5.6稳定计算及地基处理.docx

任务6稳定计算及地基处理

5.6.1荷载计算及其组合

一、荷载计算

作用在水闸上的荷载主要有自重、水重、水平水压力、淤沙压力、扬压力、浪压力、土压力等。其中自重、水重、淤沙压力等荷载的计算方法与重力坝基本类似；扬压力中渗透压力的分布规律和计算方法见本章5.4节，闸底板某一点的浮托力强度值等于该点与下游水位间的高差乘以水的重度。以下对水平水压力、浪压力、土压力等的计算进行说明。

(1)水平水压力。作用在铺盖与底板连接处的水平水压力因铺盖所用材料不同而略有差异。对于粘土铺盖，如图5-25(a)所示，a点处按静水压强计算，b点处则取该点的扬压力强度值，两点之间，以直线相连进行计算。当为混凝土或钢筋混凝土铺盖时，如图5-25(b)所示，止水片以上的水平水压力仍按静水压力分布计算，止水片以下按梯形分布计算，c点的水平水压力强度等于该点的浮托力强庋值加上e点的渗透压力强度值，d点则取该点的扬压力强度值，c、d点之间按直线连接计算。

图5-25水平水压力计算图

(2)浪压力。波长、波高和波浪中心线高出静水位高度等波浪要素的计算按莆田试验站法进行；根据风区范围内平均水深、波浪破碎的临界水深及半波长之间的关系，判别属深水波、浅水波或破碎波，分别用相应公式进行浪压力计算。

(3)土压力。应根据填土性质、挡土高度、填土内的地下水位、填土顶面坡角及超载等计算确定。对于向外侧移动或转动的挡土结构，可按主动土压力计算；对于保持静止不动的挡土结构，可按静止土压力计算。

作用在水闸上的地震荷载、冰压力、土的冻胀力及其他荷载的计算可具体见SL265-2001《水闸设计规范》。施工中各个阶段的临时荷载应根据工程实际情况确定。

二、荷载组合

水闸在施工、运用及检修过程中，各种作用荷载的大小、分布及出现的几率情况是经常变化的。因此，设计水闸时，应将可能同时作用的各种荷载进行组合。荷载组合分为基本组合与特殊组合两类。基本组合由基本荷载组成；特殊组合由基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。但地震荷载只允许与正常蓄水位情况下的相应荷载组合。每种组合中所包含的计算情况及每种情况中所涉及到的荷载见表5-12。

表5-12水闸荷载组合表

荷载组合

计算情况

荷载

说明

自重

水重

静水压力

扬压力

土压力

淤沙压力

风压力

浪压力

冰压力

土的冻胀力

地震荷载

其他

基本组合

完建情况

√

－

－

－

√

－

－

－

－

－

－

√

必要时，可考虑地下水产生的扬压力

正常蓄水位情况

√

√

√

√

√

√

√

√

－

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－

√

按正常蓄水位组合计算水重、静水压力、扬压力及浪压力

设计洪水位情况

√

√

√

√

√

√

√

√

－

－

－

－

按设计洪水位组合计算水重、静水压力、扬压力及浪压力

冰冻情况

√

√

√

√

√

√

√

－

√

√

－

√

按正常蓄水位组合计算水重、静水压力、扬压力及浪压力

特殊组合

校核洪水位情况

√

√

√

√

√

√

√

√

－

－

－

－

按校核洪水位组合计算水重、静水压力、扬压力及浪压力

施工情况

√

－

－

－

√

－

－

－

－

－

－

√

应考虑施工过程中各个阶段的临时荷载

检修情况

√

－

√

√

√

√

√

√

－

－

－

√

按正常蓄水位组合（必要时可按设计洪水位组合或冬季低水位条件）计算水重、静水压力、扬压力及浪压力

地震情况

√

√

√

√

√

√

√

√

－

－

√

－

按正常蓄水位组合计算水重、静水压力、扬压力及浪压力

注表中“√”号为需要考虑荷载，“一”号为不需要考虑荷载。

5.6.2闸室抗滑稳定计算

闸室抗滑稳定计算应满足的要求是：土基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于表5-13的[K土]值；岩基上沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于表5-14的[K岩]值。计算时取两相邻顺水流向永久缝之间的闸段作为计算单元。

一、计算公式

土基上的水闸闸室沿地基面的抗滑稳定计算公式为：

(5-37)

(5-38)

式中Kc-沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；

f-闸室基底面与地基之间的摩擦系数，查表5-15;

∑H-作用在闸室上的全部水平向荷载，kN；

-闸室基础底面与土质地基之间的摩擦角，(°)，查表5-16；

-闸室基础底面与土质地基之间的粘结力，kPa，查表5-16。

由于式(5-37)计算简便，故在水闸设计中，特别是在水闸的初步设计阶段采用较多。对于粘性土地基上的大型水闸宜按式(5-38)进行计算。而对于土基上采用钻孔灌注桩基础的水闸，若采用式(5-38)验算沿闸室底板底面的抗滑稳定性，还应计入桩体材料的抗剪断能力