第六章 船闸水工建筑物(4-6)分析

(2)门龛段长度l2
• ①人字闸门 • ③三角闸门
②横拉闸门 ④平面闸门
人字闸门其门龛段长度l2为
l2
(1.1 ~ 1.2) Bc d
2 cos
(6-61)
式中：Bc——闸首的口门宽度(m)； d ——门龛深度(m)，一般为门厚加0.4~0.8m； θ——闸门与船闸横轴线的夹角，一般取
20°~22.5°。
图6-24 人字闸门闸首支持墙段荷载图式
（2）闸门推力
2Rsin P R
P
（6-66）
2sin
式中 R——闸门推力，kN；
P——作用于每扇闸门上的总水压力，kN；
——闸门与船闸横轴线的夹角。
将闸门推力R分解为平行于船闸轴线的纵向分 力E1及垂直于船闸轴线的横向分力S，即
E1 R S Rc
——回填料与边墩背面间的摩擦角，（°），取 = / 2 。
H1、H2 ——作用于闸首上、下游端面的水压力，kN； E1、E2 ——作用于闸首上、下端面的静止土压力，kN；
（二）闸首边墩计算
闸首边墩一般采用分段计算法。 1．支持段计算
（1）计算假定：通常将支持墙视为一独 立体，即假定支持墙与门龛段用缝分开， 与底板也用缝分开，独立承受全部闸门 推力。
船闸闸首一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启闭 机械及其相应的设备等。
闸首结构按其受力状态：整体式结构和分离式结构。 在土基上：为避免由于边墩不均匀沉降而影响闸门正 常工作，一般采用整体式闸首结构； 岩基上：可采用分离式结构；
当岩石较完整时，可不设底板，只有当岩石裂隙较多或 岩石较软弱时，才考虑加设底板或护底．必要时也可采 用整体式结构。
sin 2
os2
（6-67）
（3）其它荷载
支持墙还作用有门龛水压力E2; 支持墙与门龛分缝间的水压力E3 支持墙与底板分缝间的扬压力E4 土压力和自重等荷载。
其中E3、E4为缝隙水压力，均应乘以小于 1.0的折减系数（一般取为0.5）。
（4）支持墙的抗滑稳定性
kc
f
V R
（6-68）

式 中 V —— 作 用 于 支 持 墙 全 部 垂 直 力 的 总 和 ,
闸首的边墩结构：土基上一般采用空箱式结构
闸首底板厚
底板厚度可取等于（1/3~1/4.5）边墩的自由高度，但不 应小于其净跨的（1/6~1/7），在粘性地基上取较大值， 在砂性地基上可取小值。
倒拱底板的拱厚一般取为口门宽度的（1/15~1/20），矢 跨比一般为（1/7~1/10）。
倒拱底板对边墩的不均匀沉降、相对水平位移和转角相当 敏感，边墩即使只产生较小的变位，也会使倒拱产生较大 的附加内力。因此，倒拱底板一般用于地基条件好，边墩 高度不大的闸首。
（6-65）
其中
Et 2kt E tg
式中 Kc ——抗滑稳定安全系数，可按船闸设计规范规定数值取用；
V ——作用于闸首上的垂直力总和，kN；
U ——作用于闸首底板上的扬压力，kN； f ——闸首沿地基面的摩擦系数； Ep ——作用于闸首下游端面埋深部分的抗力，kN，土基与埋置 不深的岩基可不计； Et ——边墩背面与回填料间的摩擦力，kN，在粘性填土段可不计； kt —— 摩擦力折减系数：上、中闸首可取0.6，下闸首可取0.4； E ——边墩背面的土压力，kN；
H——设计水头(m)。
(4)闸首边墩宽度： ➢ 根据门龛深度； ➢ 廊道宽度； ➢ 阀门井尺度等因素确定 据已建船闸的统计，边墩厚度一般取为2~3倍廊道宽度。
边墩的顶部宽度： ➢ 使用要求； ➢ 满足启闭机房； ➢ 交道通道； ➢ 管理及维修场地； ➢ 其他设备等的布置
为节省工程造价也可在闸首边墩顶部设悬臂加宽。
二、整体式闸首计算
闸首结构的计算简化： 闸首结构的计算系属空间问题，通常
是将空间问题简化为平面问题，分段进 行计算。
闸首结构的计算内容： 闸首结构稳定验算包括：整体抗滑、
抗倾、抗浮、渗流稳定性和地基承载力 等验算。强度验算包括：边墩强度、底 板强度、局部强度等验算。
（一）整体抗滑稳定计算 抗滑稳定安全系数按下式计算：
第六章 船闸结构计算(4-7)
第四节 船闸闸首结构 第五节 引航道上的建筑物 第六节 船闸的防渗与排水 第七节 船闸结构有限元分析(自学）
第四节 船闸闸首结构
一、闸首结构布置与构造 二、整体式闸首计算 三、分离式闸首计算
一、闸首结构布置与构造
1. 闸首结构布置 • 闸首由墩墙和
底板所构成。布置 及尺寸与所选用的 闸门型式、输水系 统及有无帷墙等有 密切关系。
虑输水廊道进出口布置的要求。
人字闸门的支持段长度，目前设计仍假定是在其独立工 作条件下进行稳定和强度的验算确定的，因此需要有足够 的长度。
据已建船闸支持段尺度的统计，l3的 变化幅度较大，其范围如下：
l3≈(0.3~1.2) h
(6-64)
或 l3≈(0.4~2.1) H
式中：h——边墩自由高度(m)；
矩形横拉门的厚跨比一般在1/4~1/7之间。
三角闸门 三角闸门门库较大，其外形
尺寸除要满足闸门尺度及 构造要求外．还应满足输 水消能的要求。据已建船 闸三角门门库尺度的统计， 其门龛长度可取为：
l2=(0.5~0.7)Bc (6-63)
平面闸门 平面闸门的门槽较小，主要视门体结构尺度而定。
（3)闸门支持段长度l3 闸门支持段主要应满足结构稳定及强度的要求，并应考
6-20 船闸闸首
一号船闸上闸首
2．闸首结构尺度确定 闸首在长度( 顺水流)方向上一般由3段组成. (1)门前段长度l 1 门前段长度l1，主要根据工作闸门形式、检修
门尺度、门槽构造及检修要求确定。
检修门槽设于闸首外与导墙接缝时，门前段的长度最小， 一般为1.0m左右。 检修门槽设于闸首内:L=1~2+C(米),C为检修门槽宽 在设置检修门槽不增加闸首长度的情况下，应尽量使检 修门槽布置在 首范围内。
为便于安置横梁和门底止水， 保证闸门在任何位置时均能检 查和修理底部止水，门下的自 由空间高度一般不小于0.50.6m。
横拉闸门 横拉闸门的门槽宽度，主 要由门厚、上下游支承木的 厚度及闸墩楔形支承厚度组 成： l2=h+2(0.2+0.25) (6-62)
式中：h——横拉门厚度(m)。 支承木厚度取0.2m．楔形支承厚度取0.25m。