1、沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 1 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司1 基本设计资料1.1 工程概况沙堆东堤位于沙堆镇的东南部，虎跳门水道右岸，现状东堤堤围总长21km，其中未达标堤围长 16.950km。沙堆东堤是新会区万亩以上重点堤围，围内是当地的政治、经济、文化中心，保护耕地面积 3 万亩，捍卫人口 3.3万人。本次东堤加固工程范围北起白沙冲南堤，南至白沙围尾端，整段堤围形成了一条闭合防线，是沙堆镇抵抗台风暴潮侵袭，阻挡西江洪水和虎跳门水道海潮的重要防洪（潮）屏障，是沙堆镇经济社会可持续稳定发展的前提条件。加固范围内现有排水、挡潮闸 14 座，均为小型水闸。大环水闸位于沙堆
2、东堤下游，桩号 1+780 处，主要功能为挡潮、排涝。原大环水闸建于上世纪五六十年代，由于受当时历史条件限制，水闸建设标准较低，闸室已经向临江侧偏移，虽已经采取纠偏措施改善水闸受力状况，但水闸现状进一步向临江侧偏移趋势明显，同时由于工程运行时间较长，建筑结构破损、钢筋外露、闸门锈蚀、启闭设备不灵活等问题使得该水闸的运行存在较大的安全隐患，由于大环水闸原址 10m 范围内已建有多宗民房，给基坑开挖造成很大困难，水闸内涌两岸也多为住宅，工程内围堰选址较难，且产生较大的征地补偿费用，因此有必要对大环水闸进行移址重建。选址为原水闸临外江侧约 32m（交通桥中心距） ，重建后大环水闸为 1 孔净宽 4m
3、 的开敞式水闸，闸底板高程-2.00m，闸顶板高程 3.20m，交通桥宽 7m。1.2 水闸设计标准根据海堤工程设计规范 （SL438-2008）以及水闸设计规范（SD265-2001） ，位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其级别不得低于防洪（挡潮）堤的级别，确定大环水闸为等工程，主要建筑物级别为 3 级，次要建沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 2 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司筑物级别为 4 级，临时建筑物级别为 5 级。水闸的防洪（挡潮）标准为 30 年一遇，根据水文计算，相应外江虎跳门水道的设计潮水位为 2.59m；校核防洪（挡潮）水位取临时最高潮水位2.78m。水闸排涝标准按
4、10 年一遇 24 小时暴雨所产生的径流量，城镇、鱼塘1 天排干，农田 3 天排干设计，相应设计最大过闸流量取最大洪峰流量为25m3/s。1.3 特征水位外江设计洪潮水位为 2.59m（P=3.33%） ；外江校核洪潮水位为 2.78m（历史最高潮水位） ；外江多年平均高潮水位为 0.59m；外江多年平均低潮水位为-0.36m；内河最高限制水位为 0.80m；内河正常蓄水位为-0.20m；内河最低内水位为-0.70m。1.4 结构数据大环水闸为钢筋砼整体式结构，共 1 孔，净宽 4m。闸顶高程 3.20m，闸底板高程-2.00m，水闸闸室顺水流方向总长 23.85m，前后干砌石护坦长5.00m
5、。闸顶设交通桥，宽 7m，设计荷载等级按公路-级折减设计。1.5 工程地质根据地质勘察报告，闸址处原始地貌为珠江三角洲淤积、冲积平原地貌。闸基础底部分布淤泥厚度大，具有高压缩性，承载力小，震动下易发生触变，产生抗滑稳定与沉降变形问题。中粗砂、残积土和基岩承载力较高，大环以挡潮为主，兼负引水灌溉功能，故不校核排涝能力（50-100 年一遇） ，只以历史最高潮水位作为校核潮水标准。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 3 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司是良好持力层。闸基础的主体部分建议采用钻孔桩基础或地基加固处理措施。对其他挡墙等次要部位，因一般荷载较小，可采用天然地基型式，以浅层淤泥层
6、作为建筑物基础的天然地基持力层，但应在上部铺上垫层，必要时可采用地基加固处理措施。场地内的地下水及地表水对混凝土具有碳酸型弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。1.6 地震设防烈度根据本阶段勘察结果，结合区域地质资料综合分析，勘察场地及附近未发现有影响场地稳定性的地质构造和不良地质作用，场地是稳定的，但其上部分布的软弱土层，即淤泥层属于震陷敏感的软弱地层。根据建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）及中国地震动峰值加速度区划图 （GB18306-2001） ，该地区抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，地震动反应谱特征周期值为 0.40s
7、。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 4 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司2 闸顶高程计算根据水闸设计规范SL265-2001 第 4.2.4 条规定，水闸闸顶高程不应低于正常水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高之和；位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。故大环水闸闸顶高程计算确定如下：2.1 计算工况大环水闸挡潮工况下，外江历史最高潮水位为 2.78m（珠基，下同） ，设计风速采用重现期为 50 年的年平均最大风速 25.5m/s。2.2 计算公式闸顶高程按水闸设计规范 （SL2652001）中有关规定进行计算，相关公式如下：水闸设计规范
8、0pzZhAmmLHtgT2 7.0245.027.0220 .13.813. mmm gHthDtgthg5.0209.13mmghTmpzLHcth式中： Z闸顶高程（m） ；h0计算潮水位（m） ；A安全超高（m） ，取 A=0.3m；根据挡水和泄水两种运用情况确定，取较大者，难点：波浪计算高度。水闸规：附录 E.0.1；浪压力参与基本组合时，50 年一遇；参与特殊组合时，选多年平均最大风速（气象站提供）水闸规 4.2.4：不同级别、不同工况沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 5 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司hm平均波高（m） ；v0计算风速（m/s） ； D风区长度（m）
9、 ；本工程取 500m。Hm风区内的平均水深（m） ； Tm平均波周期(s)；Lm平均波长(m)；H 闸前水深（m） ；hp相应于波列累积频率 5%的波高（m） ；hz波浪中心线超出计算水位的高度（m） 。根据上述，采用 Excel 表计算，结果如下表 2.2-1 所示。波浪爬高包括两部分：h p hz水文提供基本数据：计算风速（注意扩大系数） 、风区长度、风区内平均水深（注意那种工况） 。1、由三数据（v 0 D Hm（极可能要做相应修改） ）推出 hm，根据 hm和 Hm及水闸规表 E.0.1-2，推出 hp2、由 hm、v0 推出 Tm3、根据 Tm、H 经试算推出 Lm4、根据 Lm，
10、计算波浪破碎的临界水深及 hz（水闸规 E.0.2）5、根据 H、Hk、Lm/2 之间关系推波浪压力 P（浪压力用在闸室稳定计算、工况不同，压力不同）6、根据浪压力断面型式求浪压力作用点， （形心） 。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 6 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司表 2.2-1 水闸闸顶高程计算1、计算平均波高及 hm/Hmhm hm/Hm ghm/v02 gD/v02 gHm/v02 v0 Hm D0.323 0.041 0.004 6.256 0.097 28.00 7.78 500.0 2、计算设计波浪波列累计频率波高hP 水闸级别 波列累计频率 P(%) hm/Hm
11、 hp/hm 0.619 3 5.000 0.041 1.918 3、计算设计波浪平均周期 Tm值gTm/v0=13.9(ghm/v02)0.5 Tm v0 hm 2.520 28.000 0.323 4、计算平均波长 Lm(试算)Lm= (gTm2/2)*th(2*H/L m) Lm Tm H(闸前水深) 10-3 9.872 2.520 4.780 3.142 0.0008 5、计算波浪破碎的临界水深Hk= (Lm/4)*ln(L m+2h p)/(Lm-2h p) Hk Lm hp 0.654 9.872 0.619 3.142 6、计算 hza. 判别闸前水深 H 与临界水深 Hk及与
12、(L m/2)关系 H 关系 Hk H 关系 Lm/24.780 0.654 4.780 4.936 b. 计算波浪中心线超出计算水位的高度 hz=(h p2/Lm)*cth(2H/L m) hz hp Lm H 0.122 3.142 0.619 9.872 4.780 6、闸顶高程计算Z= h0+hp+hz+A Z h0 hp hz A 3.821 2.780 0.619 0.122 0.300 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 7 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司2.3 闸顶高程确定根据水闸设计规范SL265-2001 第 4.2.4 条规定，挡水时，水闸闸顶高程不应低于正常
13、蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高之和；位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程。则本次设计的闸顶高程取水闸两侧堤防堤顶高程为 4.20m。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 8 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司3 水力计算3.1 闸孔总净宽计算3.1.1 计算公式根据水闸设计规范 （SL265-2001） ，各水闸采用过流计算公式如下：（1）对于平底闸，当为堰流时，水闸的泄流能力计算根据水闸设计规范 （SL265-2001）附录 A.0.1 规定的水力计算公式：；3/20QmBgH 4.001.Hhss式中： 水闸泄流量（m 3/s） ；
14、 淹没系数；侧收缩系数，按水力学的弗朗西斯公式计算确定；流量系数，取 0.385；水闸过流净宽（m） ；0B堰顶算起的下游水深（m） ；sh计入行近流速水头的堰上水深（m） ，近似采用堰上水头0H。（2）对于平底闸，当堰流处于高淹没度时（ ） ，水闸的泄流9.0/Hhs能力计算根据水闸设计规范 （SL265-2001）附录 A.0.2 规定的水力计算公式：；sshHgBhQ002 20065.87.Hhs式中： 水闸的泄流流量（m 3/s） ；淹没堰流的综合流量系数；0水闸过流净宽（m） ；B本项目可用理正软件计算，1、设计 2、复核（0.1-0.3m 高差）沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算
15、书）- 9 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司重力加速度，采用 9.81m/s2；g由堰顶算起的下游水深（m） ；sh计入行近流速水头的堰上水深（m） ，近似采用堰上水头0H。（3）当过闸泄流过程为孔口出流时，采用如下公式进行计算：；02gHBhQsHhe1； 21eher1678.40式中： 孔口高度（m） ；he孔流流速系数，采用 0.95m；孔流流量系数，按水闸设计规范表 A.0.3-1 查得；孔流垂直收缩系数；计算系数；胸墙底圆弧半径（m） ；r孔流淹没系数，按水闸设计规范表 A.0.3-2 查得。3.1.2 计算工况本次水闸规模复核，以排涝流量完全自排设计，各水闸内水位按围内地面控
16、制高程来确定，闸底高程根据内外侧河道底高程综合确定，过闸水头差取 0.15m，推求各水闸相应的总净宽。3.1.3 计算成果根据上述，本次水闸规模复核使用理正岩土 5.6水力学计算软件计算，其计算成果如下：沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 10 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司*计算项目：大环闸孔总净宽计算*- 水闸型式简图 - 计算条件 -基本参数闸坎型式 未设底坎的宽顶堰闸门型式 平板闸门计算目标 计算闸门总净宽判断水流状态的标准he/H 0.650上游水位(m) 0.700下游水位(m) 0.550堰顶高程(m) -2.000行进流速水头(m) 0.150闸门开启高度he(m)
17、 3.500设计闸孔数 1设计流量Q(m3/s) 25.000判断高淹没度的标准hs/H0 0.900流量系数 计算流量系数值 0.385收缩系数 计算上游河道宽度bs(m) 9.000淹没系数 计算沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 11 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司- 计算过程 -1、判断水流状态。水流状态：因为 h e/H = 1.296 0.650。所以属于堰流。根据水闸设计规范SL265-2001附录A计算。2、判断是否高淹没度出流。因为实际淹没度：0.895 0.900，所以，堰流为非高淹没度出流。3、淹没系数。无底坎宽顶堰淹没系数： = 0.840。4、流量系数。根
18、据水闸设计规范取流量系数为：0.385。5、求解闸孔宽度：闸孔宽度 侧收缩系数 计算流量 流量差(m) (m3/s) (m3/s)19.963 1.25421 172.453 147.4532511.796 1.05685 85.869 60.869047.713 0.97647 51.875 26.875125.671 0.94365 36.861 11.861394.651 0.92993 29.787 4.786954.140 0.92395 26.347 1.347143.885 0.92122 24.650 0.350064.012 0.92257 25.497 0.496703.9
19、49 0.92189 25.073 0.072863.917 0.92156 24.861 0.138713.933 0.92172 24.967 0.032953.941 0.92181 25.020 0.01995经过试算，满足设计流量的闸孔总净宽为：3.941(m)。3.1.4 确定闸孔总净宽根据上述计算结果，大环水闸闸门总净宽为 3.941m，实取水闸总净宽沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 12 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司为 4m、单孔。3.2 水闸消能防冲3.2.1 计算工况由于本水闸为原地区感潮河道的河口挡潮闸，当外江水位较高时，水处于关闭挡潮阶段，不进行过流，当
20、需要引水时，内外水位一般较低，过闸流量较小，而排涝时内水位较高，流量较大，故本次消能防冲计算选择排涝工程进行复核，相应内水位为内河最高控制水位 0.80m，过闸内外水位差取0.30m，则外江水位为 0.50m。3.2.2 消能判别（1）判断是否需要建消力池单宽流量： 3/25/46./()qQBms行近流速水头： ；0.vg内河总水头： 02.8.253.0E临界水深： mgqhk 6.1.93由 ， 查“矩形断面明渠收缩断面水深及水跃共轭水深求01.92k5.0解图”得 ，则 。.6ckh.618.03ch由共轭水深公式： ，其中 ，则0.2521ccbFrcchgqFr0.2521.036
21、.548182937ch m已知下游水深 ，即 ，水闸泄流发生淹没式水跃，.0.thtch1、工况选取，合理制定内外水位2、水力学，武大版，P210沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 13 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司无需建消力池。（2）结论根据上述计算可知，本水闸泄流时，跃后水深小于下游水位，为淹没式水跃，无需建消力池，只需加设辅助消能设施即可。故本工程在水闸进出口底板设分流式消力墩辅助消能，消力墩尺寸 5006006000mm（高宽长） ，每个消力墩之间间距 1m。水闸进出口设 5m 长，0.50m 厚干砌石护面，防止水流冲刷掏空闸底。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）-
22、 14 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司4 渗流稳定计算4.1 渗流稳定计算公式防渗设计按外江设计防洪（潮）水位与堤内最低内水位（按降低堤内田面高程确定）情况组合为最不利工况进行计算，按规范推荐的改进阻力系数法进行计算，计算公式如下：地基有效深度：当 时，5/0SL05.LTe式中： 地基的有效深度，m；eT地下轮廓的水平投影长度，m；0地下轮廓的垂直投影长度，m；S进、出口段： 41.05.1230TS式中： 进出口段的阻力系数；0齿墙的入土深度，m；S地基的透水层深度，m；T内部垂直段： TSctgy14ln2式中： 内部垂直段的阻力系数；y水平段： TSLx217.0式中： 水平段的
23、阻力系数；x水平段长度，m；L、 进出口段板桩或齿墙的入土深度，m；1S2各分段水头损失值： niiiHh1式中： 各分段水头损失值，m；ih沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 15 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司各分段的阻力系数；i总分段数。n进、出口段修正后的水头损失值公式0hni1 059.212. TS01h式中： 进、出口段修正后的水头损失，m；0进出口段水头损失值，m；阻力修正系数，当计算的 时，采用 ； 0.10.1底板埋深与板桩入土深度之和，m；S板桩另一侧地基透水层深度，m；T修正后水头损失的减小值，m。h 进、出口齿墙不规则部位水头损失修正公式当 ，且 时， ，
24、xhyxyh2yxcdh4.2 闸基渗流稳定计算本工程水闸闸基防渗轮廓主要由闸底板及其齿墙、沉箱组成，防渗轮廓总长 34.85m，计算简图如下：修正部分需格外注意沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 16 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司4.2.1 计算工况拟定本工程水闸闸基渗流稳定计算按水闸内外水位差最大情况进行计算，即按外江设计防洪（潮）水位与堤内最低内水位（按降低堤内田面高程确定）情况组合为最不利工况进行计算。水位组合：外江设计防洪潮水位 2.59m，内河最低内水位-0.70m。4.2.2 计算过程本次水闸闸基渗流稳定计算采用 EXCEL 表格计算，其计算过程如下表4.2-1 所
25、示。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 17 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司表 4.2-1 渗透稳定计算表（水位组合：外江设计防洪潮水位 2.59m，内河最低内水位-0.70m）改进阻力系数法 一、确定地基计算深度 Tc= 11.925 地基计算深度 Te= 11.925 地基有效深度 To= 26.15 透水地基实际深度 Lo= 23.85 地下轮廓线的水平投影长度 So= 3.5 地下轮廓线的铅直投影长度 二、分段计算阻力系数 设计外水位 2.59 设计内水位 -0.7 水头差 h 3.29 总段数 11 计算公式 进/出口段 内部垂直段 水平段 i 41.05.1230TSc
26、tgylnLx217.沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 18 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司段数 渗流段名称 阻力系数 i水头损失hi修正后渗透水头hi L S S1 S2 T 坡降1 1 进口段 0.4667 0.6939 0.4293 1.5 22.55 0.286 2 3 水平段 0.0238 0.0353 0.0706 0.5 0 0 21.05 0.141 3 2 内部垂直段 0.0454 0.0675 0.1350 1 22.05 0.135 4 3 水平段 0.1224 0.1820 0.3438 5.5 1 3 22.05 0.063 5 2 内部垂直段 0.13
27、71 0.2038 0.2038 3 22.05 0.068 6 3 水平段 0.6220 0.9248 0.9248 11.85 0 0 19.05 0.078 7 2 内部垂直段 0.1371 0.2038 0.2038 3 22.05 0.068 8 3 水平段 0.1224 0.1820 0.3438 5.5 3 1 22.05 0.063 9 2 内部垂直段 0.0454 0.0675 0.1350 1 22.05 0.135 10 3 水平段 0.0238 0.0353 0.0706 0.5 0 0 21.05 0.141 11 -1 出口段 0.4667 0.6939 0.429
28、3 1.5 22.55 0.286 2.2129 计算正确 计算正确 三、进出口水头损失值及渗透压力局部修正 进口段 出口段 h0= h 0= 0.4293 0.4293 h= h0-h0= 0.2646 0.2646 S= 1.5 1.5 T= 22.55 22.55 T= 22.05 22.05 = 0.6187 0.6187 hx= 0.0706 0.0706 hy= 0.1350 0.1350 hcd= 0.3438 0.3438 四、出口段渗透坡降（出逸坡降） 出口段 J=h0/S= 0.286 水平段 J=h0/s= 0.141 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 19 -
29、江门市水利水电勘测设计院有限公司五、渗透压力 节点 上下节点水头差 节点水头 经过修正 间距 长度 0 3.2900 3290.00 23850 X Y （X、Y） 1 0.4293 2.8607 2860.00 430.00 0 23850 3290 23850,3290 2 0.0706 2.7900 2790.00 70.00 500 23850 2860 23850,2860 3 0.1350 2.6551 2655.00 135.00 0 23350 2790 23350,2790 4 0.3438 2.3112 2311.00 344.00 5500 23350 2655 2335
30、0,2655 5 0.2038 2.1074 2107.00 204.00 0 17850 2311 17850,2311 6 0.9248 1.1826 1182.00 925.00 11850 17850 2107 17850,2107 7 0.2038 0.9788 978.00 204.00 0 6000 1182.00 6000,1182 8 0.3438 0.6349 634.00 344.00 5500 6000 978.00 6000,978 9 0.1350 0.5000 499.00 135.00 0 500 634 500,634 10 0.0706 0.4293 429
31、.00 70.00 500 500 499 500,499 11 0.4293 0 0.00 429.00 0 0 429 0,429 计算正确 计算正确 计算正确 0 0 0,0 根据地质勘察报告，淤泥质土出口端渗透坡降允许值为 0.35，水平段为 0.25，由上述计算可知，水闸闸基出口段渗透坡降 0.2860.35，水平段渗透坡降 0.1410.25，满足渗透稳定要求。沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 20 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司5 水闸应力稳定计算5.1 计算工况及荷载组合根据水闸设计规范 （SL265-2001）规定，计算闸室稳定和应力时的荷载组合分基本组合和特殊
32、组合。计算工况荷载组合详见下表 5.1-1：表 5.1-1 闸室稳定计算工况及荷载表荷载组合计算工况闸外水位（m）闸内水位（m）自重静水压力扬压力浪压力风压力地震荷载完建期 无水 无水 基本组合设计挡潮期 2.59 -0.20 特殊组合正常蓄水+7 度地震 -0.36 -0.20 完建情况闸外水位及闸内水位相同，取与闸室底板齐平，及-2.00m。设计挡潮情况外水位取 30 年一遇设计洪潮水位 2.59m，相应闸内水位取正常水位-0.20m。正常蓄水位遭遇 7 度地震情况，外江水位取多年平均低潮位-0.36m，内水位取正常水位-0.20m。计算简图如下图 5.1-1 所示图 5.1-1 水闸计算
33、简图沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 21 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司5.2 计算公式包括水闸沿基础底面的抗滑稳定计算、闸室基底应力、基底应力不均均系数的计算。5.2.1 水闸沿基础底面的抗滑稳定计算根据水闸设计规范 （SL265-2001） ，计算公式如下：HGfKc式中： 沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数；c作用在闸室上的全部竖向荷载（kN） ；作用在闸室上的全部水平荷载（kN） ；闸室基底面与地基之间的摩擦系数，根据地质勘察成果，淤f泥质地基摩擦系数为 0.15；在各种荷载组合工况下，水闸基础底面抗滑稳定安全系数允许值应满足，对于 3 级建筑物，抗滑稳定安全系数允许值 如
34、下：cK cK基本组合： 52.1c特殊组合： 05.2.2 水闸基底应力计算根据水闸设计规范 （SL265-2001） ，当结构布置及受力情况对称时，计算公式如下： WMAGPminax式中： 闸室基底应力的最大值或最小值（kPa） ；inax作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在内，kN） ；材料力学 W：弯曲截面系数，通常当做矩形计算，maxIy26hW沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 22 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础底面水流方M向的形心轴的力矩（kNm） ；闸室基底面的面积（m 2） ；A闸室基底面对于该底面垂
35、直水流方向的形心轴的截面矩（m 3） ；W平均基底应力： )(21minaxP基底应力不均匀系数： ina对于本工程地质情况，在各种荷载组合工况下，基底应力稳定计算应满足下列要求：在各种工况计算下： ；允P允P2.1max基本组合： 50.1特殊组合： 2其中地震惯性力代表值根据水工建筑物抗震设计规范规定，采用拟静力法进行计算。根据水工建筑物抗震设计规范 （SL203-97）第 4.1.1 条：一般情况下，水工建筑物可只考虑水平向地震作用；第 4.2.1 条：一般情况下，水工建筑物抗震计算应考虑的地震作用力：建筑物自重和其上的荷载所产生的地震惯性力、地震动土压力、水平向地震动水压力。（1）沿建
36、筑物高度作用于各质点 i 的水平向地震惯性力代表值应按下式计算：gaGFiEhi/式中 作用在质点 i 的水平向地震惯性力代表值；i地震作用的效应折减系数，除另有规定外，取 0.25；集中在质点 i 的重力作用标准值；Ei对地板底取矩沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 23 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司质点 i 的动态分布系数，应按水工建筑抗震设计规范ia（SL203-97）各类水工建筑物章节中的有关条文规定采用；重力加速度。g（2）地震动水压力作用在水面以下 0.54H0处，其代表值 F0按下式计算：20065.HpaFwh式中： 水体质量密度标准值；水深。05.3 计算过程本
37、次闸室应力稳定计算采用 Excel 表格计算，其计算过程如下表 5.3-15.3-7 所示。注意！沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 24 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司表 5.3-1 基本组合：设计挡潮期风浪压力计算1、计算平均波高及 hm/Hmhm hm/Hm ghm/v02 gD/v02 gHm/v02 v0 Hm D0.322 0.042 0.004 6.256 0.095 28.00 7.59 500.0 2、计算设计波浪波列累计频率波高hP 水闸级别 波列累计频率 P(%) hm/Hm hp/hm 0.617 3 5.000 0.042 1.915 3、计算设计波浪平均
38、周期 Tm值gTm/v0= 13.9(ghm/v02)0.5 Tm v0 hm 2.520 28.000 0.322 4、计算平均波长 Lm（试算）Lm= (gTm2/2)*th(2*H/L m) Lm Tm H(闸前水深) 10 -3 9.857 2.520 4.590 3.142 0.0019 5、计算波浪破碎的临界水深Hk= (Lm/4)*ln(L m+2h p)/(Lm-2h p) Hk Lm hp 0.652 9.857 0.617 3.142 6、计算波浪压力a. 判别闸前水深 H 与临界水深 Hk及与(L m/2)关系 H 关系 Hk H 关系 Lm/24.590 0.652 4
39、.590 4.929 b. 计算波浪中心线超出计算水位的高度 hz=(h p2/Lm)*cth(2H/L m) hz hp Lm H 0.122 3.142 0.617 9.857 4.590 c. 选择计算公式 根据以上判断结果 可判断采取公式 公式二 公式二 P1=(1/2)*(hp+hz)(*H+p s)+H*ps公式二： P1 Lm hp hz H ps18.372 9.810 9.857 0.617 0.122 4.59 0.648 7、计算波浪压力作用点（离水闸底板距离 H,适合于公式二）H hp hz Lm/2 P1 H 3.028 0.617 0.122 4.929 18.37
40、2 4.590 9.810 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 25 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司表 5.3-2 特殊组合：正常蓄水遭遇 7 度地震风浪压力计算荷载重（kN） 力臂（m） 力矩（kNm）序号 部位 垂直力 水平力 正 负 备注1 结构自重 7584.63 0.19 1434.81 水重（外江侧） 707.17 7.00 4950.18 水重（内河侧） 1188.94 -5.33 -6337.03 浮托力-1826.96 0.00 渗透压力 -95.40 3.98 -379.22 静水压力（外江侧） -53.79 0.55 -29.41 静水压力（内河侧） 64.8
41、0 0.60 38.88 浪压力 10.01 1.17 11.70 启闭机房风压力 26.98 8.50 229.35 地震力 267.00 904.02 地震力向外江侧合计 7558.37 315.00 7568.93 -6745.65 水闸底板截面抵抗矩 W(m3) 474.02 底板面积 A(m2) 141.8 偏心距 e 0.109 偏向外江侧最大基底应力 kN/m2 55.04 最小基底应力 kN/m2 51.57 平均基底应力 kN/m2 53.30 基底应力不均匀系数 1.067 水平合力 F 315.00 竖直合力 G 7558.3 基底摩擦系数 f 0.15 滑动稳定安全系数
42、 Kc 3.599 沙堆东堤达标加固工程（大环水闸计算书）- 26 - 江门市水利水电勘测设计院有限公司表 5.3-3 启闭机室风压力计算序号 项目 单位 计算结果 备注1 计算点高度 m 11.80 现对于海平面高度2 启闭机室高度 h1 m 3.50 3 启闭机室宽度 B m 5.80 4 风振系数 z 1.00 5 地面粗糙度 A 类 6 风压高度变化系数 z 1.48 7 风荷载体型系数 s 1.30 8 当地基本风压 o kN/m2 0.55 取 50 年一遇基本风压9 启闭机室风荷载标准值 k= z z s okN/m2 1.06 10 荷载分项系数 1.30 11 启闭机室风荷载
43、设计值 F1= kh1B kN 27.89 表 5.3-4 基本组合：完建期（内水位：无水，外水位：无水）荷载重（kN） 力臂（m） 力矩（kNm）序号 部位 垂直力 水平力 正 负 备注1 水闸底板 1772.50 0.00 2 沉箱 1311.00 0.00 0.00 3 齿墙 250.00 0.00 4 消力齿 27.00 0.00 5 水闸闸墩 3052.50 0.00 6 刺墙 277.25 -2.18 -603.02 7 水闸顶板 161.88 0.00 8 胸墙 45.00 2.13 95.63 9 启闭机室 644.70 2.83 1821.29 10 启闭机 14.00 2.83 39.55 11 闸门 28.80 2.83 81.36 对基础底面水流方向的形心轴取矩合计 7584.63 0.00 2037.82 -603.02 水闸底板截面抵抗 矩 W(m3) 474.02 底板面积 A(m2) 141.8 偏心距 e 0.189 偏向外江侧最大基底应力 kN/m2 56.52 最小基底应力 kN/m2 50.46 平均基底应力 kN/m2 53.49 沙堆东堤达标加固工程（
