水闸底板应力计算suo
水闸稳定计算
四、闸室稳定计算（1）闸室基底应力计算依据“规范”当结构布置及受力情况对称时按第29页（7.3.4-1）计算。
P max=∑G/A+∑M/WP min=∑G/A-∑M/W式中：P max--闸室基底应力的最大值；P min--闸室基底应力的最小值；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）；∑M--作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KN·m）；A--闸室基底面的面积（m2）；W--闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m3）。
在各种情况下，平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。
（2）沿基底面的抗滑稳定计算依据“规范”抗滑稳定安全系数计算按第30页（7.3.6-1）计算。
K c=（f∑G）/∑H式中：K c--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，可按第32页表7.3.10规定采用；∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）；∑H--作用在闸室上的全部水平向荷载（KN）；PmPmax=η=1/2（Pmax Kcφ项目12345678910111213B12 Pmin= Pmax=η=1/2（Pmax注作项24567891011121314B12 Pmin= Pmax=η=1/2（Pmax Kcφ基本资料：B AGM 偏心距e=M/G1222824827-8609.6638-0.34678631Pmin=G/A （1+6e/B ）=90.00950921Pmax=G/A （1-6e/B ）=127.7711925<500η=Pmax/Pmin= 1.419529933<1.51/2（Pmax+Pmin)=108.8903509满足稳定要求设计钢筋砼容重为25KN/m3，地基允许承载力为0.5mpaB AGM偏心距e=M/Gφ1222822541.6-7767.7857-0.344597830Pmin=G/A （1+6e/B ）=81.8320489Pmax=G/A （1-6e/B ）=115.9012844<500η=Pmax/Pmin= 1.416331205<1.51/2（Pmax+Pmin)=98.86666667Kc=(Tan φ∑G+Co*A)/∑H=5.852273911>1.2满足稳定要求B AGM 偏心距e=M/G1222820877.8-12234.5848-0.58600929Pmin=G/A （1+6e/B ）=64.73906842Pmax=G/A （1-6e/B ）=118.3995281<500η=Pmax/Pmin= 1.828872904<2.01/2（Pmax+Pmin)=91.56929825满足稳定要求注：由于本闸的正常挡水位为1625.6m ，当水位上涨时将分级开闸泄水冲沙，所以当水位在校核洪水位时作用在闸室上的水平力很小，所以只需对此工况的地基承载力进行复核。
进水口整体稳定及基底应力计算
进水口整体稳定及基底应力计算1. 计算总说明1.1 计算目的及要求某水电站进水口根据电站枢纽布置、地形、地质条件设为岸塔式进水口，“镶嵌”在L型基础中，塔背有基岩对其起支撑作用，靠自重和岸坡岩体支撑维持稳定，加之该进水口置于土质地基上，因建基面不允许出现拉应力，因此可不进行抗倾覆稳定计算。
通过对进水口整体抗浮稳定与基底应力计算，以复核其是否满足规范要求。
1.2 基本资料进水口纵横剖面结构尺寸见附图。
水容重：310/k N m钢筋混凝土容重：3k N m25/'=。
基础与混凝土之间f值为：0.4f'=，0.08c Mpaσ=地基承受能力：[]0.42M P a校核洪水位：1886.109m设计洪水位：1884.069m正常蓄水位：1900.000m死水位：1896.000m多年平均最大风速：11.00/m s吹程：0.7km拦污栅及对应启闭机重：52t、8t事故检修门及对应启闭机重：38t、15t计算采用规范及参考书：a.《水电站进水口设计规范》DL/T5398-2007b.《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997c.《水工建筑物荷载设计规范》d.《水电站厂房设计规范》SL266-2001e．《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89f.《水闸设计规范》SL265-2001；g.《土力学》河海大学出版社出版,卢廷浩主编；h.某水电站首部枢纽平面布置图及主要建筑物剖面图；i.《孔隙比与压力关系曲线表》；1.3 计算原理及假定岸塔式进水口根据自身的结构特点，只要基底应力在允许应力或允许抗力范围内，塔体就不会发生整体失稳，根据规范要求及进水口的布置情况，对塔体做以下假定：1）将塔体视为刚体，在荷载作用下，岩体变形产生抗力；2）抗力或反力强度值采用材料力学法和刚体极限平衡法求得。
3）计算地基沉降量时，不考虑周边结构对进水口塔体的影响。
此算稿按荷载组合{基本组合、特殊组合}计算。
工况1：正常运行期，正常蓄水位1900.000m；工况2：正常运行期，设计洪水位1884.069m；工况3：非常运行期，校核洪水位1886.109m；工况4：检修期，正常蓄水位1900.000m；工况5：施工完建未挡水期。
闸墩及底板结构计算
闸墩及底板结构计算⼯况：正常蓄⽔位+地震1、设计荷载计算闸室各部分荷载计算值（单位：kN ）2、不平衡剪⼒分配⼀般对应于底板部分承担不平衡剪⼒约为总不平衡剪⼒的10%，闸墩为90%。
底板分配的不平衡剪⼒为558.0kN每个中墩分配的不平衡剪⼒为945×90%×1.0/(2×1.0+2*1.2)=917.1kN每个边墩分配的不平衡剪⼒为945×90%×1.2/(2×1.0+2*1.2)=1100.6kN 3、底板荷载计算（1）上游段（长6.6m ，取板带宽1m 计算）①匀布荷载不平衡剪⼒产⽣的荷载为 6.00kN/m⽔重产⽣的荷载为21.00kN/m 平均渗透压⼒为9.34kN/m 底板重产⽣的荷载为#VALUE!q=21-1.01-9.34=10.64kN/m弹性地基梁荷载计算5580kN×10%==?1.146.65.94=??35.36.61455=+285.483.13=?1.146.62512以上除底板重外的匀布荷载总和为10.64kN②中墩上集中荷载计算不平衡剪⼒产⽣的荷载为138.96kN ⼯作门前上游段检修闸门及埋件、砼盖板、闸房及启闭机等共重为#REF!两个中墩承受2/3，两个边墩承受1/3（按桥跨跨长⽐例计算）。
上游每个中墩⾃重为1426/2=713kN.在闸墩宽度内没有⽔重,但在上述匀布荷载计算中,P1=#REF!③边墩上集中荷载计算不平衡剪⼒产⽣的荷载为166.75kN P2=#REF!（2）下游段（宽5.4m ，取板带宽1m 计算）①匀布荷载不平衡剪⼒产⽣的荷载为7.33kN/m ⽔重产⽣的荷载为0.0kN/m 平均渗透压⼒为6.87kN/m 底板重产⽣的荷载为16.05kN/mq=-1.24-6.87=-8.11kN/m以上除底板重外的匀布荷载总和为-8.11kN/m 根据《⽔闸设计规范》P217，当不计底板⾃重时作⽤在基底上的均布荷载为负值时应计及底板⾃重的影响，计及的百分数以使作⽤在基底⾯上的均布荷载值等于0为限底确定；则作⽤在基底上的均布荷载为0kN/m。
水闸水力计算实例
水闸水力计算实例一、资料和任务某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。
汛期当邻闸泄洪流量达5000米3/秒时，本闸开始泄洪。
根据工程规划，进行水力计算的有关资料有： 1． 1． 水闸宽度设计标准。
（1）设计洪水流量为1680米3/秒，相应的上游水位为7.18米，下游水位为6.98米； （2）校核洪水流量为1828米3/秒，相应的上游水位为7.58米，下游水位为7.28米。
2.消能设计标准因水闸通过设计洪水流量时，上下游水位差很小，过闸水流呈淹没出流状态，故不以设计洪水流量作为消能设计标准。
现考虑汛期邻闸泄洪流量为5000米/3秒时，本闸开始泄洪，此时上下游水位差最大，可作为消能设计标准，其相应的上游水位为5.50米，下游水位为2.50米，并规定闸门第一次开启高度e =1.2米。
3.闸身稳定计算标准（考虑闸门关闭，上下游水位差最大的情况）。
（1）设计情况：上游水位为6.50米，下游水位为-1.20米； （2）校核情况：上游水位为7.00米，下游水位为-1.20米。
4.水闸底板采用倒拱形式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。
为了与河底高程相适应，闸坎高程定为-1.00米，倒拱底板高程为-1.50米。
5.闸门、闸墩及翼墙型式：闸门为平面闸门，分上下两扇。
闸墩墩头为尖圆形，墩厚d 。
=1米。
翼墙为圆弧形，圆弧半径r =12米。
6.闸址处河道断面近似为矩形，河宽0B =160米。
7.闸基土壤为中等密实粘土。
8.水闸纵剖面图及各部分尺寸见图1。
水力计算任务：1.确定水闸溢流宽度及闸孔数；2.闸下消能计算；3.闸基渗流计算。
图1二、确定水闸溢流宽度及闸孔数平底水闸属无坎宽顶堰。
先判别堰的出流情况。
已知设计洪水流量Q=1680米3/秒，相应的上游水位为7.18米。
闸坎高程为-1.00米，则宽顶堰堰上水头H = 7.18 –( -1.00) =8.18米 又知河宽0B = 160米，则0v =H B Q 0=18.8160680.1 =1.28米/秒g 2=8.92⨯=0.084米0H =H +g av 220=8.18+0.084=8.264米下游水位为6.89米，则下游水面超过堰顶的高度 s h =6.98-(-1.00)=7.98米0H h s =264.898.7=0.965>0.86由《水力计算手册》宽顶堰淹没系数表查得，该出流为宽顶堰淹没出流。
闸门水力计算说明
水闸水力计算说明一、过流能力计算1.1外海进水外海进水时，外海水面高程取5.11m,如意湖内水面高程取l.Omo中间三孔放空闸，底板高程为-4. Om,两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m,每孔闸净宽度为10mo表2 内海排水时计算参数特性表1.1.1中间三孔放空闸段a.判定堰流类型H 9.11 -式中8为堰壁厚度，H为堰上水头。
2. 5V5.27V10,为宽顶堰流。
b.堰流及闸孔出流判定e 5=0. 549^0. 65,为闸孔岀流。
式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。
C.自山出流及淹没出流判定闸孔出流收缩断面水深he二e le=5. 0X0. 650=3. 25m。
式中，e为闸门开启高度，为5.0m；£1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1得0. 650o收缩断面处水流速为0.95x72x9.81x(9.11-3.25)=10.19m/So式中，“为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3,取0.95；H0为闸前总水头,为9. 11m；he为收缩断面水深。
收缩断面水深he的共觇水深he” 二=6. 83m；下游水深ht=5. Om<hc" =6. 83m,故为自由出流。
d ・过流量计算根据闸孔自山出流流量计算公式 Q1 二“0 加0.503x30x5x72x9.81x9.11=1008. 71m3/so式中，口0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式口0二0・ 60-0. 176e71二0. 60-0. 176X0. 549=0. 503；b 为闸孔宽度,为3X10二30m 。
1.1.2两侧八孔防潮闸段a. 判定堰流类型b. 过流量计算因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。
1H>10,过渡为明渠流。
H 3.11= 15.43式中5为堰壁厚度, H 为堰上水头。
-13J1=-0. 32<0. 8,为自由泄流;式中，ht为堰顶下游水深，H为堰顶上游水深。
水闸闸室结构计算
水闸闸室结构计算在闸室布置和稳定分析之后，还需对闸室各部分构件进行计算，验算其强度，以便最后确定各构件的形式、尺寸及构造。
闸室是一个空间结构，受力比较复杂，可用三维弹性力学有限元法计算。
为了简化计算，一般分成胸墙、闸墩、底板、工作桥及交通桥等单独构件分别计算，同时又考虑相互之间的连接作用。
以下仅简要介绍闸墩、底板和胸墙的结构计算。
1闸墩闸墩结构计算的内容主要包括闸墩应力计算及平面闸门槽（或弧形闸门支座）的应力计算。
1. 平面闸门闸墩应力计算平面闸门闸墩的受力条件主要是偏心受压，可假定闸墩为固定于底板上的悬臂梁，其应力状况可采用材料力学的方法进行分析。
闸墩应力主要有纵向应力（顺水流方向）和横向应力（垂直水流方向）。
闸墩每个高程的应力都不同，最危险的断面是闸墩与底板的结合面，因此，应以该结合面作为计算面，并把闸墩视为固支于底板的悬臂梁，近似地用偏心受压公式计算应力。
当闸门关闭时，纵向计算的最不利条件是闸墩承受最大的上下游水位差时所产生的水压力（设计水位或校核水位）、闸墩自重以及上部结构等荷载（图7-48）。
在此情况下，可用式（7-40）验算闸墩底部上、下游处的铅直正应力σ，即 2x G M L A I σσ=∑∑上下 （7-40） 式中：G ∑为铅直方向作用力的总和；x M ∑为全部荷载对墩底截面中心轴x x -的力矩总和；A 为墩底截面面积；x I 为墩底截面对x x -轴的惯性矩，可近似取用()30.9812x I d L =，d 为闸墩厚度；L 为墩底长度。
图 7-48 闸墩结构计算示意图（第5版 图7-45 图名相同）1p 、2p —上、下游水平水压力；1G —闸墩自重；3p 、4p —闸墩两侧水平水压力；2G —工作桥重及闸门重；z F —交通桥上车辆刹车制动力；3G —交通桥重在水闸检修期间，当一孔检修（即上、下游检修闸门关闭而相邻闸孔过水）时，闸墩承受侧向水压力、闸墩自重及其上部结构重等荷载（图7-48），这是横向计算最不利的情况。
完结版-抗滑稳定及泵房底板应力计算
K
f ( W ) P
地基应力以材料力学方法计算:
式中 K───抗滑稳定安全系数； 式中：σ──泵房底板垂直应力，KPa； f───泵房底板与地基接触面的抗剪摩擦系数 ，粉砂 ΣW──作用于泵房底板上全部荷载在坝基 f=0.22； 法向力的总和，KN； ΣW──作用于泵房底板上全部荷载对滑动平面的法向分 ΣM──作用于泵房底板上全部荷载对底板 值，KN； 轴的力矩总和，KN•m； ΣP──作用于泵房底板上全部荷载对滑动平面的切向分 B──底板宽度，m； 值，KN； L──底板长度，m。
到A点的距 力 矩(KN.M) 离 (m) 2.900 9909.735 2.900 87.000 0.300 229.800 1.400 503.798 9996.735 733.598 9263.137
到抗滑稳定安全要求 抗倾覆稳定安全要求 0.8/10=1.08m
2.575733 13.62699 0.701375 41.0518 93.46768
表5.1-2
工况 荷 载 泵房重 W1 机组重 W2 水重 W水 进水闸 W3 土压力 P1 工况(最 水压力 高运行 扬压力 水位 12.63m) P2 U1
抗滑稳定及泵房底板应力计算
计算式 =109.29× 25+38.05× 18 =3× 10 =2.3× 4.4× 9.6× 9.8 =30.64× 25 =1/2× 18.62× 4 2× 10.2× 0.5 =1/2× 9.8× 2.3× 2.3× 4.5 =1/2× 10.8× 5.8× 3× 9.8 垂直力（KN） 3417.150 30.000 952.0896 766.000 759.696 水平力（KN）
1.4521 3.166705 0.876594 34.76066 100.75760.8/10=1.08m力以材料力学方法计算:
闸室底板应力监测分析
闸室底板应力监测分析摘要：在水利工程建设过程中，水闸作为调节水量的重要单元担负着多种功能。
然而，由于其应力水平与水量具有良好的互动关系，并决定了坝体与下游相关单位的安全而显得尤为重要。
现阶段，针对闸室底板应力的研究多集中与计算方式以及具体的评价分析，而实时监测方向上的构建与应用还相对较少。
这为本文提供了基本的研究方向。
在实际的研究过程中，本文以应力分类计算为核心，探究其监测体系的建立与应用，希望能够为后续的相关分析与升级改造提供必要基础。
关键词：闸室底板；应力分析；监控；应用一、引言水闸是江河枢纽和灌排工程作为控制水位和泄量的主要建筑物之一。
在灌排工程上，由于总体规划要求，往往将水闸与具有其他功能的建筑物联合布置在一处，以共同利用部分结构，达到布置紧凑，占地少，节省材料，降低造价，便于管理等目的。
本文述及的空心闸底板就是实际工程中渠道上的节制闸、退水闸、坡水涵洞联合布置在一处的立体交叉工程的闸室底板结构。
在总体布置上，是将节制闸闸底板挖空，形成孔涵洞，解决坡水与干渠的交叉问题；又在节制闸上游两侧边墩上开孔设置退水闸门；解决渠道退水问题；利用涵洞进、出口部分作为退水闸与压力涵的公用效能设备。
闸室底板是空间结构，受力情况很复杂。
对于平底板的计算，一般是将其近似的作为平面问题来考虑。
按照水闸规模和地基条件，常采用“截面法”、“倒置梁法”、“弹性地基梁法”等进行底板应力分析。
顺闸水流方向因结构刚度大，一般只在垂直过闸水流方向的应力分析，尚应进行顺闸水流方向的应力分析，尤其关闭闸门或正常运用形成上下游水位差时，顺闸方向的水平推力，将通过闸墩传递给底板，使空心底板产生水平变位和相应的内力。
以下侧重阐述考虑水平侧位移时空心闸底板的应力分析。
二、闸室横向应力计算方式所谓的横向应力主要是指节制闸水流方向所带来的内应力，通过对横向应力的监控能够有效的对其底板合力进行计算分布。
此种模式下，现阶段的计算方式多采用弹性地基梁的方式予以计算。