某水闸结构的静动力计算分析
水闸稳定计算
5mpa
Co
H
0 2222.47
Co
H
0 3488.725
98.86666667
5.852273911 >1.2
满足稳定要求
项目
1 2 3 4 5 6 7
三，水闸稳定和闸底应力计算（校核工况）
垂直力G
水平力H
力臂LX
作用力名称
（KN）
（KN）
（m）
底板
11875
0
闸墩
11016
-0.6
上部荷载
1736
-1.37
上游水重
7350
-2.25
下游水重
2016
3.75
浮托力
-10716
渗透压力
-2599.2
-2
弯矩M （KN.m)
0 -6609.6 -2378.32 -16537.5
7560 0
5198.4
8
闸门重
9
上游水压力
10
下游水压力
11
上游泥沙压力
12
浪压力
13
总计
200.79
1.5
0.33 9.26
300 0 0 78.2562 154.179 -12234.5848
浪压力
16.2
5.37
地震力
1365.485
总计
22541.6
3488.725
弯矩M （KN.m)
0 -6609.6 -2378.32 -7323.75
0 0 4240.8 300 3450.141 -99 78.2562 86.994
-8254.4788
B 12
水力计算手册(第二版)
水力计算手册（第二版）作者：水力工程专家组摘要：水力计算是水利工程设计中的核心内容之一。
本手册主要针对水力计算进行详细阐述，旨在提供给水利工程设计人员、研究者和相关行业人员作为参考和指导。
本手册包含了水力学基础知识、计算方法、常用公式等内容，同时也介绍了一些实例案例，以帮助读者更好地理解和应用水力计算。
1. 引言水力计算是水利工程设计过程中的关键步骤之一，在水利工程的选择、设计、施工和运维过程中都起着非常重要的作用。
水力计算的目标是通过计算和分析水流的各种参数，以确定水体的流量、水位、速度等特征，并确定相关的水利工程要求，如水闸、泵站和堤坝等建筑的尺寸和构造。
本手册旨在向读者提供一份详实且易于理解的水力计算指南，以帮助读者在水力计算领域取得良好的成果。
2. 水力学基础本章介绍了水力学的基本概念和原理，包括水静力学和水动力学。
水静力学部分主要包括水压力、水压力计算公式、水压计算方法等内容。
水动力学部分主要涵盖流体力学基础知识，如流速、流量、雷诺数等。
本章内容将为读者理解后续章节的水力计算方法奠定基础。
3. 水力计算方法本章详细介绍了水力计算的方法和技巧，主要包括以下几个方面：3.1 流量计算流量计算是水力计算的基础之一，本节将介绍流量计算的常用方法和公式，如曼宁公式、切比雪夫公式等。
同时还将介绍一些特殊情况下的流量计算方法，如流量计算中的边界条件和流体特性等。
3.2 水位计算水位计算主要用于确定水体的水位高度，本节将详细介绍水位计算的方法和公式，如斯托克斯公式和伯努利定理等。
同时还将介绍一些实际案例，以帮助读者更好地理解和应用水位计算。
3.3 速度计算速度计算是水力计算中另一个重要的参数，本节将介绍速度计算的方法和公式，如雷诺数的计算、速度分布的计算等。
同时还将介绍一些实例，以帮助读者更好地理解和应用速度计算。
3.4 功率计算功率计算主要用于确定水泵或发电机的功率需求，本节将介绍功率计算的常用方法和公式，如功率的定义、功率的计算公式等。
水闸稳定计算
（ 1 ）粘土铺盖：如图 5-25 （ a ）所示， a 点处 水平水压力强度按静水压强计算， 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。 （ 2 ）混凝土铺盖：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 该点的浮托力强度值加上 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。
荷载组合
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。
荷载见表5—19
（二）闸室抗滑稳定计算
1．计算公式
（1）土基上水闸闸室沿底板与地基间滑动
对于小型水闸 对于大、中型水闸
f G Kc H
（5-37） （5-38）
Kc
（2）摩擦桩 当硬土层埋深较深时，桩只能插入到软土层的一定深 度，利用桩与周围土壤的摩擦力支承上部荷载，称为摩擦 桩。水闸多采用摩擦桩。
（四）其他方法 振冲砂桩法、强夯法、高压 旋喷法、真空预压法等等。
回答以下问题：
1、水闸稳定分析包括哪些内容？计算公式是 什么？ 2、水闸地基处理有哪些方法？ 3、换土垫层进行地基处理时，砂垫层的作用 是什么？
m——地基沉降量修正系数，可采用1.0~1.6（坚实地基取较小值，软土地
基取较大值）。
当地基承载力不够或计算最大沉降量超过允许值 时，可以采用一定工程措施：
① 改变结构型式 ( 采用轻型结构或静定结构 ) ， 加强结构刚度；
② 增大基础面积和埋置深度； ③ 采用沉择合适的施工程序，尽量减少相邻建筑物 或填土的重量。
强震区水闸地震反应三维非线性分析
强震区水闸地震反应三维非线性分析◎ 孙卫 李晓彬 程瑞林 邱焕峰 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司摘 要：文章结合地处强震区的大型水闸，运用有限元分析软件，建立闸室整体结构计算模型。
采用振型分解反应谱法，计算出闸室结构在校核工况下的静动组合应力和应变，分析闸室结构各部位的应力变化规律及其自振特性，探讨地震作用对闸室整体结构的影响，为水闸的抗震设计提供参考。
研究闸室上部的框架结构采用不同构筑材料时，闸室结构的内力和变形分布规律，并对两种方案的计算结果进行比较分析。
结果表明，闸室上部框架结构采用轻质钢时，闸室结构受力状态明显改善。
关键词：有限元 反应谱 抗震设计1.闸室结构动力计算（1）计算模型建立水闸整体有限元计算模型，考虑闸墩、底板与地基的相互作用。
闸室底板跨中分缝，缝宽0.02m，所以取其中一孔闸室和一定范围的地基（在横河向水平向延伸20m，顺河向水平延伸20m，竖直方向，从底板向下延伸20m）作为一个整体结构，进行有限元网格剖分。
闸室和基础均采用8节点等参单元，闸室底板与地基之间设一层接触单元，剖分后的空间有限元网格如图1所示。
坐标系的0点设在上游端右侧闸墩底部，X轴沿横河向指向右岸，Y轴沿铅直方向指向上方，Z轴沿顺河流方向指向下。
（2）材料性质该闸室的闸墩内侧、闸室底板混凝土强度等级采用 C15，闸墩外侧、排架混凝土强度等级采用C30，闸室的地基为钙质页岩。
（3）计算参数该水闸工程按9度设防，场地类别Ⅱ类，根据《水工建筑物抗震设计规范》（NB 35047-2015）规定，水闸的地震加速度α=0.4g，反应周期T g=0.3s，水闸的设计反应谱最大代表值βmax=2.25，阻尼比ξ=0.05。
（4）计算方案方案一：闸墩上部的启闭机房采用钢筋混凝土结构。
方案二：闸墩上部的启闭机房采用轻质钢结构。
（5）计算荷载及计算工况闸室上的主要荷载有：闸室自重和永久设备自重、水重、水平水压力、扬压力、地震荷载等。
对水闸设计方法的探讨
对水闸设计方法的探讨【摘要】我们要掌握水闸的设计和施工方法，要认识水闸建设的规律，就必须首先了解水闸的工作特点，了解水闸在施工和运用时期是在怎样的情形下工作的。
本文就主要对中小型水闸设计方法进行了探索和研究。
【关键词】水闸；设计；结构一、水闸的组成部分及工作特点（一）上游连接段上游连接段的主要作用是引导水流平顺地进入闸室，保护上游河床及河岸免遭冲刷并有防渗作用。
上游连接段一般包括铺盖、上游防冲槽及两岸的翼墙及护坡等部分。
铺盖主要起防渗作用，上游防冲槽主要是保护铺盖头部不被损坏，两岸翼墙的作用是使水流平顺地进入闸孔，并起侧向防渗的作用。
（二）闸室是水闸的主体部分闸室是水闸挡水和泄水的主体部分。
通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。
底板是闸室的基础，承受闸室的全部荷载，并较均匀地传给地基。
闸墩的作用是分隔闸孔、支承闸门、工作桥及交通桥等上部结构。
闸门的作用是挡水和控制下泄水流。
底板、闸墩、闸门是闸室段的三个主要部分，闸室段一般为混凝土或钢筋混凝土结构，小型水闸也可用浆砌料石结构。
（三）下游连接段下游连接段具有消能和扩散水流的功能。
使出闸水流在消力池中形成水跃消能，再使水流平顺地扩散，防止闸后水流的有害冲刷。
下游连接段通常包括下游翼墙护坦、消力池、海漫、下游防冲槽以及护坡、护底等。
下游防冲槽（齿墙）是海漫末端的防冲保护设施。
（四）水闸的工作特点水闸既是挡水建筑物，也是泄水建筑物，一般修建在平原地区，平原地区的覆盖层很厚，地基的压缩性很大，抗滑能力差，承载能力低，所以闸的稳定是设计中的一个重要问题。
水闸靠闸门挡水，在闸上下游形成的水头差作用下会产生通过闸基及两岸的渗流，对水闸底部产生渗透压力，抵消水闸的有效重量，对闸室及两岸连接建筑物的稳定不利，并可能产生有害的渗透变形危及水闸的安全。
水闸开闸泄水时，闸下无水或水很浅，在上下游水头差作用下往往有很大的流速，过闸水流携带的能量将引起下游的冲刷，给闸下消能带来了困难。
静水的速度 知识点
静水的速度静水是指没有明显的涌动或波浪的静止水体。
虽然我们通常认为静水是静止的，但实际上，静水也有自己的速度。
这篇文章将介绍有关静水速度的知识点，以及我们如何计算和理解它。
一、什么是静水速度？静水速度是指水体没有外部扰动时的水流速度。
在正常情况下，我们很难直接观测到静水速度，因为水体通常会受到外力的影响而产生涌动或波浪。
不过，静水速度是我们研究水流行为和水动力学的基础。
二、如何计算静水速度？计算静水速度需要使用一些基本的水动力学公式，其中最常用的是流速公式：流速公式：v = Q / A在这个公式中，v表示水流速度，Q表示水流量，A表示水流横截面积。
通常情况下，我们可以通过直接测量水体的流量和横截面积来计算静水速度。
三、如何测量水流量和水流横截面积？测量水流量和水流横截面积是计算静水速度的关键步骤。
有多种方法可以进行这些测量，以下是其中两种常用的方法：1.测量水流量：可以使用流速计或流量计来测量水体的流量。
流速计通常是一种能够测量水流速度的仪器，而流量计则可以直接测量水体通过的体积流量。
通过测量一段时间内的流量，我们可以得到平均流量。
2.测量水流横截面积：可以使用水位计或流速计来测量水流的深度或水位。
通过测量多个点上的水位，并计算出平均值，我们就可以得到水流的平均深度。
然后，通过测量水流的宽度或直径，我们可以计算出水流横截面积。
四、静水速度的应用领域静水速度的应用非常广泛，涵盖了许多领域，包括但不限于以下几个方面：1.水力工程：在设计水坝、水闸、涵洞等水利设施时，需要准确计算静水速度，以确定结构的稳定性和安全性。
2.水资源管理：了解静水速度可以帮助我们更好地管理水资源，包括水库容量、水源保护和水文预测等方面。
3.环境监测：静水速度也可以用于环境监测，例如测量河流或湖泊的水质和水体流动情况。
4.水文学研究：静水速度是水文学研究的基础，通过测量和计算静水速度，可以了解地表水的流动行为和水体的输运特性。
某水闸闸室结构稳定计算
目录一、计算成果 (2)二、基本资料 (2)三、计算公式 (3)四、计算过程及结果表格 (4)五、附图 (16)一、计算成果本算稿对西大盈泵闸闸室的抗滑、抗浮及地基应力进行了计算。
计算结果一览表如下：经计算，闸室的地基应力、抗滑、抗浮、均满足《水闸设计规范》（SL265—2001）要求。
二基本资料2.1计算依据《水闸设计规范》（SL265—2001）2.2工程等别与建筑物级别水闸主要建筑物——泵房、消力池以及外江翼墙均为3级建筑物，临时建筑物级别为5级。
2.3地震烈度根据设计大纲：本工程位于地震基本烈度7度区域，主要建筑物抗震设计烈度为7度。
2.4水位组合特征水位与水位组合注：以上水位均为上海吴淞高程。
注：西大盈泵闸设计代表站为赵屯站 2.4 容重钢筋混凝土：25kN/m 3；三、 基本公式3.1 闸室沿基础底面的抗滑稳定安全系数应按以下公式计算：式中Kc ——抗滑稳定安全系数；∑G ——作用于闸室基础底面以上的全部竖向荷载（包括泵房基础底面上的扬压力在内，kN ）；∑H ——作用于闸室基础底面以上的全部水平向荷载（kN ）； A ——闸室基础底面面积（m 2）；f ’——闸室基础底面与地基之间摩擦角φ0的正切值，即f ’=tg φ0 C 0——闸室基础底面与地基之间的黏结力（kPa ）。
3.2闸室抗浮稳定安全系数应按以下公式计算：式中Kf ——抗浮稳定系数；∑V ——作用与闸室基础底面以上的全部重力（kN ）； ∑U ——作用于闸室基础底面上的扬压力（kN ）。
3.3 闸室基础底面应力应根据闸室结构布置和受力情况等因素计算确定。
本方案为矩形基础，不考虑双向受力，应按以下公式计算：式中P max ——闸室基础底面应力的最大值或最小值（kPa ）；∑M x ——作用于闸室基础底面以上的全部水平向和竖向荷载对于基础底面形心的力矩（kN-m ）；W ——闸室基础底面对于该底面截面抵抗矩（m 3）。
∑∑+=HCoAG f Kc '∑∑=UV K f WMAG P ∑∑±=max min。
水闸地震动水压力计算实例
水闸地震动水压力计算实例水闸是用于控制水流的重要工程设施，而地震是一种常见的自然灾害。
当地震来袭时，水闸所受到的地震动力会对其产生压力，因此需要进行水压力的计算。
下面以某水闸为例，详细介绍水闸地震动水压力的计算方法，希望对相关领域的工程师和研究人员有所指导和帮助。
首先，为了计算水闸地震动水压力，需要收集一些基本参数。
例如，水闸的尺寸、材料和形状，地震地表运动的加速度参数，以及水闸的水位和流速等。
这些参数是计算过程中的关键信息，需要准确可靠地获取。
其次，进一步进行数值计算前，需要进行理论分析。
通过对水闸结构和地震力学原理的研究，可以建立相应的计算模型，并基于弹性力学和流体力学的基本原理进行分析。
这些理论分析的结果将为后续的数值计算提供基础和参考。
接下来，可以使用数值计算方法进行水闸地震动水压力的具体计算。
常见的数值计算方法包括有限元方法和有限差分方法。
在计算过程中，需要考虑水闸的各个部分，如上游水面、闸座、闸门等的影响。
通过将这些部分划分为有限的单元或网格，并在计算中考虑地震加速度的作用，可以得到水闸地震动水压力的近似计算结果。
然后，对计算结果进行评估和验证。
在评估过程中，可以与实际测量结果进行比对，以验证计算方法的准确性和可靠性。
如果计算结果与实际测量结果相符合，则说明计算方法是可行和有效的。
反之，则需要重新考虑和调整计算方法，直至得到满意的结果。
最后，根据计算结果进行安全性评估和结构优化。
得到水闸地震动水压力的计算结果后，需要考虑水闸结构在地震作用下的安全性。
如果计算结果显示水闸受到过大压力，有可能导致结构破坏或功能失效，那么就需要采取相应的措施，如加强水闸结构、调整闸门形状等，以确保水闸在地震情况下的安全可靠性。
综上所述，水闸地震动水压力的计算是一个复杂而重要的工作。
通过收集基本参数、进行理论分析、进行数值计算、评估验证和结构优化，可以有效地计算出水闸地震动水压力的近似结果，并为水闸设计和管理提供有价值的参考。
水工建筑物船闸结构计算讲义PPTPPT
2、阻力系数法
阻力系数法的基本原理是将建筑物地基内的整个渗流区域大 致按等势线位置分成几个基本渗流段形，各段渗流水头损失与各 段的阻力系数成正比。 主要计算步骤： （1）地基分段
将地基沿渗流流程，一般可通过板桩角点和尖点的等水头线进 行分段（图6-8、图6-9）。地基分段可归纳为进出口段、内部垂 直段和水平段。三种基本段形。
二、荷 载 计 算
1、土压力 土压力是作用在船闸上的主要荷载之一。计算土压
力时，应根据地基性质、结构类型及回填土性质等因素 判别土压力的计算状态。根据分析、观测并结合 船闸建 设具体情况复算，基本可以分为以下三种状态：
（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、混合式结构等，以及一般的整体式结构， 由于墙身变位受到限制，主动极平衡状态一般难以发生，墙 后填土应按静止土压力计算；
三、渗 流 计 算
通常，船闸的渗流计算可简化为平面问题进行。工 程设计中，常用的方法有渗径系数法和阻力系数法。 1、渗径系数法
渗径系数法是一种简化的方法。该法是将船闸下的 地下防渗轮廊线，化引为水平的计算轮廊线，即将板 桩、齿墙等垂直的下轮廊线按比例化引为水平长度而 展开，然后绘制渗透压力图形，从而可以求出各相应 段的渗透压力值，如图6-7 ：
200
500<DW≤1000
100
3000<DW≤5000
250
船舶系缆力在建筑物长度方向上的分布与船舶撞击力相同。
4、波浪压力
计算波浪压力，首先要确定波浪的大小即波浪要 素——波高和波长。受风浪作用的船闸建筑物，当无 可靠波高、波长资料时，根据船闸所处的位置，可参 照下列方法进行计算：
水利工程中水闸闸墩结构计算的分析与探讨e
４结语 本文主要探讨了预应力闸墩结构设计的思路以及需重
视的几个关键问题。这几个关键问题的解决与否，直接关系
到能否成功设计一个既安全可靠，又经济合理的预应力闸墩
结构。
参考文献：
［１］ 东北勘测设计研究院．ＤＬ／Ｔ ５１７６—２００３水电工程工预应力锚 固设计规范［Ｓ］．北京：中国电力出版社，２００３． ［２］赵长海．预应力锚固技术［Ｍ］．北京：水利水电出版社，２００１． ［３］杜拱辰．现代预应力混凝土结构［Ｍ］．北京：中国建材１：业出
应力设计，其裂缝的产生也不可避免。
针对这些原因及影响因素，从材料、温度控制、施工方法 与工艺和养护等方面采取措施，以达到防止和控制裂缝的效
果。设计时应根据气温情况采取相应的温控和防裂措施。
如果单纯地配温度筋不能经济合理地限制裂缝开展，可从结 和施工方面采取措施。荷载应力主要是由于支承体承受 传来的巨大弧门推力，使其下游边发生变形从而产生较大的
计工程实践经验的基础上，提出了预应力闸墩结构设计的总
体步骤以及设计中需重点考虑的问题，为工程设计技术人员 提供参考。
２预应力闸墩结构设计总体思路
首先从弧门水推力大小、结构强度、变形、裂缝控制、运 用要求、施工条件、技术经济等方面进行综合分析，以确定是 否有采用预应力的必要性；然后开始预应力闸墩的设计。当
（Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３８）
文章编号：１００７—７５９６（２０１０）０２—００７２—０２
水利工程中水闸闸墩结构计算的分析与探讨
梅海州
（新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院，乌鲁木齐８３０００２）
摘
要：水闸作为调节水位、控制流量的低水头建筑物，是水利基础设施的重要组成部分。水闸计算中的闸墩结构计算尤为重要， 尤其是预应力闸墩结构形式，文章提出了结构设计的总体思路以及设计中需重点考虑的问题。并对闸墩设计中应重视的 几个关键问题进行了探讨。