8.6 閘室穩(wěn)定分析、沉降與地基處理ppt課件

1、o. 1;.8.6 閘室穩(wěn)定分析、沉降與地基處理閘室穩(wěn)定分析、沉降與地基處理 2;.3一、概述一、概述p計(jì)算內(nèi)容：水閘在不同工作情況下的穩(wěn)定性，不均勻沉降量等。計(jì)算內(nèi)容：水閘在不同工作情況下的穩(wěn)定性，不均勻沉降量等。p計(jì)算單元：對(duì)于孔數(shù)較少而未分縫的小型水閘，可取整個(gè)閘室（包括計(jì)算單元：對(duì)于孔數(shù)較少而未分縫的小型水閘，可取整個(gè)閘室（包括邊墩）作為驗(yàn)算單元；對(duì)于孔數(shù)較多設(shè)有沉降縫的水閘，則應(yīng)取兩縫邊墩）作為驗(yàn)算單元；對(duì)于孔數(shù)較多設(shè)有沉降縫的水閘，則應(yīng)取兩縫之間的閘室單元分別進(jìn)行驗(yàn)算。之間的閘室單元分別進(jìn)行驗(yàn)算。4二、荷載及其荷載組合二、荷載及其荷載組合p（一）荷載：水閘承受的主要荷載有：自重、水

2、重、水平水壓力、揚(yáng)（一）荷載：水閘承受的主要荷載有：自重、水重、水平水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力、泥沙壓力、土壓力及地震荷載等壓力、浪壓力、泥沙壓力、土壓力及地震荷載等 。如下圖。如下圖。5二、荷載及其荷載組合二、荷載及其荷載組合p（二）荷載組合（二）荷載組合l基本荷載組合：完建情況；正常擋水情況；設(shè)計(jì)洪水位情況?；竞奢d組合：完建情況；正常擋水情況；設(shè)計(jì)洪水位情況。l特殊荷載組合：施工情況；檢修情況；校核洪水位情況；地特殊荷載組合：施工情況；檢修情況；校核洪水位情況；地震情況。震情況。6三、荷載簡(jiǎn)化三、荷載簡(jiǎn)化 對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及所受外力在垂直河流向具有對(duì)稱性的閘室，屬于對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及所受外力在垂直河

3、流向具有對(duì)稱性的閘室，屬于單向偏心受壓結(jié)構(gòu)，荷載簡(jiǎn)化是向閘底板面順河流方向的中心軸進(jìn)行。單向偏心受壓結(jié)構(gòu)，荷載簡(jiǎn)化是向閘底板面順河流方向的中心軸進(jìn)行。 對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及所受外力在垂直河流向不對(duì)稱性的閘室，屬于雙對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及所受外力在垂直河流向不對(duì)稱性的閘室，屬于雙向偏心受壓結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化中心選在閘底板底面的形心處。向偏心受壓結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化中心選在閘底板底面的形心處。7四、閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算四、閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算p（一）閘室沿閘基面的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算（一）閘室沿閘基面的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 水閘擋水時(shí)，閘室最不利滑動(dòng)面是底板與地基的接觸面，閘室沿該面的抗滑穩(wěn)水閘擋水時(shí)，閘室最不利滑動(dòng)面是底板與地基的接觸面，閘室沿該面的

4、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按下列公式之一驗(yàn)算：定安全系數(shù)可按下列公式之一驗(yàn)算：ccfWKKP00cctgWc AKKP式中：式中：P P、W-W-作用在閘底板面以上的總水平荷載與總垂直力，作用在閘底板面以上的總水平荷載與總垂直力，kNkN。 Kc-容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f-摩擦系數(shù)；摩擦系數(shù)；A-閘底板的底面積；閘底板的底面積；8四、閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算四、閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算p提高抗滑穩(wěn)定性的措施提高抗滑穩(wěn)定性的措施l調(diào)整上部結(jié)構(gòu)位置，可將閘門位置適當(dāng)向低水位側(cè)移動(dòng)。調(diào)整上部結(jié)構(gòu)位置，可將閘門位置適當(dāng)向低水位側(cè)移動(dòng)。l適當(dāng)加長(zhǎng)鋪蓋，或在鋪蓋上游端加設(shè)防滲板樁，或設(shè)置排水設(shè)施。適當(dāng)加長(zhǎng)鋪

5、蓋，或在鋪蓋上游端加設(shè)防滲板樁，或設(shè)置排水設(shè)施。l適當(dāng)加深閘底板的齒墻，有利于減小滲透壓力和增大底板下游側(cè)的阻滑土適當(dāng)加深閘底板的齒墻，有利于減小滲透壓力和增大底板下游側(cè)的阻滑土壓力。壓力。l利用鋼筋混凝土鋪蓋作阻滑板。利用鋼筋混凝土鋪蓋作阻滑板。9四、閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算四、閘室抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算p（二）閘室深層滑動(dòng)判別（二）閘室深層滑動(dòng)判別 當(dāng)閘基所受鉛直應(yīng)力也較大的時(shí)，地基內(nèi)部的塑性區(qū)域?qū)⑦B成一片，致使閘室當(dāng)閘基所受鉛直應(yīng)力也較大的時(shí)，地基內(nèi)部的塑性區(qū)域?qū)⑦B成一片，致使閘室發(fā)生深層滑動(dòng)即閘室連同地基內(nèi)的部分土體一起沿著地基內(nèi)的某一曲面滑動(dòng)，發(fā)生深層滑動(dòng)即閘室連同地基內(nèi)的部分土體一起沿著地基內(nèi)的某一

6、曲面滑動(dòng)，10五、閘室基地壓應(yīng)力驗(yàn)算五、閘室基地壓應(yīng)力驗(yàn)算p計(jì)算公式：計(jì)算公式：1、對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及受力沿垂直河流向?qū)ΨQ的計(jì)算閘段、對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及受力沿垂直河流向?qū)ΨQ的計(jì)算閘段maxmin26WMBLBL2、對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及受力不對(duì)稱的計(jì)算閘段、對(duì)于結(jié)構(gòu)布置及受力不對(duì)稱的計(jì)算閘段maxmin2266yxMWMBLBLB Lp計(jì)算結(jié)果要求：計(jì)算結(jié)果要求： maxmaxmin11六、閘室整體穩(wěn)定驗(yàn)算六、閘室整體穩(wěn)定驗(yàn)算p 當(dāng)水閘建于深厚粘性土地基上當(dāng)水閘建于深厚粘性土地基上時(shí)，還需對(duì)水閘進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)時(shí)，還需對(duì)水閘進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算，任務(wù)是驗(yàn)算閘基土塑性變形算，任務(wù)是驗(yàn)算閘基土塑性變形開展區(qū)域是否過(guò)大而

7、影響水閘安開展區(qū)域是否過(guò)大而影響水閘安全運(yùn)用。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最大塑性變形全運(yùn)用。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最大塑性變形區(qū)域一般發(fā)生在閘基下游邊緣附區(qū)域一般發(fā)生在閘基下游邊緣附近，如右圖。近，如右圖。12七、閘室沉降計(jì)算七、閘室沉降計(jì)算p由于土基壓縮變形大，容易引起較大的沉降和不均勻沉降。沉降過(guò)大，會(huì)使由于土基壓縮變形大，容易引起較大的沉降和不均勻沉降。沉降過(guò)大，會(huì)使閘頂高程降低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；不均勻沉降過(guò)大時(shí)，會(huì)使底板傾斜，甚至閘頂高程降低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；不均勻沉降過(guò)大時(shí)，會(huì)使底板傾斜，甚至斷裂及止水破壞，嚴(yán)重地影響水閘正常工作。因此，應(yīng)計(jì)算閘基的沉降，以斷裂及止水破壞，嚴(yán)重地影響水閘正常工作。因此，應(yīng)計(jì)算閘基的

8、沉降，以便分析了解地基的變形情況便分析了解地基的變形情況,作出合理的設(shè)計(jì)方案。計(jì)算時(shí)應(yīng)選擇有代表性作出合理的設(shè)計(jì)方案。計(jì)算時(shí)應(yīng)選擇有代表性的計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行。計(jì)算點(diǎn)確定后，用分層綜合法計(jì)算其最終沉降量，計(jì)算公式的計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行。計(jì)算點(diǎn)確定后，用分層綜合法計(jì)算其最終沉降量，計(jì)算公式如下：如下：inilllheeemS1121113七、閘室沉降計(jì)算七、閘室沉降計(jì)算土質(zhì)地基允許最大沉降量和最大沉降差，應(yīng)以保證水閘安全和正常使用為原土質(zhì)地基允許最大沉降量和最大沉降差，應(yīng)以保證水閘安全和正常使用為原則，根據(jù)具體情況研究確定。天然土質(zhì)地基上水閘地基最大沉降量不宜超過(guò)則，根據(jù)具體情況研究確定。天然土質(zhì)地基上水閘地基最

9、大沉降量不宜超過(guò)15cm，最大沉降差不宜超過(guò)，最大沉降差不宜超過(guò)5cm。為了減小不均勻沉降，可采用以下措施：。為了減小不均勻沉降，可采用以下措施：1）盡量使相鄰結(jié)構(gòu)的重量不要相差太大；）盡量使相鄰結(jié)構(gòu)的重量不要相差太大；2）重量大的結(jié)構(gòu)先施工，使地基先行預(yù)壓。）重量大的結(jié)構(gòu)先施工，使地基先行預(yù)壓。3）盡量使地基反力分布趨于均勻，閘室結(jié)構(gòu)布置勻稱。）盡量使地基反力分布趨于均勻，閘室結(jié)構(gòu)布置勻稱。4）必要時(shí)對(duì)地基進(jìn)行人工加固。）必要時(shí)對(duì)地基進(jìn)行人工加固。14八、地基處理八、地基處理 根據(jù)工程實(shí)踐，當(dāng)粘性土地基的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于根據(jù)工程實(shí)踐，當(dāng)粘性土地基的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于5，砂性土地基的標(biāo)，砂性土地

10、基的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于8時(shí)，可直接在天然地基上建閘，不需要進(jìn)行處理。但對(duì)淤時(shí)，可直接在天然地基上建閘，不需要進(jìn)行處理。但對(duì)淤泥質(zhì)土、高壓縮性粘土和松砂所組成的軟弱地基，則需處理。常用的處理方泥質(zhì)土、高壓縮性粘土和松砂所組成的軟弱地基，則需處理。常用的處理方法有以下幾種：法有以下幾種： 1）換土墊層；）換土墊層； 2）樁基礎(chǔ)；）樁基礎(chǔ)； 3）沉井基礎(chǔ)；）沉井基礎(chǔ)； 4）振沖砂石樁；）振沖砂石樁； 5）預(yù)壓加固與強(qiáng)夯法等。）預(yù)壓加固與強(qiáng)夯法等。15八、地基處理八、地基處理1）換土墊層法：該法工程上廣為采用，適用于軟弱粘性土，包括淤泥質(zhì)土。當(dāng)）換土墊層法：該法工程上廣為采用，適用于軟弱粘

11、性土，包括淤泥質(zhì)土。當(dāng)軟土層位于基面附近，且厚度較薄時(shí)，可全部挖除。如軟土層較厚不宜全部軟土層位于基面附近，且厚度較薄時(shí)，可全部挖除。如軟土層較厚不宜全部挖除，可采用換土墊層法處理，將基礎(chǔ)下的表層軟土挖除，換以砂性土，水挖除，可采用換土墊層法處理，將基礎(chǔ)下的表層軟土挖除，換以砂性土，水閘即建在新?lián)Q的土基上，見下圖所示。閘即建在新?lián)Q的土基上，見下圖所示。 16八、地基處理八、地基處理2）樁基礎(chǔ)：是一種比較古老的地基處理方法，有較多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。即在地基中）樁基礎(chǔ)：是一種比較古老的地基處理方法，有較多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。即在地基中打樁或鉆孔灌注鋼筋混凝土樁，在樁頂上設(shè)承臺(tái)以支承上部結(jié)構(gòu)。水閘樁基打樁或鉆孔灌

12、注鋼筋混凝土樁，在樁頂上設(shè)承臺(tái)以支承上部結(jié)構(gòu)。水閘樁基一般采用摩擦樁，由樁周摩擦阻力和樁底支承力共同承擔(dān)上部荷載。樁基可一般采用摩擦樁，由樁周摩擦阻力和樁底支承力共同承擔(dān)上部荷載。樁基可以大大提高地基的承載力。因而，采用樁基的閘室可以采用分離式底板。我以大大提高地基的承載力。因而，采用樁基的閘室可以采用分離式底板。我國(guó)山東、河南有許多水閘就是采用灌注樁基。國(guó)山東、河南有許多水閘就是采用灌注樁基。 17八、地基處理八、地基處理3）沉井基礎(chǔ)：沉井是一筒狀結(jié)構(gòu)物，可以用漿砌塊石、混凝土或鋼筋混凝土筑）沉井基礎(chǔ)：沉井是一筒狀結(jié)構(gòu)物，可以用漿砌塊石、混凝土或鋼筋混凝土筑成。施工時(shí)一般均就地分節(jié)砌筑或澆筑制成沉井，然后在井孔內(nèi)挖土，這時(shí)成。施工時(shí)一般均就地分節(jié)砌筑或澆筑制成沉井，然后在井孔內(nèi)挖土，這時(shí)沉井在自重下克服井外土的摩阻力和刃腳下土的阻力而下沉，當(dāng)下沉至設(shè)計(jì)沉井在自重下克服井外土的摩阻力和刃腳下土的阻力而下沉，當(dāng)下沉至設(shè)計(jì)高程后，在井孔內(nèi)用混凝土封底（也可不封底）即成沉井基礎(chǔ)。見下圖所示。高程后，在井孔內(nèi)用混凝土封底（也可不封底）即成沉井基礎(chǔ)。見下圖所示。 18八、地基處理八、地基處理還有預(yù)壓加固法，擠密砂樁法等地基處理方法。還有預(yù)壓加固法，擠密砂樁法等地基處理方法。 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 不斷