涵洞计算书1Word格式.docx
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三、地基基础计算27
1、地质参数27
2、基础计算27
2.1涵洞控制段27
2.2涵洞进口段28
2.3清污机室29
2.4上游第一、二节翼墙30
2.5下游第一节翼墙30
2.6下游第二节翼墙31
四、涵洞结构内力计算32
一水力计算
1涵洞过水流量验算
计算任务
大浦二站引水涵洞考虑结合一站原涵洞扩建,原涵洞设计流量40m3/s,扩建后设计流量为100m3/s,通过初拟扩建后涵洞的总尺寸进行流量验算。
计算条件和依据
1.1.1计算条件
(1)初拟尺寸:
原涵洞长18m,涵洞3孔截面净尺寸3.6×
3.35(宽×
高),洞底坡降0.5%;
新建涵洞长18m,3孔截面净尺寸3.6×
高),洞底坡降0.5%。
上游河道河底拓宽至47m,涵洞进口为圆弧翼墙,r=13m。
(2)水位条件:
取上游水位2.4m,考虑拦污栅的水头损失,涵洞进口水位取2.2m,出口水位取2.1m。
涵洞进口底高程为-1.0m,下游河道底高程为-1.0m。
1.1.2设计依据
《涵洞》 (灌区水工建筑物丛书)
计算过程
1.1.3计算流量系数m
b/B=(3.6×
6)/47=0.460;
r/b=13.7/21.6=0.634,
查《涵洞》P57表3-6取m=0.365。
1.1.4判别长洞或短洞
Lk=(64-163m)H=(64-163×
0.365)×
3.2=13.9m<
18m,即为长洞。
1.1.5计算公式
按照长洞I(洞内未出现均匀流)验算,采用公式:
V=q/h=4.38/3.2=1.37
H0=H+V2/2g=3.2+1.372/19.6=3.29m
1.1.6计算淹没系数σ
=(3.1-0.005×
18)/3.29=0.915,
查《涵洞》P57表3-5取σ=0.678
1.1.7验算流量
Q=0.678×
0.365×
21.6×
19.60.5×
3.291.5=141.2m3
通过对拟定涵洞规模尺寸进行的流量计算,满足设计流量100m3/s的要求。
2、涵洞消能计算
2.1计算任务
通过消能计算确定消力池的设计尺寸。
2.2计算条件和依据
2.2.1计算条件
上游底部高程-1.09,下游底部高程-1.00;
消力池首端宽度13.90m,末端宽度22.00m。
设计流量Q=60m3/s,q=60÷
(3.6×
3)=5.56m2/s,
水位条件:
上游2.40,下游1.50
2.2.2计算依据
《水闸设计规范》SL265-2001
使用理正岩土计算软件进行消能计算
2.3计算过程
2.3.1计算收缩断面水深公式
hc3-T0×
hc2+α×
q2/(2×
g×
φ2)=0计算得hc=0.78
其中:
T0为消力池底部以上的总水头(m)为2.63,φ为流速系数,取0.95。
2.3.2计算跃后水深公式
hc‘=hc/2×
((1+(8×
α×
q2)/(g×
hc3))0.5-1)×
(b1/b2)0.25
计算得hc‘得2.20m
其中:
hc‘跃后水深(m),b1消力池首端宽度(m)为13.90,b2消力池末断宽度(m)为22.00。
判断水跃型式的条件:
hc‘>
ht,远离式水跃
hc‘=ht,远离式水跃
hc‘<
ht下游水深(m)为2.50
hc‘=2.20<
ht,发生远离式水跃,则不需要修建消能工。
按构造设消力池,池深0.5m。
2.3.3池长计算
Lj=6.9×
(hc‘-hc)=6.9×
(2.2-0.78)=9.8m
L斜=0.5×
4=2m
即取消力池池长为12m。
二稳定计算
0.1计算任务
建筑物座落在土基上,通过计算抗滑稳定安全系数,地基最大应力、最小应力、平均应力及应力大小比,验算其整体稳定性,并为地基处理提供计算依据。
0.2计算条件和依据
0.2.1计算条件
0.2.1.1建筑物级别
涵洞建筑物级别为3级。
0.2.1.2特征水位
见各部位稳定计算特征水位。
0.2.1.3土质参数
回填土容重:
湿容重19.0kN/m3;
饱和容重20.5kN/m3;
内摩擦角:
水上28度;
水下26度;
回填粉煤灰:
湿容重15.0kN/m3;
饱和容重18.0kN/m3;
水上30度;
水下28度;
摩擦系数:
第2层(淤泥质粘土及淤泥)f=0.2。
0.2.1.4稳定计算规定的安全系数
(1)沿基础底面抗滑稳定安全系数的允许值
对土基上3级建筑物抗滑稳定安全系数的允许值:
基本荷载组合:
[K]=1.25;
特殊荷载组合:
组合Ⅰ:
[K]=1.10;
组合Ⅱ:
[K]=1.05。
(2)基础底面应力不均匀系数的允许值
基础底面应力不均匀系数的允许值参照《水闸设计规范》(SL265-2001)中规定采用,见表2.2.1。
表2.2.1基底应力不均匀系数的允许值
地基土质
荷载组合
基本组合
特殊组合
松软
1.50
2.00
中等坚硬
2.50
坚实
3.00
涵洞底板落在地基第②层淤泥质粘土及淤泥为松软土质,基底应力不均匀系数的允许值采用:
荷载基本组合1.50;
荷载特殊组合2.00。
0.2.2设计依据
《水闸设计规范》 SL265-2001
《水工建筑物荷载设计规范》 DL 5077-1997
《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002
《建筑桩基技术规范》JGJ94-94
1涵洞第二节洞身(控制段)
1.1计算过程
1.1.1荷载计算
见荷载计算表
涵洞(控制段)及上部结构自重计算表
名称
计算公式
垂直力(KN)
力臂(m)
力矩(KN.m)
启闭机房
0.2×
4×
13.9×
25+3.3×
0.18×
2×
22
641.29
2.65
1699.42
钢闸门
5×
3×
10
150.00
2.27
340.50
启闭机(含基墩、电机)
25×
3+25×
1.12
103.00
233.81
工作桥
(0.12×
3.6+0.3×
0.48×
13.3×
2+3.6×
0.3×
2+0.2×
(1.7+0.67×
2)×
6-0.7×
0.55×
0.12×
3)×
25
284.75
754.59
排架
8.07×
201.75
534.64
涵洞上填土
(一)
5.99×
0.45×
13.1×
19
670.91
6.00
4025.46
涵洞上填土
(二)
0.5×
1490.91
7.00
10436.38
洞上预制块护坡
6.32×
0.27×
558.85
3353.08
涵洞洞身
((4.5×
13.1-(3.6×
3.35-0.25×
0.25×
3.2+(13.9×
5.58-3.6×
4.88×
3.01-(0.25×
0.52+0.2×
0.2)×
6×
5.08+(13.9×
4.5-(3.6×
0.79+(23.145+26.745)/2×
2+(0.5+1)/2×
13.9)×
5498.40
4.10
22543.44
合计
9600
43921
(涵洞控制段)其他荷载计算表
工况
序号
荷载名称
力的大小(KN)
+
-
设计
1
洞内上游水重
3.6*3*6.47*3.4*10
2375.78
5.77
13696.39
2
洞内下游水重
3.6*3*2.01*3*10
651.24
1.00
3
上游水平水压力
0.5*10*3.9^2*13.1
996.26
1.30
1295.13
4
下游水平水压力
0.5*10*3.5^2*13.9
851.38
1.17
996.11
5
浮托力
10*(3.5+0.07)*9*13.1
4209.03
4.50
18940.64
6
渗透压力
0.5*10*0.1*9*13.1
58.95
353.70
7
小计
-5245.72
校核
8
4*3.6*6.47*3*10
2795.04
16113.41
9
3.6*2.5*2.01*3*10
542.70
0.5*10*4.5^2*13.1
1326.38
1989.56
11
0.5*10*3^2*13.9
625.50
12
10*(3+0.28)*9*13.1
3867.12
17402.04
13
0.5*10*0.37*9*13.1
218.12
1308.69
14
-3418.69
1.1.2稳定计算
(一)完建期(上下游无水)
由荷载计算可得:
作用在涵洞上总水平力:
ΣH=0KN
作用在涵洞上总竖向力:
ΣG=9600KN
对前趾O点力矩:
ΣM=43921KN·
m(+)
1、偏心距计算及地基应力验算
1.1、偏心距计算
e=B/2-ΣM/ΣG=9/2-43921/9600=-0.08m
1.2、地基应力验算
σmin=ΣG/A×
(1+6e/B)
=9600/122×
(1-6×
0.08/9)=
kPa
σmax=ΣG/A×
(1-6e/B)
=9600/122×
(1+6×
0.08/9)=82.89kPa
容许承载力修正值:
[R'
]=[R]+ηbγ(b-3)+ηdγ0(d-0.5)
=60+1.0×
(17.1-10)×
(0.5×
25/7.1-0.5)=68.95kPa
σcp=0.5×
(σmax+σmin)
=0.5×
(82.89+74.49)=77.69kPa>
]
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