形式有: 重力式:用于擋土高度為 5m 6m 的情況; 懸臂式 : 用于 擋土高度為 6m 8m 的情況; 扶壁式:用于擋土高度為 8m 9m 的情況; 空箱式:用于擋土高度為 6m 10m 的情況第四節(jié) 閘基滲流分析與防滲設(shè)施一閘基滲流的主要危害沿閘基的滲流對(duì)建筑物產(chǎn)生向上的壓力,減輕建筑物有效重量,降低閘身抗滑穩(wěn)定性。沿兩岸的滲流對(duì)翼墻產(chǎn)生水平推力;由于滲透力的作用,滲透
26、力可能造成土的滲透變形;嚴(yán)重的滲漏將造成大量的水量損失;滲流可能使地基內(nèi)可溶解的物質(zhì)加速溶解。圖9-9 閘基滲流防滲設(shè)計(jì)的主要任務(wù):尋求合理經(jīng)濟(jì)的防滲措施,合理擬定地下輪廓尺寸,消除滲流不利影響,保證水閘安全。防滲設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括: (1) 滲透壓力計(jì)算; (2) 抗?jié)B穩(wěn)定性驗(yàn)算; (3) 濾層設(shè)計(jì); (4) 防滲帷幕及排水設(shè)計(jì); (5) 永久縫止水設(shè)計(jì)。 二 閘基防滲措施1.閘基的防滲長(zhǎng)度L:地下輪廓線(閘基滲流第一根流線,即鋪蓋和垂直防滲體等防滲結(jié)構(gòu)以及閘室底板與地基的接觸線)的長(zhǎng)度。應(yīng)滿足: 滲徑系數(shù)C值表 粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫細(xì)砂粗礫夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土砂壤土壤土粘土有反濾層9137957
27、45342.53711593523無反濾層 4734圖9-10 水閘地下輪廓及流網(wǎng)防滲地下輪廓布置布置原則:先阻后排,防滲與導(dǎo)滲相結(jié)合。防滲排水設(shè)施水平防滲 鋪蓋:粘土、粘壤土鋪蓋,砼、鋼筋砼、瀝青砼鋪蓋。 水平鋪設(shè)土工膜 .垂直防滲鋼筋砼板樁, 砼防滲墻, 灌注式水泥砂漿帷幕, 土工膜垂直防滲結(jié)構(gòu). 高壓噴射灌漿:定噴板墻導(dǎo)滲排水反濾圖9-11按直線法計(jì)算的閘基滲透壓力圖不同情況下防滲布置粘性土地基:降低滲透壓力,增加閘身有效重量。閘室上游宜設(shè)置水平鋼筋砼或粘土鋪蓋,或土工膜防滲鋪蓋,閘室下游護(hù)坦底部應(yīng)設(shè)濾層,下游排水可延伸到閘底板下。 圖9-12 粘性土地基的地下輪廓線布置砂性土地基:防止
28、滲透變形通過延長(zhǎng)滲徑來降低滲透流速和坡降,對(duì)降低滲透壓力的要求較低。砂層很厚閘室上游可采用鋪蓋和懸掛式防滲墻相結(jié)合的形式,閘室下游滲流出口處應(yīng)設(shè)置濾層,排水布置在護(hù)坦之下。 砂層較淺閘室底板上游端設(shè)置截水槽或防滲墻(嵌入相對(duì)不透水層深度不應(yīng)小于1.0m),閘室下游滲流出口處應(yīng)設(shè)置濾層,排水布置在護(hù)坦之下。圖9-13 砂性土地基的地下輪廓線布置粉細(xì)砂地基(或粉土、輕砂壤土、輕粉質(zhì)砂壤土):閘室上游宜采用鋪蓋和垂直防滲體相結(jié)合的布置形式。在地震區(qū)的粉細(xì)砂地基上,有震動(dòng)液化問題,宜采用封閉式布置(閘室底板下布置的垂直防滲體宜構(gòu)成四周封閉的形式),垂直防滲體的長(zhǎng)度應(yīng)超過粉砂地基液化深度。 特殊地基:弱
29、透水地基下有透水層,地基為不同性質(zhì)沖積層,KHKV。閘室下游設(shè)置鉛直排水,并防止淤堵。雙向水頭作用合理地進(jìn)行雙向布置形式,并以水位差較大的一向?yàn)橹鳌?規(guī)范規(guī)定:1.鋪蓋長(zhǎng)度采用上、下游最大水頭差的35倍;2.砼或鋼筋砼鋪蓋的厚度,一般根據(jù)構(gòu)造要求確定,最小厚度不宜小于0.4m,一般作成等厚;為了減小地基不均勻沉降和溫度變化的影響,通常設(shè)順?biāo)飨虻挠谰每p,縫距可采用820m。3.粘土或壤土鋪蓋的厚度應(yīng)根據(jù)鋪蓋土料的允許水力坡降值計(jì)算確定,為了保證鋪蓋碾壓施工質(zhì)量,粘土或壤土鋪蓋前端最小厚度不宜小于0.6m,鋪蓋與底板之間應(yīng)設(shè)油毛氈止水,鋪蓋上面應(yīng)設(shè)保護(hù)層。4.水平鋪設(shè)土工膜厚度應(yīng)根據(jù)作用水頭、膜下土體可能產(chǎn)生裂縫寬度、膜的應(yīng)變和強(qiáng)度等因素確定,但不宜小于0.5mm,上部應(yīng)設(shè)保護(hù)層。圖9-14 粘土鋪蓋細(xì)部構(gòu)造 單位:m圖9-15 混凝土及鋼筋混凝土鋪蓋規(guī)范規(guī)定:1.鋼筋砼板樁最小厚度不宜小于0.2m,寬度不宜小于0.4m;2.水泥砂漿帷幕或高壓噴射灌漿帷幕的最小厚度不宜小于0.1m;3.砼防滲墻的最小厚度不宜小于0.2m;4.地下垂直防滲土工膜厚度不宜小于0.25mm,重要工程可采用復(fù)合土工膜,其厚度不宜小于0.5mm。5.閘室底板的上、下游端均宜設(shè)置齒墻,齒墻深度可采用
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