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扬州大学水工建筑物复习资料

三大件:挡水,泄水,输水三类建筑物

水工建筑物的特点:

1工作条件复杂:水工建筑物工作条件的复杂性主要受水的作用,水的作用对水工建筑物的影响表现在以下几个方面:

由于水的作用,产生巨大的水压力,对水工建筑物的稳定和强度产生不利影响,

由于水的作用,形成波浪,冲击岸边、建筑物,产生波浪压力,对水工建筑物的稳定和强度产生不利影响,由于水位差的存在,会导致建筑物以及地基内的渗流,产生渗透压力,对水工建筑物的稳定和强度产生不利影响,渗流也可能引起建筑物及地基的渗透变形破坏,过大的渗漏量会造成水库严重的漏水。

由于水的作用,带来动水消能问题。由于水的作用,还会产生高速水流,高速水流通过建筑物时,可能出现掺气、负压、气蚀、冲击波等现象。

地震影响,水库建成后,易引起诱发性地震。

2.设计选型的独特性:地形、地质、水文、施工等条件对选定坝址、闸址、洞线、枢纽布置和水工建筑物的形式等都有极为密切的关系。具体到每一个工程都有自身的特定条件,因而水利枢纽和水工建筑物都具有一定的个别性,因而水工建筑物设计选型总是只能按各自特征进行,一般不能采用定型设计

3.施工建造的艰巨性:受自然条件制约,水工建筑物施工难度大。

首先,需要解决好施工导流,要求施工其间,在保证建筑物安全的前提下,让河水顺利下泄,这是水利工程设计和施工中的一个重要课题。其次,工程进度紧迫,截流、度汛需要枪时间、争进度,否则就要拖延工期。

第三,施工技术复杂。第四,地下、水下工程多,施工难度大;第五,交通运输比较困难,特别是高山峡谷地区更为突出。第六,工程量大,工期长。第七,水工建筑物对地基要求高。第八,水工建筑物施工受气候影响大.

4.水工建筑物兴建影响甚大:1、水工建筑物的兴建对周围环境影响较大. 1)、水工建筑物建成后,形成水库,会使周围的气温会下降。2)、大型水库建成后,会引起滑坡等现象。

2、水工建筑物的兴建,特别是大型水利枢纽的兴建,对国民经济,改善人民生活具有重要意义,对美化环境也将起到重要作用。A、水工建筑物投资巨大,对国民经济影响较大B、一旦失事后果严重.作为蓄水工程主体的坝或江河的提防,一旦失事或决口,将会给下游人民的生命财产和国家建设带来巨大的损失。

水利水电工程的分等和水工建筑物的分级:

目的:为了贯彻执行国家的经济和技术政策,达到既安全又经济的目的,应把水利水电枢纽工程按其规模、效益及其在国民经济中的重要性分等,再将枢纽中的不同建筑物按其所属工程的等别和重要性分级。级别高的建筑物,对设计及施工的要求也高,级别低的建筑物则可以适当降低。

依据:根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252-2000),将水利水电工程,根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。

重力坝

工作特点:

(一)稳定方面:重力坝是依靠本身的自重作用来维持稳定。由于自重的作用在地基与坝体接触面上产生摩擦力。坝体与地基间有时存在粘结力。这两部分组成了阻滑力,阻止坝体滑动,维持坝体稳定

(二)应力方面:在考虑重力坝应力问题时,我们是常将其视为平面应变问题来考虑,将其看成固结於地基上的悬臂梁用材料力学方法来考虑。一般情况下,用无拉应力来控制,也就

是说在坝截面不允许出现拉应力,这主要是因为圬工材料抗拉性能差,一旦出现拉应力就会引起裂缝,裂缝的产生可能使坝体渗水,甚至断裂。

稳定和无拉应力是重力坝设计时两个基本准则。

(三)荷载特点:重力坝受扬压力的作用,扬压力的作用减轻坝体铅直向下的力,对坝体稳定产生危害,同时对坝体应力影响也较大。

(四)重力坝的泄水以及施工导流比较容量解决,重力坝材料为圬工材料,耐冲,强度大,其截面较大,可允许坝顶溢流。

(五)重力坝对气候、地形、地质等条件适应性较强,抗震性能较好。

重力坝材料分区以及要求:

1区:上下游水位以上坝体表层混凝土,以抗冻性能控制。

2区:上下游水位变化区的坝体表层混凝土,以抗冻性能控制。

3区:上、下游最低水位以下坝体表层混凝土,以抗渗性能控制。

4区:坝基部位混凝土,以强度性能控制。

5区:坝体内部混凝土,以强度性能控制。

6区:有抗冲刷要求部位的混凝土(例如溢流面,泄水孔,导墙和闸墩等),以抗冲刷性能控制。

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作拱座或坝肩;位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称作拱冠梁,一般位于河谷的最深处。

稳定特点:拱坝的稳定性主要是依靠两岸拱端的反力作用。

内力特点:拱结构是一种推力结构,在外荷作用下内力主要为轴向压力,有利于发挥筑坝材料(混凝土或浆砌块石)的抗压强度,从而坝体厚度就越薄。

性能特点:拱坝坝体轻韧,弹性较好,整体性好,故抗震性能也是很高的。拱坝是一种安全性能较高的坝型。

荷载特点:拱坝坝身不设永久伸缩缝,其周边通常是固接于基岩上,因而温度变化和基岩变化对坝体应力的影响较显著,必须考虑基岩变形,并将温度荷载作为一项主要荷载。

泄洪特点:在泄洪方面,拱坝不仅可以在坝顶安全溢流,而且可以在坝身开设大孔口泄水。目前坝顶溢流或坝身孔口泄水的单宽流量已超过200m3/(s.m)

设计和施工特点:拱坝坝身单薄,体形复杂,设计和施工的难度较大,因而对筑坝材料强度、施工质量、施工技术以及施工进度等方面要求较高.

拱坝对地形和地质条件的要求

(一)对地形的要求

左右两岸对称,岸坡平顺无突变,在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支承,以保证坝体的稳定

以“厚高比”T/H来区分拱坝的厚薄程度。当T/H<0.2时,为薄拱坝;当T/H=0.2~0.35时,为中厚拱坝;当T/H>0.35时,为厚拱坝或重力拱坝。

坝址处河谷形状特征用河谷“宽高比”L/H及河谷的断面形状两个指标来表示L/H值小,说明河谷窄深,拱的刚度大,梁的刚度小,坝体所承受的荷载大部分是通过拱的作用传给两岸,因而坝体可较薄。反之,当L/H值很大时,河谷宽浅,拱作用较小,荷载大部分通过梁的作用传给地基,坝断面较厚。

在L/H<2的窄深河谷中可修建薄拱坝;

在L/H=2~3的中等宽度河谷中可修建中厚拱坝;

在L/H=3~4.5的宽河谷中多修建重力拱坝;

在L/H>4.5的宽浅河谷中,一般只宜修建重力坝或拱形重力坝。左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用,靠近底部水压强度最大,但拱跨短,因而底拱厚度仍可较薄;

U形河谷靠近底部拱的作用显著降低,大部分荷载由梁的作用来承担,故厚度较大;

梯形河谷的的情况则介于这两者之间。

(二)对地质的要求

基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性和耐风化等。

两岸坝肩的基岩必须能承受由拱端传来的巨大推力、保持稳定并不产生较大的变形。

土石坝

土坝的工作特点及设计要求:

土坝的剖面形状,一般为梯形断面。这是因为土坝主要由松散体结构(由土、砂、石)填筑而成,颗粒间联结强度小,抗剪强度小,上下游坝坡如不维持一定的坡度就可能发生坍塌现象,所以土坝剖面采用梯形断面。

稳定方面:土坝失稳形式一般坝坡滑动或坝坡连同部分地基(土基)一起滑动的剪切破坏。总之,土坝不可能发生整体滑动失稳,一般情况下都是局部稳定破坏—边坡破坏,所以在设计时必须给坝体上下游以足够的边坡来维持坝体稳定。一般情况下,上游边坡要比下游边坡缓,其原因是上游边坡长期浸于水下,土体抗剪强度下降,易失稳。

由以上分析,我们可知一般情况土坝滑坡失稳一般发生在下游,只有在游水位突然变化时,上游边坡才发生滑动失稳。

渗流问题:渗流的影响:

1、漏水现象在上下游水位差作用下,由于渗流的作用,产生漏水现象,影响水库蓄水。

易产生集中渗流的地方有:坝体与坝基(包括两岸)的结合面,坝体与混凝土建筑物的结合面。

2、渗透变形在渗透作用下,土坝坝身坝基容易发生渗透变形

渗透变形形式主要有流土与管涌。

管涌:无粘性或少粘性土体中,土颗粒被渗流逐渐冲走的现象

流土:由于渗流对土体渗透水压力的作用,使得一定范围的土体从坝体或坝基表面掀起或浮起的现象。

3、下游坝面浸水(渗流结果及下游有水)使得土体的抗剪强度降低这样易滑坡。

浸润线的概念:渗流在坝体内的自由水面叫浸润面,它与垂直于坝轴线的剖面的交线—浸润线(Infiltration Curve)。浸润线与上游边坡垂直,与上游水位相交,浸润线与下游坝面相切。切点为渗流逸出点,逸事出点高于下游水面,高于下游的距离称为逸出高度。设计土坝时应尽量采用有效的防渗排水设备。

冲刷问题:土坝是由散粒体结构材料组成,其抗剪强度小,抗冲刷能力很低,当上游坝面受到风浪作用时,将使上游坝面发生淘刷,天然雨水降到坝面后,部分渗入坝体内——降低坝体稳定性,而另一部分将沿坝坡下流而冲刷坝面,这会使坝高降低而致使发生坝顶溢流——易发生溃坝事故. 所以在设计时应保证土坝有足够的超高,另外坝面还有采取防护排水措施。

沉陷问题:还是因为土坝是由散粒体结构材料组成,颗粒与颗粒间存在孔隙,且土粒间易发生相对位移,在坝体自重及水压力的作用下,坝体坝基都会由于压缩而产生沉陷。沉陷包括坝身沉陷和坝基沉陷,皆会造成坝高不够。不均匀沉陷会引起坝体产生裂缝影响大坝运行安全,据水利部统计1000起土坝事故中,因大坝裂缝引起的事故占129起,而这其中90%以上都是由于不均匀沉降引起的。所以在设计土坝时,要注意坝顶高程问题,应使施工时的坝顶高程大于设计的坝顶高程,另为防止不均匀沉陷必须加强压实,特别注意接头处漏夯,漏压。

其它问题:1、气候问题:严寒季节,冻结膨胀融化,使坝体产生坍塌。高温干旱季节,坝坡会干裂引起坝体破坏。

2、动物打洞问题:动物(老鼠、白蚁)对土坝危害较大,动物打洞致使大坝破坏。“千里之堤,溃于蚁穴”就是讲述白蚁危害。

3、细砂液化问题:饱和细砂在振动荷载作用下易发生液化。

4、地震影响问题:地震震动——细砂液化,地震惯性力——增加坝坡坍塌可能

坝顶溢流、边坡失稳、渗流是土坝失稳三大原因,据不完全统计土坝破原因中,坝顶溢流破坏占30%,边坡坍塌25%,渗流破坏25%。

土石坝的剖面尺寸及构造

坝剖面的基本尺寸包括:坝顶高程、坝顶宽度、上下游边坡。

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坝坡:土石坝坝坡选择的原则:

在满足稳定要求的前提下,应可能采用较陡的坝坡,以减少了工程量。

上游坝坡长期处于饱和状态,同时受水库水位骤降的影响,上游坝坡应缓于下游坝坡。从坝体上部到下部,坝坡逐步防缓,以满足抗渗稳定和结构稳定性的要求

心墙坝两侧坝壳采用非粘性土料,土体颗粒的内摩擦角较大,透水性大,上下游坝坡可陡些,坝体剖面较小,但施工干扰大。

斜墙坝上游坝坡应缓于心墙坝的上游坝坡,斜墙坝施工干扰小,但斜墙易断裂渗水。

均质坝的坝体采用均匀的粘性或壤土土料,土体颗粒的内摩擦角较小,透水性小,上下游坝坡需缓些,坝体剖面较大,但施工最简单。

土石坝的组成:

土石坝一般由以下几部分组成:

坝体:坝的主体。

防渗体:控制坝体浸润线位置,保持坝体渗流稳定性。

排水设施:安全地排出坝体的渗水,加速孔隙水压力的消散,防止下游坝坡的渗透破坏。护坡:防止波浪、气温、雨水等自然现象对坝坡的危害。

反滤层:排水滤土防止土体在渗流作用下发生渗透变形

防渗体包括:1)土质防渗体

土质防渗体的结构主要有心墙和斜墙两种型式。(2)沥青混凝土防渗墙,沥青混凝土防渗墙的结构主要有心墙和斜墙两种型式。

心墙与坝体间应设过渡层以起反滤排水作用一般按反滤层设计要求设计。厚1~3m,可起到反滤的作用;缓和坝体和防渗体之间的沉陷差,有利于提高防渗体的容许渗透坡降。

排水设施:作用:将渗入坝体的水引至下游,降低浸润线位置,减小渗流量,增加坝体稳定。排水设备型式主要有:贴坡排水、棱体排水、褥垫式排水、综合排水。

护坡:作用:上游护坡防止风浪冲刷,防止动水作用。下游护坡防止暴雨冲刷,防止干裂、冻裂的作用。

反滤层:反滤层的作用:排水滤土。

在渗流出口处或进入排水体处,通常坡降较大,流速较高,土壤易于产生渗透变形,为了防止土体在渗流作用下发生渗透变形(特别是管涌),要求在排水体与坝体,排水体与地基间设反滤层。

反滤层设计的原则:

①相邻两层中颗粒较细层的颗粒不得穿过颗粒较粗层颗粒孔隙。

②各层间颗粒不得发生相对移动。

③被保护层土壤颗粒不得穿过反滤层,但允许细小颗粒(对砂性土)被渗流带走,因为只要土骨架不被破坏,就不致发生渗透变形。

④反滤层不能被堵塞,即细小颗粒能自由通过反滤层。

⑤反滤层必须耐久、稳定,在使用期内不能随时间推移和环境影响而改变材料性质。

渗流分析的方法:

(1)流体力学法(2)水力学法(3)有限单元法(4)手工绘制流网法

基本假定:

1、坝体是均质的,坝体内每点在各方向的渗透系数都是常数。

2、渗透水流为二元稳定流,属层流运动,符合达西定律

3、渗透水流是渐变的,同一等势线上各点水头是常数。

4、过水断面为平面,在同一过水断面内各点渗透坡降和流速相等。

渗流分析如何推到基本方程,怎么求浸润线方程(均质坝)请看书

渗透变形的型式:管涌,流土,接触冲刷,接触流土和接触管涌

渗透变形的防止措施可以从两个方面考虑:

(1)降低坝体的浸润线,也就减少了渗流产生的渗透坡降。(2)提高土体的抗渗能力

土石坝的稳定:

稳定分析的目的就是核算土石坝在自重、不同情况的孔隙水压力和外荷载作用下,坝坡是否保持足够的稳定性。

稳定破坏的形式:滑坡,塑流,液化

坝坡滑动的形式:

(1)曲线滑裂面:当滑裂面通过粘性土时,其形状常是上部陡下部缓的曲面,在坝体横剖面上滑动面为曲线,由于曲线近似圆弧,因而在实际计算中常用圆弧来代替。

(2)直线或折线滑裂面:滑裂面通过无粘性土时,滑裂面的形状可能是直线或折线形。当坝坡干燥或全部浸入水中时滑裂面呈直线形;当坝坡部分浸入水中时,由于水面以上与水面以下土体的抗剪强度不同,滑裂面在水面附近将发生偏折,呈折线形。

(3)复合滑裂面:当滑裂面通过性质不同的几种土料时,可能是由直线和曲线组成的复合形状滑裂面。

土石坝体各组成部分对材料的要求:具有与使用目的相适应的工程性质,土石料的工程性质在长时期内保持稳定,具有良好的压实性能.

溢洪道

正槽式溢洪道由引水渠、溢流堰(控制堰)、泄水槽、消能设施、尾水渠等组成。

泄槽的收缩段,扩散段,转弯段

1)收缩段

作用:减小挖方,一般在溢流堰下游设收缩段。产生的不利影响:水流在收缩段内产生冲击波。

2)转弯段

转弯段的作用:为了减少挖方;可直线布置时,但通过不良地质地带需转弯。

转弯引起的不利水力条件:

A、转弯处由于离心力的作用,水流向外侧集中,水面壅高,边墙则需加高。

B、由于转弯水流受边墙阻碍产生冲击波。

C、由于转弯水流流态紊乱,易产生空蚀现象。

3)扩散段

作用:降低单宽流量,便于下游消能。

产生的不利影响:布置扩散段后易使水流与边界脱离,产生负压气化现象。

消能防冲设施:底流消能,挑流消能,面流消能

水闸

水闸的定义:水闸是一种低水头的水工建筑物,兼有挡水和泄水的双重作用。它通过闸门的启闭来调节水位、控制流量。

水闸通常由上游联接段、闸室段和下游联接段三部分组成。

水闸的工作特点

稳定方面:关门挡水时,水闸上、下游较大的水头差造成较大的水平推力,使水闸有可能沿基面产生向下游的滑动。因此,水闸必须进行抗滑稳定分析,使水闸在各种工况下均满足抗滑稳定性。

防渗方面:

由于上下游水位差的作用,水将通过地基和两岸向下游渗流

破坏性水量损失产生渗透压产生渗透变形

闸基防渗设计原则:高防低排

消能防冲方面

水闸开闸泄水时,在上、下游水位差的作用下,过闸水流往往具有较大的动能,具有较强的冲刷能力而土质河床的抗冲能力较低,因此闸下冲刷是一种相当普遍的现象

过闸水流的特点水流形式复杂闸下易形成波状水跃闸下容易出现折冲水流

沉降方面

由于土基的压缩性大,抗剪强度低,在闸室的重力和外部荷载作用下,容易引起:较大的沉降,不均匀沉降

措施:因此在水闸设计时,必须合理地选择闸型、构造,闸室结构布置匀称,尽量使地基反力分布趋于均匀;安排好施工程序,重量大的结构先施工,使地基先行预压;必要时采取地基处理措施对地基进行人工加固,以减少过大的地基沉降和不均匀沉降。

孔堰流判别:

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对宽顶堰

实用堰:

一般情况下孔数取奇数,因为水闸运行时要对称开启,避免出闸水流出现折冲水流。 水闸闸室底板高程的确定

水闸底板高程确定是设计中一个关键问题,确定水闸底板高程考虑因素:水闸承担的任务、单宽流量、地基条件、基坑开挖

底板过低,↑上H 过闸单宽流量↑→q 下游消能困难

一般闸底板尽可能建在比较坚硬的土层上,当地基条件满足要求时,对于小型水闸,底板高程要定得高些。因为底板高程高,两岸连接建筑物高度则减小,两岸连接建筑物工程量减小,此时闸孔总宽度增加,闸室工程量增加。在小型工程中两岸连接建筑物占整个工程量比重较大,所以底板定高些可减小总工程量。

对大中型工程底板高程要求得低些。因为底板高程高,两岸连接建筑物高度减小这部分工程量下降,但闸孔宽度增加,闸室工程量增加,且防渗防冲的保护范围增加。在大中型工程中,闸室工程量占主要部分,所以降低底板高程可减小总工程量,但底板不能定得太低,否则基坑开挖困难,闸门高度增高,启闭设备增大。

所以确定底板高程要综合考虑进行经济比较。

一般拦河闸底板高程与河底同高。

水闸的消能防冲设计

消能防冲设计条件的确定:目前水闸设计时消能防冲设计条件选择原则是:以单宽能量 H q E w ?=γ 为最大时的水位流量组合作为设计条件。w γ—水容重,H ?—上下游水位差,q —水流单宽流量。

对不同地区的水闸采用不同的设计条件选择原则:对于山区水库泄洪闸,上下游水位差较大,下游水深小,泄流不受下游水位影响出流为自由出流状态,最大落差时出现最大流量,故此时采用的闸门全开通过最大流量时水位流量组合作为消能防冲设计条件。

对于平原地区水闸,出流形式和下游流态很复杂,从自由流到淹没流都会发生最大流量时下游水位最高,此时单宽能量不一定最大,一般在中等流量大落差情况下出现最大单宽能量,这时以过闸流单宽能量最大时的水位流量组合为设计条件。

这里所讲的中等流量约等于最大流量的3

1~21 , 而大落差的数值需根据具体情况而定。

平原地区水闸由于上下游水位差小,下游水深大,加之河床土抗冲能力较小,所以在水闸无法采用挑流消能。水闸下游水位变化较大(下游水位随泄流量变化),一般难以产生面流式水跃,故而闸下无法采用面流消能。所以水闸消能只能采用底流消能。

注意:消力池和海漫原理有何不同,对材料有何要求

海漫的消能方式与消力池消能方式不同,海漫不是依靠水流旋滚来消能,而是促使水流速度逐渐衰减并改变流速分布,使海漫末端流速沿水深分布接近河道流速分布。

海漫

闸下水流产生水跃后,即经过了消力泄后,虽然已消降了大部分能量,但仍有较大的余能,底部流速还较大而且脉动剧烈,仍会造成对河床及河岸的冲刷。此外,由于过闸水流前沿比天然河道窄,流量集中,所以对下游河床冲刷不可避免,因此在消力池护坦末端设海漫及防冲槽以进一步消能。

海漫材料应粗糙、具有一定的柔性,同时为使渗透水流自由排水,降低可能存在的扬压力以增加海漫的稳定性,海漫应具有一定透水性,其下设垫层,垫层按反滤层设计。

地下轮廓线:上游铺盖、板桩及水闸底板等不透水部分与地基的接触线,是闸基渗流的第一条流线,亦称地下轮廓线,其长度称为闸基防渗长度。

闸基渗流计算:

改进阻力系数法 ,流网法,直线法

改进阻力系数法是在阻力系数法的基础上发展起来的,这两种方法的基本原理非常相似。主要区别是改进阻力系数法的渗流区划分比阻力系数法多,在进出口局部修正方面考虑得更详细些。因此,改进阻力系数是一种精度较高的近似计算方法

提高闸室稳定性措施:

适当将闸门向闸室下游一端移动布置,或将底板向上 游端适当加长,充分利用闸室水重.2)改变闸室结构尺寸,增加自身重量。3)加深底板上下游端的齿墙深度。更多地利用底板以下的地基土的重量。4)改变闸下防渗排水措施,降低闸底板的扬压力。5)设置钢筋混凝土拉锚铺盖作为阻滑板。利用铺盖的自重和铺盖上下游水位压差来增加铺盖的阻滑力。将铺盖 作为阻滑板时,闸室的抗滑稳定安全系数为:][c c K P S W f K ≥∑+∑=

必须在满足 0.1>=∑∑=P W f K c 时才能利用混凝土铺盖作阻滑板,即阻滑板只能作为补充安全之用 闸室底板结构计算

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???弹性地基梁法反力直线法、截面法

荷载组合法倒置梁法 砂土地基及粘性土地砂土地基只适用小型工程5.05.0>≤r r D D 倒置梁法

假定:地基反力沿闸室纵向(顺流向)呈直线分布,垂直流向呈均匀分布。

荷载组合法(反力直线法、截面法)

假定地基反力在顺流向呈直线分布,垂直流向呈均匀分布,并在垂直流向截单位宽度为脱离体,进行荷载分析和内力计算。

弹性地基梁法

按弹性地基梁法分析水闸底板为内力时,应考虑可压缩层厚度与半梁长之比值的影响。

一般所讲的弹性地基梁法即指的是郭氏法,即把地基视为半元限连续弹性体,梁受外荷作用发生弯曲变形时,地基受压沉陷而梁在和地基紧密接触变形一致,同时梁在荷载和地基反力作用下仍继续平衡。

不平衡剪力:闸底板在顺水流方向,其上部结构有突变,而底板下的地基反力分布呈连续分布,单宽板条上下的荷载不平衡,则板条两侧有不平衡剪力存在,(如作用有连续分布荷载的简支梁,梁任意一段上的外力是不平衡,依靠截面两侧的不平衡剪力维持平衡。)板条两侧不平衡剪力由闸墩和底板共同承担。

边荷载分布、大小:边荷载分布一般为均匀分布、梯形分布、三角形分布。

当计算梁段侧为另一闸孔段时,则此时边荷载为均布分布,其大小为该闸孔段地基反力。当计算梁段侧为填上时,则此时边荷载为梯形或三角形分布,其大小为填土重,此时还需考虑因土压力引起的力偶

边荷载影响计算方法:将边荷载化成集中力,根据集中力查边荷载计算表:以计算闸段中心为原点,在L~2L范围内分为10等分,每等分作为一集中力其大小为P=0.1qL,作用各等分的中心,在2L-3L范围内分为5等分,每等分作为集中力其大小为P=0.2qL,作用于各等分中心,这样每侧边荷载即有15个集中力组成,根据其位置查郭氏表得内力系数后叠加,如有力偶作为一单独边荷载考虑.

两岸连接建筑物:两岸连接建筑物的布置形式有上下游翼墙,边墩或岸墙

上游翼墙的功能是挡土、平顺引导水流,与铺盖共同承担防渗的作用。

下游翼墙的功能是挡土、引导出闸水流沿翼墙均匀扩散。

边墩的布置形式有

边墩挡土:适用于地基坚实,高度不大的水闸,边墩承受迎水面的水压力,背水面的土压力和渗透压力。

边墩不挡土,墩后设置岸墙,岸墙为轻型结构。在地基软弱、闸身较高的情况下,边墩直接挡土,边墩与闸身所受的荷载相差悬殊,可能产生较大的不均匀沉降。采用边墩不挡土,墩后设置岸墙的结构形式,边墩只支承闸门及上部结构重量,背水面的土压力和渗透压力由岸墙承担。

边墩部分挡土,墩后设置垂直于边墩的防渗刺墙。

挡土墙结构有重力式、悬臂式、扶壁式、空箱式、连拱空箱式。

船闸

船闸是为船舶克服水道落差而设置的一种结构简单、使用方便的通航建筑物,船闸一般由上、下闸首、闸室、上下游引航道组成。

船闸工作原理:

假定船舶从下游驶向上游,闸室内水位与下游水位齐平,下闸门开启,上闸门及上游输水阀门关闭。

首先将船舶从下游引航道内驶向闸室,关闭下闸门及下游输水阀门,然后打开上游输水阀门给闸室灌水,等闸室内水位与下游水位齐平后,打开上闸门,船舶驶出闸室,而进入上游引航道。

从上游驶向下游其过闸程与此相反。

船闸基本尺寸:主要指闸室在有效长度、有效宽度及闸槛上最小水深。

船只过闸时间:过闸方式:单向过闸,船只从上(下)游向下(上)游过闸双向过闸,一次灌水泄水时间内船只从上游到下游,从下游到上游,两方向依次交替过闸。

单向过闸时间:4321124t t t t T +++= 双向过闸时间:/4

3/2122224t t t t T +++= 船闸的防渗:

上闸首防渗布置由船闸闸室检修情况,此时上游水位与闸室水位差最大.

下闸首防渗布置由船闸闸室检修与正向运行两种情况控制。船闸闸室检修情况:闸室的水位为零,渗流由下游渗向闸室正向运行情况:闸室水位为上游水位,渗流由闸室渗向下游。 闸室墙防渗布置由船闸闸室检修与正向运行两种情况控制。船闸闸室检修情况:闸室水位为零,渗流由墙后渗向闸室。正向运行情况:闸室水位为上游水位,渗流由闸室渗向墙后。不透水闸室则整个船闸为一个挡水建筑物,防渗布置类似水闸。