水閘、泵站、擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)

目錄

I水閘配筋及裂縫計(jì)算I

1.1根本情況1

1.1.1主要計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1

1.1.2計(jì)算方法1

1.1.3主要參數(shù)的選取4

1.1.4計(jì)算軟件5

M.5根本概況5

1.2閘室段荷載及內(nèi)力計(jì)算5

1.2.1完建無(wú)水期5

1.2.2檢修期6

1.3閘室段配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算8

1.3.1底板底層8

1.3.2底板面層10

13.3邊墩12

1.3.4中墩14

1.4箱涵段荷載及內(nèi)力計(jì)算15

1.4.1完建無(wú)水期15

檢修期16

1.5箱涵段配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算17

1.5.1底板底層17

1.5.2底板面層19

1.5.3頂板面層21

154頂板底層23

1.5.5邊墩外側(cè)25

2箱涵配筋及裂縫計(jì)算27

2.1根本情況27

2.1.1主要計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)27

2.1.2計(jì)算方法及計(jì)算軟件28

2.1.3主要參數(shù)的選取28

根本概況29

2.2荷載及內(nèi)力計(jì)算29

2.2.1完建無(wú)水期29

2.2.2校核洪水期31

2.3配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算33

底板33

2.3.2箱涵邊墩37

2.3.3箱涵中墩39

2.3.4箱涵頂板40

3移動(dòng)泵房配筋及裂縫計(jì)算44

3.1根本情況44

3.1.1主要計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)44

3.1.2計(jì)算方法及計(jì)算軟件44

3.1.3主要參數(shù)的選取44

根本概況45

3.2荷載及內(nèi)力計(jì)算46

3.2.1荷載計(jì)算46

3.2.2內(nèi)力計(jì)算46

3.3配筋計(jì)算及抗裂驗(yàn)算47

3.3.1邊墩47

3.3.2底板底層48

3.3.3底板面層49

4水閘扶壁式擋墻配筋及裂縫計(jì)算51

4.1根本情況51

4.1.1主要計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)51

4.1.2計(jì)算方法及計(jì)算軟件51

4.1.3主要參數(shù)的選取52

根本概況53

4.2內(nèi)力計(jì)算53

4.2.1內(nèi)河扶壁擋墻53

4.2.2外河扶壁擋墻57

4.3配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算60

4.3.1內(nèi)河扶壁擋墻60

4.3.2外河扶壁擋墻68

2.2.3滲流穩(wěn)定計(jì)算88

1水閘配筋及裂縫計(jì)算

1.1根本情況

1.1.1主要計(jì)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL191-2008)；

⑵《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DL5077-1997)；

(3)其他相關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。

LL2計(jì)算方法

1.1.2.1荷載計(jì)算

結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：

式中：K—承載力平安系數(shù)；

S—荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；

R—結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力設(shè)計(jì)值。

荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：

式中：SGN—自重、設(shè)備等永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的荷載效應(yīng)；

SG2k—土壓力、淤沙壓力及圍巖壓力等永久荷載標(biāo)潴值產(chǎn)生的荷載效應(yīng)；

一一般可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的荷載效應(yīng)；

SQ2k—可控制其不超出規(guī)定限值的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的荷載效應(yīng)。

1.L2.2配筋計(jì)算

矩形截面或翼緣位于受拉邊的倒T形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力按下式計(jì)算:

同時(shí)，受壓區(qū)計(jì)算高度K應(yīng)滿足以下要求：

式中：K—承載力平安系數(shù)；

M----彎矩設(shè)計(jì)值(N.mm)；

f（——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm?）；

4、A.J—縱向受拉、受壓鋼筋的截面面積（mn?）；

fy—鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；

f2

fy—鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm）；

ho—截面有效高度（mm）,即縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受壓邊緣距離；

b---矩形截面的寬度或T形截面的腹板寬度（mm）；

a；—受壓鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)邊緣的距離（mm）；

勖—相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度；

Es---鋼筋彈性模量（N/mm2）；

xb一一界限受壓區(qū)計(jì)算高度（mm）。

1.1.2.3抗裂驗(yàn)算

對(duì)于受彎構(gòu)件，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，抗裂驗(yàn)算應(yīng)符合：

式中：Mk—按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的彎矩值

a”—混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，對(duì)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，即可取為0.85；

fik—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；

>—截面抵抗矩塑性系數(shù)；

aE—鋼筋彈性模量與混凝土彈性楮的比值，即恁=區(qū)/艮；

Wo——換算截面受近邊緣的彈性抵抗矩（mm3）（h-yoh

yo—換算截面重心至受壓邊緣的距離（mm）,參照《水工混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》式

-3,yo=[0.5+0.425aM〃；

Io—換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩（mm4）,參照《水工混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》式4

h=（0.0833+0.19。甲）姍；

h----截面全高（mm）；

p——縱向受拉鋼筋的配筋率，p=As/bhoo

1.1.2.4裂縫寬度驗(yàn)算

配置帶肋鋼筋的矩形、T形及I形截面受拉、受彎和偏心受壓鋼筋碎構(gòu)件在荷載效

應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的最大裂縫寬度3max按下式計(jì)算:

式中：?一考慮構(gòu)件受力特征和荷載長(zhǎng)期作用的綜合影響系數(shù)，對(duì)受彎和偏心受壓構(gòu)

件，取a=2.1；對(duì)偏心受拉構(gòu)件,取a=2.4；對(duì)軸心受拉構(gòu)件，取“=2.7。

c—最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的距離(mm),當(dāng)065mm時(shí)，

取c=65mnio

d—鋼筋直徑(mm),當(dāng)鋼筋用不同直徑時(shí)，式中的d改用換算直徑44/〃，此

處，〃為縱向受拉鋼筋截面總周長(zhǎng)(mm)。

pie——縱向受拉鋼筋的有效配筋率，當(dāng)"te=AJ4e,當(dāng)〃距＜0.03時(shí)，取〃歸=0.03。

Ate——有效受拉混凝土截面面積(mm2),對(duì)受彎、偏心受拉及大偏心受壓構(gòu)件，

兒取為其重心與受拉鋼筋重心相一致的混凝土面積，即4e=2a、b,其中條

為人重心至截面受拉邊緣的距離，〃為矩形截面的寬度，對(duì)于有翼緣的倒T

形及I形截面，b為受拉翼緣寬度;對(duì)軸心受拉構(gòu)件，取4c為=2〃/,但不

大于構(gòu)件全截面面積，其中小為一側(cè)鋼筋重心至極面近邊縱的距離，/6為沿

截面周邊配置的受拉鋼筋重心連線的總長(zhǎng)度；

4---受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積(mn?),對(duì)受彎、偏心受拉及大偏心受壓構(gòu)件，As

取受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；對(duì)全截面受拉的偏心受拉構(gòu)件，4取拉應(yīng)力較

大一側(cè)的鋼筋截面面積；對(duì)軸心受拉構(gòu)件，4取全部縱向鋼筋截面面積；

2

攻——按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的構(gòu)件縱向受拉鋼筋應(yīng)力(N/mm)o

按荷栽標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的構(gòu)件縱向受拉鋼筋應(yīng)力按下式計(jì)算：

1軸心受拉構(gòu)件

2受彎構(gòu)件

3大偏心受壓構(gòu)件

當(dāng)時(shí)，可取么=1.0。

/?

4偏心受拉構(gòu)件(矩形截面)

對(duì)小偏心受拉構(gòu)件，上式右邊括號(hào)內(nèi)取減號(hào)，對(duì)大偏心受拉構(gòu)件，取加號(hào)。

式中：e,——軸心拉力作用點(diǎn)至縱向受拉鋼筋(對(duì)全截面受拉的偏心受拉構(gòu)件，為拉應(yīng)

力較大一側(cè)的鋼筋)合力點(diǎn)的距離(mm)；

e—軸向壓力作月點(diǎn)至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離(mm)；

z——縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力點(diǎn)的距離(mm)；

名——使用階段的偏心距增大系數(shù)；

截面重心至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離(mm)；

yf——受壓翼緣面積與腹板有效面積的比值，y，(bfb叫,其中才田分

別為受壓翼緣的寬度、高度1mm),當(dāng)%>0.2%時(shí)，取為=0.2%。

1.1.3主要參數(shù)的選取

參照《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL191-2008),水閘閘室配筋計(jì)算各主要參數(shù)取

值如下：

(1)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境類(lèi)別：本工程位于東江中下游的一級(jí)支流——沙河與其支流的集

合口處，水閘工作環(huán)境按長(zhǎng)期處于淡水水位變化區(qū)考慮，屬三類(lèi)環(huán)境(表)；

(2)建筑物級(jí)別；3級(jí)，根據(jù)初步設(shè)計(jì)報(bào)告，本工程水閘主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次

要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)，水閘閘室屬主要建筑物，因而按3級(jí)建筑物考慮;

(3)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力平安系數(shù)K：根本組合K=1.20,偶然組合K=1.00(表)，

當(dāng)荷載效應(yīng)組合由永久荷載控制時(shí)，平安系數(shù)K增加0.05,本工程水閘自重及設(shè)備重、

垂直土壓力等對(duì)結(jié)構(gòu)作用明顯，本計(jì)算書(shū)考慮將平安系數(shù)提高0.05,即根本組合K=

1.25,偶然組合K=1.05；

(4)破保護(hù)層厚度：對(duì)丁截面厚度不小丁2.5m的底板及墩墻，三類(lèi)環(huán)境下碎保護(hù)層

最小厚度為50mm,而本工程水閘閘室底板及墩墻厚度均小于2.5m,但考慮到水閘閘室

底板底直接與地基土接觸，保護(hù)層厚度應(yīng)適當(dāng)加大，本計(jì)算書(shū)水閘閘室底板、墩墻碎保

護(hù)層厚度統(tǒng)一按50mm計(jì)(表)。

(5)受力鋼筋最小配筋率(pm加)(表):

對(duì)于受彎構(gòu)件、偏心受拉構(gòu)件的受拉鋼筋：梁為0.2()%,板為().15%；

對(duì)于偏心受壓構(gòu)件的受拉或受壓鋼筋：墩墻為().15%。

(6)鋼筋碎結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度限值(劭mJ：根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL265-2001)

第條規(guī)定，處于三類(lèi)環(huán)境條件下的混凝土最大裂縫寬度計(jì)算值不應(yīng)超過(guò)0.15mm,此處

的三類(lèi)環(huán)境對(duì)應(yīng)于《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL"191-1996)中規(guī)定的屬于水位變

動(dòng)區(qū)，或有侵蝕性地下水的地下環(huán)境，適用于本工程水閘的工作環(huán)境，因而，水閘閘室

的最大裂縫寬度計(jì)算值不超過(guò)0.15mm計(jì)。

（7）除特別注明外，本工程結(jié)構(gòu)碎強(qiáng)度為C25,C25碎軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值&=

11.9N/mm2（表），彈性模量反=2.80x1（^N/mn?（表4.1.7）；

⑻普通熱軋鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（表⑴：

HPB235（?。篰-=210N/mnr,J5/=21ON/mm2；

HRB335（0）：/=300N/mm2,^/=300N/mm2o

鋼筋彈性模量￡（表）：

HPB235（3）：Ev=2.1xl05N/mm2；

HRB335（0）：￡v=2.0xl05N/mm2o

1.1.4計(jì)算軟件

理正結(jié)構(gòu)工具箱5.62版——平面剛桁架

1.1.5根本概況

本工程水閘為潛孔式，過(guò)水?dāng)嗝娉叽鐬?.5mx4.3m,共2孔，長(zhǎng)11.50m,分為閘室

段和箱涵段，其中閘室段主要承受荷載有自重、水重、側(cè)向水平土壓力、外水壓力、內(nèi)

水壓力、地基反力等，箱涵段除承受上述荷載外，還承受垂直土壓力，本計(jì)算書(shū)分別對(duì)

其進(jìn)行計(jì)算,選取結(jié)構(gòu)最不利T況進(jìn)行配筋計(jì)算.

1.2閘室段荷載及內(nèi)力計(jì)算

不同的水位組合下，水閘的地基反力各有不同，本計(jì)算書(shū)選取下述兩種工況進(jìn)行配

筋計(jì)算：

工況一：完建無(wú)水期——地下水位平底板底，即一0.30m；

工況二：檢修期——水閘單孔檢修，對(duì)中墩不利，此時(shí)水位取水閘運(yùn)行時(shí)自排最高

控制水位3.50m。

1.2.1完建無(wú)水期

填土后，地.卜.水位平底板底，此時(shí)地基反力最大，對(duì)底板及邊墩不利（取單寬計(jì)算,

下同）。根據(jù)前述水閘穩(wěn)定計(jì)算可知，基底應(yīng)力最大值為117.27kN/m2、最小值為

116.12kN/nF,本次計(jì)算根據(jù)不同的截面位置采用相應(yīng)的基底應(yīng)力。

本工程水閘閘室設(shè)有兩道胸墻，旦有工作橋連接，而外側(cè)設(shè)有防滲刺墻，均固結(jié)于

水閘閘墩上，承當(dāng)了一局部?jī)?nèi)力，本次計(jì)算為偏平安考慮，選取工作橋面板位置處進(jìn)行

計(jì)算，橋面板與閘墩固結(jié)處視作較支座，基底應(yīng)力按最大值計(jì)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：

1.2.1.1荷載計(jì)算

1)側(cè)向水平土壓力標(biāo)準(zhǔn)值：^i=7lltg2(45°-(p/2)=18.5x(5.4-0.1)/3=32.68kN/m2

那么水閘邊墩荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值：

q\設(shè)=1.20x32.68=39.22kN/m2

2)基底應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：0=117.27—25xO.8=97.27kN/m2(由于基底應(yīng)力最大值與最

小值相差不大，本計(jì)算近擬取為最大值)

水閘底板荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值：qi?=1.20x97.27=116.72kN/m2

1.2.1.2內(nèi)力計(jì)算

一、設(shè)計(jì)值

［計(jì)算條件］

［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)--------*10A2mmA2

彎矩-----kN-m

剪力.....kN

二、標(biāo)準(zhǔn)值

［計(jì)算條件］

［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)--------*10A2mmA2

彎矩-----kN-m

剪力-----kN

1.2.2檢修期

水閘單孔檢修時(shí)，水位取為水閘最高自排水位3.5()m,此時(shí)，對(duì)中墩不利，基底應(yīng)

力最大值為80.30kN/m2、最小值為79.15kN/n?,計(jì)算時(shí)近似取最大應(yīng)力值80.30kN/m2。

計(jì)算簡(jiǎn)圖如下:

L2.2.1荷載計(jì)算

1）側(cè)向水平土壓力標(biāo)準(zhǔn)值：

<7i=yHitg2（45°-（p/2）=18.5x（5.40-3.50）/3=11.72kN/m2

42=gIyIl2tg2（45°-（p/2）=11.7249.0x（3.50-0.10）/3=21.92kN/m2

那么水閘邊墩荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值：

⑺設(shè)=1.20x11.72=14.06kN/m2

3設(shè)=1.20x21.92=26.30kN/m2

2）水平水壓力（包括內(nèi)水壓力和外水壓力）

外水壓力：

標(biāo)準(zhǔn)值q'2=y木通=10.0x（3.50-0.10）=34.0kN/m2

2

設(shè)計(jì)值i2=1.20x34.0=40.8kN/m

內(nèi)水壓力：

標(biāo)準(zhǔn)值碓=y水H'2=10.0X（3.50-0.50）=30.0kN/m2

設(shè)計(jì)值內(nèi)設(shè)=1.20x30.0=36.0kN/m2

3）閘室內(nèi)水重

標(biāo)準(zhǔn)值夕4=y水H'2=1（）.OX（3.5（）-O.5O）=3O.OkN/nr

設(shè)計(jì)值伊設(shè)=1.20x30.0=36.0kN/m2

4）基底應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值：qy=80.30-25x0.8=60.30kN/m2

水閘底板荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值：0役=1.20x60.30=72.36kN/n?（檢修工況下，引起

基底應(yīng)力的荷載既有永久荷載（自重、閘門(mén)、土壓力等），又有可變荷載（水壓力等），

雖為永久荷載占主體，但偏平安考慮，水閘底板基底應(yīng)力按一般可變荷載考慮J

補(bǔ)充:

對(duì)于水閘邊墩外側(cè)，高程7.50m?3.5（）m（水位以上）范圍內(nèi)主要承受水平土壓力，

3.50m高程處荷載標(biāo)準(zhǔn)值qi=11.72kN/m2,設(shè)計(jì)值⑺設(shè)=14.06kN/m2；高程3.50?0.10m

（水位以下至底板軸線）邊墩外側(cè)承受的荷載有水平土壓力和水平水壓力，底板軸線處

合力標(biāo)準(zhǔn)值0+/2=21.92+34.0=55.92kN/n?,設(shè)計(jì)值值中設(shè)+43設(shè)=26.30+40.80=67.10

kN/m?。

1.2.2.2內(nèi)力計(jì)算

一、設(shè)計(jì)值

［計(jì)算條件］

［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)..........*10A2mmA2

彎矩-----kN-m

剪力-----kN

二、標(biāo)準(zhǔn)值

［計(jì)算條件］

［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)--------*10A2mmA2

彎矩.....kN-m

剪力-----kN

1.3閘室段配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算

1.3.1底板底層

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，閘室段底板底層最大彎矩值出現(xiàn)在完建無(wú)水期支座端，荷

載為設(shè)計(jì)值時(shí)其值為344.5kN-m,相應(yīng)剪力值為349.2kN,由于水閘中墩厚1000mm,那

么構(gòu)件自身截面的內(nèi)力折減后彎矩值=344.5-349.2x1.0/2=169.9kN?m。

荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，最大彎矩值為287.1kN.m,相應(yīng)剪力值為291.OkN,那么折減后

彎矩值=287.1-29LOx1.0/2=14L6kN,m。

1.3.1.1配筋計(jì)算

水閘底板厚度為800mm,取單寬截面計(jì)算，根據(jù)前述主要參數(shù)的選取可知，混凝

土保護(hù)層厚度為50mm，估計(jì)鋼筋直徑d=16mm,排成一排，〃=c+d/2=50+16/2=

58mm,那么截面有效高度〃o=/z—a=800—58=742mm,由上述計(jì)算可知，荷載為設(shè)計(jì)

值時(shí)閘室段底板折減后最大彎矩值為169.9kN.rn,先假設(shè)按單筋截面配筋，那么受壓區(qū)

配筋A(yù)s'=Oo

由KA/L(//o-五+fy'As(%-as),有

1.25xl69.9xl06=11.9xl000-X(742-/2)

由f(bx=/vA,-fy'As,有11.9x1000A=300XA

且要求滿足

聯(lián)立求解得：24.46mm,Av=970.05mm2

因此，上述假定可滿足要求‘那么配筋率上合二^^便％=?！?%<

〃而〃=0.15%,為此，最小配筋面積不得小于0.15%xl()()0x742=1113mm2,結(jié)合截面限

裂要求，閘室段底板底層初選s16@100(As=2011mm2)。

1.3.1.2抗裂驗(yàn)算

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算，荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)間室段底板底層最大彎矩值為141.6kN.m,初選配

筋①16@100(As=2011mm2),取單寬截面進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，那么截面寬度為1000mm,高

度為800mm,計(jì)算可知其縱向受拉鋼筋實(shí)際配筋率

A_2011

x100%=0.27%o

阮'-1000x742

查《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL191-2008)表，對(duì)于C25碎結(jié)構(gòu)，混凝土彈性

模量Ec=2.80xl()4N/mm2,查表4.2.4,HRB335級(jí)鋼筋彈性模量Es=2.0xl()5N/mm2,那

么aE=Es/Ec=2.0x105/2.80x104=7.143,那么換算截面重心至受壓邊緣的距離yo=

(0.5+0.425。即)/?=(0.5+0.425x7.143x0.27%)x8(X)=406.56mm,換算截面對(duì)其重心

軸的慣性矩IQ=(0.0833+0.19a^>)bh3=(0.0833+0.19x7.143x0.27%)xlOOOx8OO3=

44,525,751,808.0(mm，)，那么換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩Wo=/"(/?-)，o)=

3

44,525,751,808.0/(800-406.56)=113,170,373.65(mm)0

查附錄C表C可知，閘室底板厚度h=800mm,矩形截面修正系數(shù)0.7+300/h=

0.7+300/800=1.075<1.1,取為1.075,因而，截面抵抗矩的塑性系數(shù)加=1.55x1.075=

1.666；查表可知C25混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/&=1.78N/mm2,那么%/</%=

1.666xO.85xL78x113,170,373.65=285,263,807.6N?mm=285.26kN-mm,而荷載為標(biāo)準(zhǔn)值

時(shí)彎矩值林=141.6kNm小于九a/M),那么截面及配筋滿足抗裂要求。但是，由

于本水閘裂縫控制寬度參照《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求為0.15mm,較《水工混凝土結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的三類(lèi)環(huán)境下0.25mm的限制條件嚴(yán)格得多，為此，需再進(jìn)行裂縫寬

度驗(yàn)算。

13.1.3裂縫寬度驗(yàn)算

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算，荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)閘室段底板底層最大彎矩值為141.6kN-m,由上述

選配e16@100(A,=2011mm2)的鋼筋，取單寬截面按受彎構(gòu)件計(jì)算，那么『2.1；碎

保護(hù)層厚度為50mm,那么最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的距離c=50mm；

受拉鋼筋重心至截面受拉邊域的距離as=50+16/2=58mm,那么

Ate=2chb=2x58x|000=116000mm2

pie=As/Ate=2011/116000=0.017<0.03,取為0.03,那么

Mk141.6xl06

=109.08N/mnr

0.87%A0.87x742x2011

裂縫寬度

=0.134mm<coiim=0.15mm,滿足要求。

因而，上述初選鋼筋可滿足裂縫寬度控制要求，即閘室段底板底層選配①16@100(As

=2011mm2),分布筋選配①12@200(As=565mm2).具體配筋詳見(jiàn)水閘閘室鋼筋圖。

補(bǔ)充：根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL191-2008)第條的規(guī)定，當(dāng)驗(yàn)算裂縫

寬度控制不滿足要求時(shí)，可適當(dāng)增加受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積，但增加的鋼筋截面面積

不宜超過(guò)承載力計(jì)算所需縱向鋼筋截面面積的30%?？紤]到按照《水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》

(SL265-2001)第7.1.2條對(duì)裂縫寬度的規(guī)定較《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表3.2.7中

的規(guī)定要嚴(yán)格得多，本計(jì)算書(shū)認(rèn)為水閘配筋可不受此條限制。

1.3.2底板面層

L3.2.1配筋計(jì)算

水閘底板厚度為80()mm,取單寬截面計(jì)算，混凝土保護(hù)層厚度為50mm,荷載為設(shè)

計(jì)值時(shí)閘室段底板面層最大彎矩值為17L9kN.m,配筋計(jì)算方法同前?，先假設(shè)按單筋截

面配筋，初選鋼筋直徑為16,那么受壓區(qū)配筋A(yù)；=0,求得受壓區(qū)計(jì)算高度24.75mm,

相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度屈=0.550,滿足x(=24.75mm)<0.85aho(=

0.85x0.550x(800-50-16⑵=346.89mm),且x>aJ=0,因而前述假設(shè)成立，即閘室段底板

面層按單筋截面配筋，詳見(jiàn)下表：

閘室段底板面層配筋計(jì)算表

因此，上述假定可滿足要求，那么配筋率〃=0.13%<0〃加=0.15%,為滿足構(gòu)造要求,

閘室段底板面層配筋不得小于As=0.15%x1000x742=1113mm2,結(jié)合水閘限裂要求,

初選①16@100(As=2011mm2)。

1.3.2.2抗裂驗(yàn)算

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算，荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)閘室段底板面層最大彎矩值為143.3kNm,初選配

筋①16@100(As=2011mm2),取單寬截面進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，那么

閘室段底板面層正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

2

1碎彈性模量(N/mm：Ec28000C25,表

2鋼筋彈性模量(N/mm2)E200000表

3aE=Es/Ec0.E7.143

4受拉區(qū)實(shí)際配筋率P0.27%

5換算截面重心至受壓邊緣的距離(mm)yo406.582

6換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩(mn?)h44532831420.87

7換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩(mnf)Wo113194702.4

8碎軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mnF)A1.78C25,表

9修正系數(shù)0.7+300///1.075

附錄C,表C

10截面抵抗矩形塑性系數(shù)K”1.67

11混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)?ct0.85

12加攵源物N.mm)285367948

13標(biāo)準(zhǔn)彎矩(N.mm)143300000

14判別條件:MWfm&cMkWo滿足要求

13.2.3裂縫寬度驗(yàn)算

根據(jù)前述內(nèi)力及配筋計(jì)算，取單寬截面按受彎構(gòu)件進(jìn)行最大裂縫寬度驗(yàn)算，計(jì)算方

法同前，那么

主要參數(shù)表

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的

1C50

距離(mm)

2鋼筋直徑(mm)d16

3標(biāo)準(zhǔn)彎矩(kN.m)Mk143.3

4截面寬度(mm)bi(X)0

5截面高度(mm)h800

6有效高度(mm)he742

7受拉鋼筋面積(mm?)As2011表B-l

8標(biāo)準(zhǔn)荷載受拉鋼筋應(yīng)力(N/mn?)<7sk110.385

底板面層正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度驗(yàn)算

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

①重心至邊緣距離(mm)%58

②有效受拉面積(mm?)4c116000

③受拉縱筋面積(mn?)42011

④有效配筋率Ae0.030

⑤綜合影響系數(shù)a2.1

⑥鋼筋彈性模量(N/mn?)Es200000

⑦裂縫寬度(mm)0.136

⑧最大裂縫寬度限值(mm)Slim0.15三類(lèi)環(huán)境,表

⑨結(jié)論：必皿＜0.15,滿足要求

因而，上述初選鋼筋可滿足裂縫寬度控制要求，即閘室段底板面層選配①16@200(As

=2011mm2),非受力方向布置中12@200(As=565mm2)的分布筋，具體配筋詳見(jiàn)水閘閘

室鋼筋圖。

1.3.3邊墩

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，完建無(wú)水期水閘邊墩為外側(cè)受拉，荷載為設(shè)計(jì)值時(shí)最大彎

矩值出現(xiàn)在支座端，其值為146.8kN-m,相應(yīng)剪力值為98.9kN,由于水閘底板厚800mm,

考慮到構(gòu)件自身截面的內(nèi)力折減，那么折減后彎矩值=146.8—98.9x0.8/2=107.24

kNirio

荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，最大彎矩值為122.4kN.m,相應(yīng)剪力值為82.5kN,那么折減后彎

矩值=122.4-82.5x0.8/2=89.40kNm。

1.3.3.1配筋計(jì)算

水閘邊墩厚度為700mm,取單寬截面計(jì)算，混凝土保護(hù)層厚度為50mm,荷載為設(shè)

計(jì)值時(shí)閘室段邊墩最大有效彎矩值為107.24kN.m,配筋計(jì)算方法同前，考慮到邊墩外側(cè)

固端鋼筋與底板底層鋼筋的整體性，本次設(shè)計(jì)擬考慮利用底板底層縱向受力筋彎折，即

選用e16的鋼筋，先假設(shè)按單筋截面配筋，那么受壓區(qū)配筋A(yù)；=0,求得受壓區(qū)計(jì)算高

度x=17.79mm,相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度a=0.550,滿足x[=17.79mm)<O.85^bho(=

0.85x0.550x(700-50-16/2)=300.14mm),且x>o/=0,因而前述假設(shè)成立，那么邊墩外側(cè)

按單筋截面配筋，那么閘室段邊墩外側(cè)配筋詳見(jiàn)下表：

閘室段邊墩外側(cè)配筋計(jì)算表

因此，上述假定可滿足要求，那么配筋率夕=2=xl00%=0.11%<〃加〃

恤1000X642

=0.15%,不滿足最小配筋率的要求，按構(gòu)造配筋，截面縱向受拉鋼筋截面面積不得小

于0.15%bho=0.15%x1000x(700-50-16/2)=963mm2,那么閘室段邊墩外側(cè)初選

0)16@100(As=2011mm2)o

1.3.3.2抗裂驗(yàn)算

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算，荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)閘室段邊墩外側(cè)最大有效彎矩值為89.4kN.m,初選

配筋①16@100(As=2011mm?),取單寬截面進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，那么

閘室段邊墩外側(cè)正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

1碎彈性模量(N/mm2)區(qū)28000C25,表

2鋼筋彈性模量(N/nwr)E、200(XX)表

3aE=Es/E<7.143

4受拉區(qū)實(shí)際配筋率P031%

5換算截面重心至受壓邊緣的距離(mm)yo356,656

6換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩(mn?)h30030031619.94

7換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩(mnf)Wo87463482.69

8碎軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)A1.78C25,表

1)修正系數(shù)0.7+300//i1.1

附錄C,表C

10截面抵抗矩形塑性系數(shù)%1.705

11混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)0.85

12Wo(N.nun)225626485.1

13標(biāo)準(zhǔn)彎矩(N.mm)Mk89400000

14判別條件:MKymatfk.W。滿足要求

1.3.3.3裂縫寬度驗(yàn)算

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算，取單寬截面按受彎構(gòu)件進(jìn)行最大裂縫寬度驗(yàn)算，計(jì)算方

法同前，那么

主要參數(shù)表

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的

1C50

距離(mm)

2鋼筋直徑(mm)d16

3標(biāo)準(zhǔn)彎矩(kN.m)89.4

4截面寬度(mm)b1000

S截面高度(mm)h700

6有效高度(mm)h0642

7受拉鋼筋面積(mn?)42011表B-l

8標(biāo)準(zhǔn)荷載受拉鋼筋應(yīng)力(N/mnf)<7sk79.592

邊墩外側(cè)正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度驗(yàn)算

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

①重心至邊緣距離(mm)58

②有效受拉面積(mm?)Au：116(XX)

③受拉縱筋面積(mn?)人2011

④有效配筋率0.030

⑤綜合影響系數(shù)a2.1

⑥鋼筋彈性模量(N/mn?)Es200000

⑦裂縫寬度(mm)“max0.098

⑧最大裂縫寬度限值(mm)“l(fā)im0.15三類(lèi)環(huán)境.表

⑨結(jié)論：Sma‘VO.15,滿足要求

因而，上述初選鋼筋可滿足裂縫寬度控制要求，即閘室段邊墩外側(cè)選配中16@100(As

=2011mnr),非受力方向布置中12@200(As=565mn?)的分布筋，具體配筋詳見(jiàn)水閘閘

室鋼筋圖。

1.3.4中墩

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，水閘中墩受拉區(qū)最大彎矩出現(xiàn)在檢修期，荷載為設(shè)計(jì)值時(shí)

最大彎矩值為75.6kN.m,其值較小，按構(gòu)造選配鋼筋即可，水閘中墩厚度為1000mm,

那么配筋面積As=0.15%bho=0.15%x1000x(1000-50-18/2)=1411.5mm2,為便于施工，

中墩受拉鋼筋選配①20@200(As=1570mm2),非受力方向布置①12@200(As=565mm2)

的分布筋，具體配筋詳見(jiàn)水閘閘室鋼筋圖。

1.4箱涵段荷載及內(nèi)力計(jì)算

不同的水位組合下，水閘的地基反力各有不同，本計(jì)算書(shū)選取下述兩種工況進(jìn)行配

筋計(jì)算：

工況一：完建無(wú)水期——地下水位平底板底，即一0.30m；

工況二：檢修期——水閘單孔檢修，對(duì)中墩不利，此時(shí)水位取水閘運(yùn)行時(shí)自排最高

控制水位3.50m。

1.4.1完建無(wú)水期

填土后，地下水位平底板底，此時(shí)地基反力最大，對(duì)底板及邊墩不利(取單寬計(jì)算,

下同)。完建無(wú)水期地下水位取平底板底，即為一0.30m,此時(shí)箱涵主要承受的外荷載為

垂直土壓力、側(cè)向水平土壓力、地基反力等，垂直及水平水壓力均為0,計(jì)算簡(jiǎn)圖如下:

1.4.1.1荷載計(jì)算

1)Pi=25x(0.7x4.3+0.3x03)=77.50kN/m(標(biāo)準(zhǔn)值)

設(shè)計(jì)值:1.05x77.50=81.38kN/m

P2=25x(1.0x4.34-0.3x0,3x2)=112.0()kN/m(標(biāo)準(zhǔn)值)

設(shè)計(jì)值P2設(shè)=1.05x112.00=117.60kN/m

2)垂直土壓力力及面板自重?。?/p>

由于水閘箱涵段涵頂填土高度為漸變斷面，本次計(jì)算取最高土層斷面進(jìn)行計(jì)算，即

填土面高程為9.36m位置處，那么填土高度=9.36—5.30=4.06m,箱涵土壓力參照上埋

式管的計(jì)算方法(《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DL5077-1997)第條)，箱涵底板落

于粉質(zhì)粘土層，根據(jù)地勘資料提出的土層參數(shù)，參照可塑性粘土適用曲線，因H”Di=

4.06/11.4=0.36,查圖11.2.1可知，垂直土壓力系數(shù)K,約為1.02,那么

q（-+q\=Ks/Hd。+y4=1.02x18.5x4.06+25x0.5=89.11Kpa（標(biāo)準(zhǔn)值）

設(shè)計(jì)值：1.2x1.02x18.5x4.06+1.05x25x0.5=105.06Kpa

3)地基反力：q2=qi+q±+(2Pi+P2)/B

=89.11+(2x77.50+112.00)/11.4

=112.53Kpa(標(biāo)準(zhǔn)值)

設(shè)計(jì)值：105.06+(2x81.38+117.6)/11.4=129.65Kpa

4)側(cè)向水平土壓力：

qs=rHtg2(45°-(p/2)=18.5x()/3=26.58Kpa(標(biāo)準(zhǔn)值)

設(shè)計(jì)值：L2x26.58=31.90Kpa

2

q4=rHtg(45°-(p/2)=18.5x(936-0.1)/3=57.10Kpa(標(biāo)準(zhǔn)值)

設(shè)計(jì)值：1.2x57.10=68.52Kpa

1.4.1.2內(nèi)力計(jì)算

一、設(shè)計(jì)值

［計(jì)算條件1

［計(jì)算結(jié)果］

單位：鋼混構(gòu)件寬(B)mm

鋼混構(gòu)件高(H)mm

彎矩.....kN-m

剪力-----kN

配筋iiiiii*iiiiii

二、標(biāo)準(zhǔn)值

［計(jì)算條件］

［計(jì)算結(jié)果］

單位：同前。

1.4.2檢修期

根據(jù)前述對(duì)閘室段內(nèi)力計(jì)算可知，由于檢修期水位較低，計(jì)算知中墩內(nèi)力值很小,

按構(gòu)造配筋即可，為此，本計(jì)算書(shū)不再進(jìn)行箱涵段檢修期配筋計(jì)算。

1.5箱涵段配筋計(jì)算及裂縫寬度驗(yàn)算

1.5.1底板底層

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，箱涵段底板底層最大彎矩值出現(xiàn)在完支座端B點(diǎn)(結(jié)點(diǎn)編

號(hào)詳見(jiàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖)，荷載為設(shè)計(jì)值時(shí)，彎矩最大值為390.0kN-m,相應(yīng)剪力值為392.1kN,

考慮到構(gòu)件自身截面的內(nèi)力折減,那么折減后彎矩值=390.0—392.1x1.0/2=193.95

kN-nio

荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，最大彎矩值為339.6kN?m,相應(yīng)剪力值為341.OkN,那么折減后

彎矩值=339.6—341.0x1.0/2=169.1kN-m。

1.5.1.1配筋計(jì)算

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，荷載為設(shè)計(jì)值時(shí)，箱涵底板底層最大彎矩值出」現(xiàn)在B點(diǎn)固

端(結(jié)點(diǎn)編號(hào)詳見(jiàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖)，有效彎矩值為193.95kN.m,

箱涵段底板厚度為800mm,取單寬截面計(jì)算，混凝土保護(hù)層厚度為50mm,配筋計(jì)

算方法同前，先假設(shè)按單筋截面配筋，初選鋼筋直徑為18,那么受壓區(qū)配筋A(yù)；=0,求

得受壓區(qū)計(jì)算高度x=28.02mm,相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度6=0.550,滿足x(=

28.O2i-nm)＜O.85＜；bho(=O.85xO.55Ox(8OO-5O-18/2)=346.42mm),且不＞瑟=0,因而前述假

設(shè)成立，即箱涵段底板按單筋截面配筋，那么箱涵段底板底層配筋詳見(jiàn)下表：

箱涵段底板底層配筋計(jì)算表

因此，上述假定可滿足要求，那么配筋率2""Elxioo%=o.i5%

bk1000x741

=pmin(=0.15%),結(jié)合限裂要求,箱涵段底板底層初選①18@100(求=箱45mm2)。

1.5.1.2抗裂驗(yàn)算

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算，荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)箱涵段底板底層最大有效彎矩值為l69.1kN.m,初

選配筋①18@100(As=2545mm2),取單寬截面進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，那么

箱涵段底板底層正常使用極限狀態(tài)抗裂驗(yàn)算

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

1碎彈性模量(N/mm2)反28000C25,表

2鋼筋彈性模量(N/mm2)區(qū)200000表

3?￡7.143

4受拉區(qū)實(shí)際配筋率P0.34%

5換算截而重心至受壓邊緣的距離(mm)yo408341

6換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩(mm，)Io45036120146.52

7換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩(mm》Wo114988102.7

8碎軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)俏(N/mm2)A1.78C25,表

9修正系數(shù)0.7+300〃？1.075

附錄C,表C

10截面抵抗矩形塑性系數(shù)1.67

11混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)Oct0.85

12ymactftk.WofN.mrn)289889175.2

13標(biāo)準(zhǔn)彎矩(N.mm)死169100000

14判別條件:M0m*ftkWo滿足要求

1.5,1.3裂縫寬度驗(yàn)算

根據(jù)前述內(nèi)力及配筋計(jì)算，取單寬截面按受彎構(gòu)件進(jìn)行最大裂縫寬度驗(yàn)算，計(jì)算方

法同前，那么

主要參數(shù)表

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的

1C50

距離(mill)

2鋼筋直徑(mm)d18

3標(biāo)準(zhǔn)彎矩(kN.m)Mk169.1

4截面寬度(mm)b1000

5截面高度(mm)h800

6有效高度(mm)ho741

7受拉鋼筋面積(mm?)42545表B-l

8標(biāo)準(zhǔn)荷教受拉鋼筋應(yīng)力(N/mm?)Ck103.067

箱涵底板底層正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度驗(yàn)算

編號(hào)工程符號(hào)數(shù)值備注

重心至邊緣距離(mm)以59

②有效受拉面積(mn?)4c118000

③受拉縱筋面積(mm?)As2545

④有效配筋率Pee0.030

⑤綜合影響系數(shù)a2.1

?鋼筋彈性模量(N/mm?)Es200000

裂縫寬度(mm)^max0.132

⑧最大裂縫寬度限值(mm)助im0.15三類(lèi)環(huán)境，表

⑨結(jié)論：COmax<0.15,滿足要求

因而，上述初選鋼筋可滿足裂縫寬度控制要求，即箱涵底板底層選配①18@100(As

=2545mm2),非受力方向布置①12@200(As=565mn12)的分布筋，具體配筋詳見(jiàn)閘室鋼

筋圖。

1.5.2底板面層

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，箱涵段底板面層最大彎矩值出現(xiàn)在跨中，荷載為設(shè)計(jì)值時(shí),

彎矩最大值為195.0kN?m；荷載為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，最大彎矩值為169.8kN?m。

1.5.2.1配筋計(jì)算

根據(jù)前述內(nèi)力計(jì)算可知，荷載為設(shè)計(jì)值時(shí)，箱涵底板面層最大彎矩值出現(xiàn)在跨中，

最大彎矩值為195.0kN?m,

箱涵段底板厚度為800mm,取單寬截面計(jì)算，混凝土保護(hù)層厚度為50mm,配筋計(jì)

算方法同前，先假設(shè)按單筋截面配筋，初選鋼筋直徑為18,那么受壓區(qū)配筋A(yù)；=0,求

得受壓區(qū)計(jì)算高度x=2±18mm,相對(duì)界限受用區(qū)計(jì)算高度6=0.550,滿足x(=

28.18mm)<O.856ho(=0.85x