涵洞计算书1文档格式.docx
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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>
]=68.95kPa
η=σmax/σmin
=82.89/74.49=
<
[η]=1.5
(二)设计工况(上游2.40,下游2.00)
ΣH=996.26-851.38=144.88KN
ΣG=9600+2375.78+651.24-4209.03-58.95=8359KN
ΣM=43921-5245.72=38675.3KN·
1、抗滑稳定计算
Kc=fΣG/ΣH=0.2×
8359/144.88=11.54>
[Kc]=1.25
2、偏心距计算及地基应力验算
2.1、偏心距计算
e=B/2-ΣM/ΣG=9/2-38675.3/8359=-0.13m
2.2、地基应力验算
=8359/122×
0.13/9)=62.58kPa
=8359/122×
0.13/9)=74.45kPa
(74.45+62.58)=68.52kPa<
=74.45/62.58=
[η]=2.0
(三)校核工况(上游3.00,下游1.50)
ΣH=1326.38-625.5=700.9KN
ΣG=9600+2795.04+542.7-3867.12-218.12=8852.5KN
ΣM=43921-3418.69=40502.3KN·
1、抗滑稳定计算
8852.5/700.88=2.53>
[Kc]=1.10
2、偏心距计算及地基应力验算
e=B/2-ΣM/ΣG=9/2-40502.3/8852.5=-0.08m
=8852.5/122×
0.08/9)=76.43kPa
=8852.5/122×
0.08/9)=68.69kPa
(76.43+68.69)=72.56kPa>
]=68.95kPa
=76.43/68.69=1.11<
1.1.3计算成果表
涵洞(控制段)稳定计算成果表
工况
水位组合(m)
偏心距
(m)
地基反力(kPa)
地基反力不均匀系数
抗滑稳定安全系数
上游
下游
平
均
值
最
大
小
允
许
η
[η]
Kc
[Kc]
完建期
/
-0.08
77.69
82.89
74.49
68.95
1.11
1.50
2.4
2.0
-0.13
68.52
74.45
62.58
1.19
2.00
11.54
1.25
3.0
1.5
66.6
76.43
68.69
2.50
2.53
1.10
注1、表中偏心距为正值表示偏下游,负值偏上游。
2、承载力允许值已修正。
2清污机室整体稳定计算
2.1计算过程
2.1.1荷载计算
清污机室结构自重计算
力矩(T-M)
清污机室底板
(10.6×
0.7×
13.1)×
2430.05
5.30
12879.27
墩墙
((10.6×
5.5×
0.65+10.1×
0.5+3.14×
0.25^2×
5.5/2)×
2-0.25×
6)×
3269.23
17326.94
清污交通桥
(2.8×
275.10
1.40
385.14
清污机
50×
3.50
525.00
便桥(上游端)
1.1×
11.8×
64.90
10.65
691.19
便桥(两侧)
(1.15×
(11.1-2.8)+0.5×
2.8)×
109.45
580.09
撑梁一
0.6×
3.6×
48.60
10.15
493.29
撑梁二
2.95
143.37
撑梁三
0.15
7.29
立柱
0.4×
32.00
9.90
316.80
清污机室边墩纵梁一
6.2×
62.00
10.40
644.80
清污机室边墩纵梁二
186.00
清污机室边墩纵梁三
0.20
12.40
清污机室边墩横梁
6.7×
67.00
6.55
438.85
6730
34630
(清污机室)其他荷载计算表
检修
水重
10*3.6*3*9.55*3
3094.20
5.83
18039.19
10*(0.7+2.12)*10.6*13.1
3915.85
20754.02
0.5*10*0.88*10.6*13.1
610.98
7.07
4319.66
0.5*10*3.7^2*13.1
896.70
1.23
1102.93
0.5*10*0.7^2*13.1
32.10
0.23
7.38
-8130.04
作用在清污机室上总水平力:
作用在清污机室上总竖向力:
ΣG=6730KN
ΣM=34630KN·
e=B/2-ΣM/ΣG=10.6/2-34630/6730=0.15m
=6730/(10.6×
0.15/10.6)=44.35kPa
σmax=ΣG/A×
=6730/138.86×
0.15/10.6)=52.58kPa
(0.7×
25/7.1-0.5)=73.95kPa
(52.58+44.35)=48.47kPa<
]=73.95kPa
=52.58/44.35=
(二)检修工况(上游2.00,下游无水)
ΣH=896.7-32.1=864.6KN
ΣG=6730-1432.6=5297.4KN
ΣM=34630-8130.04=26499.96KN·
5297.4/864.6=1.23>
[Kc]=1.1
e=B/2-ΣM/ΣG=10.6/2-26499.96/5297.4=0.30m
=5297.4/138.86×
0.3/10.6)=31.67kPa
=5297.4/138.86×
0.3/10.6)=44.63kPa
(44.63+31.67)=38.15kPa<
=44.63/31.67=1.41<
2.1.3计算成果表
清污机室稳定计算成果表
0.15
48.47
52.58
44.35
73.95
检修期
-1.5
0.30
38.15
44.63
31.67
1.41
1.23
1.1
3上游翼墙2-2断面
3.1计算过程
(一)完建期(墙前后均无水)
1、自重
1.1压顶:
G=0.55×
25=2.75KNM=2.75×
0.93=2.56KN.m
1.2墙身一:
G=0.5×
22=44KNM=44×
0.95=41.8KN.m
1.3墙身二:
3.5×
22=77KNM=77×
1.87=144KN.m
1.4底板:
G=0.6×
25=60KNM=60×
2=120KN.m
小计:
G=183.75KNM=308.36KN.m
2、其他荷载
2.1墙后粉煤灰重一:
2.8×
15=21KNM=21×
2.6=54.6KN.m
2.2墙后粉煤灰重二:
15=52.5KNM=52.5×
2.53=132.83KN.m
2.3墙后粉煤灰重三:
G=0.8×
15=42KNM=42×
3.6=151.2KN.m
2.4墙后水平土压力:
E1=0.5×
15×
4.62×
tg2(45-30/2)=52.9KNM=52.9×
4.6/3=81.1KN.m(-)
作用在挡土墙上总水平力:
ΣH=52.9KN
作用在挡土墙上总竖向力:
ΣG=183.75+21+52.5+42=299.25KN
ΣM=308.36+54.6+132.83+151.2-81.1=565.89KN·
3、偏心距计算及地基应力验算
3.1、偏心距计算
e=B/2-ΣM/ΣG=4/2-565.89/299.25=0.11m
3.2、地基应力验算
σmin=ΣG/B×
=299.25/4×
0.11/4)=62.47kPa
σmax=ΣG/B×
=299.25/4×
0.11/4)=87.16kPa
(87.16+62.47)=74.82kPa>
]=71.5kPa
η=σmax/σmin=87.16/62.47=1.4<
4、抗滑稳定计算
299.25/52.9=1.13<
(二)运行工况(墙前:
2.4,墙后2.8)
1、自重:
G=0.2×
15=8.4KNM=8.4×
2.6=21.8KN.m
G=0.3×
18=15.12KNM=15.12×
2.6=39.3KN.m
2.3墙后粉煤灰重二:
18=63KNM=63×
2.53=159.4KN.m
2.4墙后粉煤灰重四:
18=50.4KNM=50.4×
3.6=181.4KN.m
2.5墙前水重:
G=0.7×
3.4×
10=23.8KNM=23.8×
0.35=8.33KN.m
2.6墙后水平土压力一:
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