第六章 船闸水工建筑物(1-2).

第二节 作用于船闸的荷载计算分析
一、作用荷载
作用于船闸水工建筑物上的荷载包括： （1）建筑物自重、水重及建筑物内部或上部填料重; （2）闸门、阀门及其它设备的重量; （3）土压力; （4）静水压力; （5）扬压力（包括浮托力及渗透压力）; （6）船舶荷载 （7）活荷载 （8）波浪压力 （9）水流力 （10）地震力 （11）其他
库仑主动土压力计算：
对于无粘性多层土或折线墙背，当 -15 时： hn 1 / 土压力： // E (e e )
n
2
n
n
cos
（6-1） （6-2） （6-3）
E nx
1 / // (e nx e nx )h n 2
1 / // E ny (e ny e ny )h n tg 2 1 1 (90 ) ( ) 2 2
对无粘性土： 当 =0， 45 或墙身为L型结构时，
2
主动土压力可按朗肯公式计算。主动土压力系数
k ax
对粘性土： 粘性土主动土压力根据经验可采用楔体 极限平衡图解法、公式法； 也可将凝聚力 换算为内摩擦角（即等代内摩擦角）,按无 粘性土计算主动土压力。对于土质较差或回 填不密实的粘性土，可不计凝聚力。
n 1 i 1
/ e nyห้องสมุดไป่ตู้
(k q q ri h i )k ay
n
（6-9）
// e ny
(k q q ri h i )k ay （6-10）
i 1
以上式中
cos kq cos( )
cos 2 ( i ) sin( i ) sin( i ) 2 ] cos( ) cos( )
0.01~0.05
静止土压力：当墙体静止不动，此时的土压 力为静止土压力
土压力的影响因素
• • • • • • 墙的形式和墙体的刚度； 墙表面的荷载； 墙背的倾斜度及粗糙度 墙的变形和位移 填土的性质 地下水的情况
闸室结构与土压力状态
（1）土基上的重力式、扶壁式、悬臂式等结构，墙 后填土应按主动土压力计算； （2）土基上设斜桩和带横撑的直桩基础上或岩基上 的重力式、扶壁式、悬臂式、混合式等结构，由于 墙身变位受到限制，主动极限平衡状态一般难以发 生，墙后填土应按静止土压力计算； （3）整体式结构不论是建在土基上还是岩基上，墙 后土压力均按静止土压力计算； （ 4 ）墙高大于 15m 的整体式及悬臂式钢筋混凝土结 构，观测表明，结构上部产生大于静止土压力的附 加土压力，因此应按附加土压力的影响进行分析研 究。
第六章 船闸水工建筑物(1-2)
第一节 概述 第二节 作用在船闸结构上的荷载
第一节 概述
• 一、建筑物级别的划分 根据通过船闸的设计最大船舶吨位，船闸 可分为七级； 根据船闸级别及各部分建筑物在工程中的 作用和重要性，船闸水工建筑物划分为5级。
表6-1 船闸分级指标
船闸级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
设计最大船舶吨 位
3000
2000
1000
500
300
100
50
表6-2 船闸水工建筑物级别划分
船闸级别 水工建筑物级别 永久性建筑物 闸首、闸室 Ⅰ Ⅱ、Ⅲ Ⅳ、Ⅴ Ⅵ、Ⅶ 1 2 3 4 导航、靠船建筑物 3 3 4 5 4 4 5 临时性建筑物
为提高其结构的可靠性，宜将有下列情况之一的， 按表6-2所列级别提高1级采用。 (1)当最大水头超过15m； (2)当建筑物失事后，将使下游城镇、田地、工矿区 或其他国民经济部门遭受严重灾害或引起巨大损 失，以及临时性建筑物失事可能引起永久性建筑 物遭受严重破坏。 (3)水工建筑物的工程地质条件特别复杂，或采用实 践经验较少的新型结构。
ka
cos 2 cos( )[1
k ax k a cos( )
k ay k a sin( ) / tg
墙背外摩擦角 δ影响因素：填土性质、墙背型式、 粗糙程度等 墙背外摩擦角取值： (1)仰斜的混凝土或砌体墙背采用1/2~2/3） 阶梯 型采用（2/3~1） ； (2)垂直的混凝土或砌体墙背采用（1/3~1/2） ( 3 )俯斜的混凝土或砌体墙背采用（0~1/3） 。
二、荷载计算
3．土压力
三种土压力状态： 主动土压力 静止土压力 被动土压力
主动土压力：当墙体发生背离填土方向 产生水平位移，填土达到主动极限平衡状态， 此时的土压力为主动土压力；
△／Ｈ＝0.001~0.005
被动土压力：当墙体发生向着填土方向 位移或变形，填土达到被动极限平衡状态， 此时的土压力为被动土压力； △／Ｈ＝
i 1
n
作用在垂直面上，第n层土上、下端处 / // e e 的水平分土压力强度 nx 、nx 为：
/ e nx
(k q q ri h i )k ax
i 1
n
n 1
（6-7）
e (k q q ri hi )k ax
// nx i 1
（6-8）
作用在水平面上，第n层土上、下端处的 / // e e 垂直分土压力强度 、 为： ny ny
（6-4）
其中
sin
sin 1 sin
为第二破裂面与垂线的夹角
主动土压力计算：
图6-1
主动土压力计算（库仑法）
/ // e e 土压力强度 n 、n 为：
/ en
(k q q ri h i )k a cos
i 1
n 1
（6-5）
// en
(k q q ri h i )k a cos （6-6）
二、 设计应具备的基本资料 船闸水工建筑物设计的基本资料包括过闸 货运量、船型、自然条件、航道状况、建 筑材料来源、施工设备及施工条件等。
(1)船闸自上游引航道至下游引航道范围的水上、水下地
形图。有时还应包括上游锚地及下游锚地范围的地形图； (2)整个船闸范围的地质纵横剖面图。 (3)水文、气象资料。包括各种特征水位，河流泥沙淤积 情况以及气温、水温、风向、风速等资料； (4)整个船闸范围的地质综合报告，包括工程和水文地质 条件、地基的承载能力、岩石风化程度，持力层深度、地 震烈度以及建筑材料性能、取料场地等； (5)施工条件及施工设备等的有关资料。