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` 1 計 算 書 項目名稱：黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程 設(shè)計階段：施工階段 審 核 日期 校 核 日期 計 算 日期 中山市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司 2006 年 12 月 ` 2 目 錄 1 基本資料 .3 1.1 結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù) .3 1.2 安全系數(shù) .4 1.3 計算采用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) 4 1.4 風(fēng)浪計算要素 .4 1.5 地質(zhì)資料 .5 1.6 地震設(shè)防烈度 .5 2 基本尺寸的擬定及復(fù)核 .5 2.1 抗?jié)B計算 .5 2.1.1 滲徑復(fù)核 .5 2.1.2 滲流計算 .6 2.1.3 濾層設(shè)計 .6 2.1.4 防滲帷幕及排水孔設(shè)計 .6 2.1.5 永久縫止水設(shè)計 .7 2.2 浪壓力及閘頂高程計算 .7 2.2.1 設(shè)計荷載情況 .7 2.2 啟閉室 .8 2.3 閘室穩(wěn)定計算 .8 2.4.1 完建情況 .8 2.4.2 設(shè)計洪水位情況 .8 2.4.3 正常洪水位 +地震情況 .9 2.4.4 結(jié)論 .9 3.水閘過流能力計算及水閘寬度擬定 9 3.1 內(nèi)河涌過流能力計算 .9 3.2 水閘消能計算 .11 4 擋土墻穩(wěn)定計算 .12 4.1 擋墻計算工況 .12 4.2 擋墻計算 .12 4.3 結(jié)論 .12 5 樁基礎(chǔ)計算 .13 5.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁方案 .13 5.1.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁承載力計算 .13 5.1.2 砼預(yù)應(yīng)力樁樁頂?shù)牡装宓氖軟_切承載力計算 .15 5.2 松木樁方 案 .15 3 附表 1 水閘閘室箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計計算稿 附表 2 水閘前后段 U 型槽結(jié)構(gòu)設(shè)計計算稿 附表 3 水閘內(nèi)、外河側(cè)懸臂式岸墻穩(wěn)定計算稿 附表 4 水閘閘室穩(wěn)定計算表 附表 5 水閘樁基礎(chǔ)處理計算表 附表 6 水閘滲流穩(wěn)定計算表 4 1 基本資料 1.1 結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù) 烏珠水閘形式采用開敞式，結(jié)構(gòu)采用砼整體箱涵式結(jié)構(gòu)。水閘為單孔，凈寬 3m， 閘底板面高程-1.75m，底板厚 0.65m,側(cè)墻厚 0.65m, 閘室長 15m，閘室后段設(shè) 8.0m 寬 交通橋,交通橋橋板采用 C25 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。 水閘按 50 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，建筑物級別為 3 級。 根據(jù)水閘和河道的運行工況，對水閘的各種最不利運行工況確定如下： （1）外江設(shè)計洪（潮）水位 2.88m 外江可能的最高設(shè)計潮水位，此時閘頂高程不漫頂，向內(nèi)涌穩(wěn)定計算時的最不利 水位，此時遭遇正常蓄水位 0.00m。 （2）外江控制平均低水位 0.50 正常排洪情況下外江遭遇的計算水位，消能計算時的最不利情況，考慮到 0.3m 的過閘損失，此時內(nèi)涌水位為 0.80m。 （3）外江設(shè)計低水位 0.00m 正常運行情況下外江遭遇的最不利計算水位，向外江穩(wěn)定計算時的最不利水位， 此時內(nèi)涌水位為 1.00m。 （4）排澇外江設(shè)計水位 1.00m 內(nèi)涌設(shè)計洪水情況下外江遭遇多年平均高潮水位，此水位影響水閘的泄流能力， 此時水閘閘室整體承受最大水壓力，水閘基礎(chǔ)平均基底應(yīng)力情況。 5 水閘特征水位表 工程任務(wù) 特征指標(biāo) 水位值（m） 備注 閘外設(shè)計洪潮水位 2.88 擋水 閘內(nèi)水位 0.00 此水位向內(nèi)穩(wěn)定最不 利 閘內(nèi)河涌水位 2.20 閘外低潮平均水位 1.00 此水位消能最不利 排洪 外江頂托時最高排洪水位 1.90 此水位平均應(yīng)力最不 利 1.2 安全系數(shù) 根據(jù)水閘設(shè)計規(guī)范：3 級水閘基底面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值〔kc〕和基底應(yīng)力 最大值與最小值之比 η 的允許值見下表。 荷載組合 抗滑安全系數(shù)〔kc〕 閘室基底應(yīng)力最大值與 最小值之比的允許值 η蓄水工況 1.25 1.5 完建工況 1.10 2.0 基 本 組 合 設(shè)計擋潮 1.25 1.5 特 殊 組 合 正常擋潮＋地震 1.05 2.0 1.3 計算采用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) （1） 《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》DL 5077-1997 （2） 《水閘設(shè)計規(guī)范》SL 265-2001 （3） 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 SL/T 191-96 （4） 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 GBJ 11-89 1.4 風(fēng)浪計算要素 計算風(fēng)速根據(jù)廣東省水利廳 2003 年 7 月編制的《中山市水利工程防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)》 中“相應(yīng)年最高潮位日的最大風(fēng)速計算成果表”查得為 V=21m/s(P=2%)。 吹程在 1：1000 實測地形圖上量得 D=200 m; 閘前平均水深 Hm=5.80m 6 1.5 地質(zhì)資料 采用《中山市黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程巖土工程勘察報告》 ，因鉆孔 ZK1 和 ZK2 位于閘室兩側(cè)位置，經(jīng)比較采用 ZK1 鉆孔地質(zhì)資料。各層土層的設(shè)計參數(shù)如下： 樁基設(shè)計參數(shù)建議表 鉆(沖)孔樁極限端阻力 標(biāo)準(zhǔn)值 qpk(kPa) 樁入土深度(m) 層序號 巖土層名稱 土(巖)層 容許承載力 f (kPa) 鉆(沖)孔樁樁 周土(巖)極限 摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qsik(kPa) ≤ 15 ＞ 30 〈2-1〉 淤泥質(zhì)土 70. 8 （2-2） 淤泥 60 4 〈2-3〉 淤泥質(zhì)土 70 8 〈3〉 粘土 230 26 500 700 〈4-1〉 粗砂 800 80 800 1000 〈4-2〉 砂質(zhì)粘性土 1500 130 1200 1600 1.6 地震設(shè)防烈度 根據(jù)《廣東省地震烈度區(qū)劃圖》 ，中山市屬 7 度地震基本烈度地區(qū)，故烏珠水閘工 程地震烈度為 7 度。 2 基本尺寸的擬定及復(fù)核 2.1 抗?jié)B計算 2.1.1 滲徑復(fù)核 按圖擬定的水閘底板尺寸，根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001 第 4.3.2 條表 4.3.2,水閘閘基為淤泥，滲徑系數(shù)取 C=9 則： 設(shè) 計 水 位 下 要 求 滲 徑 長 度 ：L=C△ H=9×2.88=25.92m 實 際 滲 徑 長 度 ： Ls ＝ 0.5+0.6+5.8+0.6+0.5+0.7+0.7+12.2+0.7+0.7+4＝ 27m 7 ∴L s〉L ∴滿足滲透穩(wěn)定要求。 2.1.2 滲流穩(wěn)定計算 水閘的滲流計算采用改進阻力系數(shù)法進行計算。 1.各段的水頭損失值 各段的水頭損失值按照下式計算: 式中:h i-----各分段水頭損失值(m); ξi-----計算水頭 n-----總分段數(shù) x-----計算點與出逸點之間的滲徑 分別計算各段的水頭損失得結(jié)果見滲透壓力計算 excel 表. 2.抗?jié)B穩(wěn)定性運行驗算 滲流坡降值：J=H/L=2.88/26=0.111 ∵根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001 第 6.0.4 條取地基水平段和出口段允許滲流 坡降值分別為 0.08 和 0.26。 ∴水閘閘基抗?jié)B穩(wěn)定滿足要求 水閘蓄水后，水流不僅通過地基向下游滲透，而且將繞過兩岸的連接建筑物向下 游滲透。 因此兩岸連接建筑物也必須做相同長度的防滲措施，對兩側(cè)的填方土料必須 按照防滲土料的要求選擇。 2.1.3 濾層設(shè)計 水 閘 閘 室 底 板 底 部 設(shè) 100厚 C15砼 墊 層 外 ， 不 設(shè) 專 門 的 濾 層。 內(nèi) 涌 U型 槽 設(shè) 反 濾 層 ， 從 下 至 上 依 次 為 反 濾 土 工 布 一 層 、 中 粗 砂150mm和 碎 石 150mm。 2.1.4 防滲帷幕及排水孔設(shè)計 根據(jù)地質(zhì)資料，該閘址處的地基為淤泥和考慮到水閘閘址處交通條件，閘室基礎(chǔ) 處理采用 Φ400AB 型砼預(yù)應(yīng)力管樁，不設(shè)專門的防滲措施,兩端設(shè)齒墻不設(shè)排水孔。內(nèi) 河涌 U 型槽中設(shè)置 PVC 排水管，按梅花型布置，縱橫間距均為 1m。 ni1iiHh???＝ξ ξ 8 2.1.5 永久縫止水設(shè)計 根 據(jù) 工 程 實 際 ,永 久 縫 采 用 塑 料 止 水 接 縫 板 并 設(shè) 止 水 銅 片 ， 塑 料 止 水 接 縫 板 滿 足 行 業(yè) 的 有 關(guān) 質(zhì) 量 要 求 。 2.2 閘頂高程 2.2.1 風(fēng)浪要素 采用《水閘設(shè)計規(guī)范》推薦的蒲田試驗站公式計算風(fēng)浪要素：設(shè)計工況的設(shè)計潮 水 位 為 h0=2.88m， 相 應(yīng) 設(shè) 計 最 大 風(fēng) 速 為 V0=21m/s； 風(fēng) 區(qū) 長 度 取 200m。 風(fēng) 區(qū) 內(nèi) 的 平 均 水 深 取 Hm＝ 5.8m； 2.2.1 閘頂高程確定 閘頂高程按《水閘設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)公式進行計算。 AhZzp??0 }])(7.0[13.8.{])(7.[13. 7.0245.7.0220 vgHthDtvgHtvgh mmm5.020)(9.vhTmm? mmLHtg?pzcth2? 式中：Z—閘頂高程（m） ； h0—計算潮水位（m） ； A—安全超高（m） ； hm—平均波高（m） ； v0計算風(fēng)速（m/s） ； D—風(fēng)區(qū)長度（m） ； Hm—風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水深（m） ； Tm—平均波周期（s） ； 9 Lm—平均波周長（m） ； H—閘深水深（m） ； hp—相應(yīng)于波列累積頻率 p 的波高（m） ； hz—波浪中心線超出計算水位的高度（m） 。 具體計算如表： 閘頂高程計算表 序號 項目名稱 單位 設(shè)計工況 一、 波浪要素計算 1 計算風(fēng)速 v0 m/s 21 2 風(fēng)區(qū)長度 D m 200 3 風(fēng)區(qū)平均水深 Hm m 5.80 4 閘前水深 H m 5.28 5 重力加速度 g m/s2 9.81 6 平均波高 hm m 0.16 7 平均波周期 Tm s 1.76 8 假定平均波長 L m 12.55 9 計算平均波長 Lm m 4.78 二、 波高計算 1 水閘級別 3 2 波列累積頻率 5% 3 hm/Hm 0.03 4 hp/hm 1.93 5 累積頻率 p=5%的波高 hp=hp/hm*hm m 0.30 6 波浪中心線超出設(shè)計水位的高度 hz m 0.06 三、 閘頂高程計算 1 設(shè)計洪(潮) 水位 (P=2%)/歷史最高水 位 m 2.88 2 安全加高 A（m） m 0.4 3 計算閘頂超高 y=hp+hz+A m 0.76 4 計算閘頂高程 m 3.64 根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001 第 4.2.4 條規(guī)定，擋水時，水閘閘頂高程不應(yīng) 低于正常水位（或最高擋水位）加波浪計算高度與相應(yīng)安全超高之和；位于防洪（擋 10 潮）堤上的水閘，其閘頂高程不得低于防洪（擋潮）堤堤頂高程。另外根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用?的生產(chǎn)生活要求,則本次設(shè)計的閘室頂高程取 4.40m。 2.2 啟閉室 初定閘門頂超高為 0.37m，則閘門頂高程=2.88+0.37=3.25m，閘門=3.25+1.75=5m, 則啟閉工作平臺頂面高程為 11.40m。 2.3 閘室穩(wěn)定計算 閘 室 穩(wěn) 定 計 算 采 用 Excel電 子 表 格 進 行 計 算 。 對于砼預(yù)制管樁地基，在各種荷載組合工況 下，基底應(yīng)力穩(wěn)定計算應(yīng)滿足下列要求： 在各種計算情況下： P≤〔P〕 Pmax≤1.2〔P〕 基本組合 η ≤1.5 特殊組合 η ≤2.0 2.4.1 完建情況 水閘初建成尚未放水時。 按各部分荷載對閘底板形心軸（垂直水流方向）產(chǎn)生的彎矩計算，詳見表，計算 結(jié)果顯示，該荷載組合情況下閘室滿足穩(wěn)定要求。 2.4.2 設(shè)計洪水位情況 水閘建成放水后，遇設(shè)計洪水位 2.88 相應(yīng)水位 0.00m。 按各部分荷載對閘底板形心軸（垂直水流方向）產(chǎn)生的彎矩計算，詳見表，計算 結(jié)果顯示，該荷載組合情況下閘室滿足穩(wěn)定要求。 2.4.3 正常洪水位+地震情況 水閘建成放水后，遇外江正常水位 1.50 相應(yīng)內(nèi)涌水位 0.00m 時，遭遇地震情況。 此時地震慣性力代表值根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》SL-97 規(guī)定，采用進行擬靜力 法計算。 根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》 （SL-203-97）第 4.1.1 條:一般情況, 水工建筑 物可只考慮水平向地震作用；第 4.2.1 條：一般情況下，水工建筑物抗震計算應(yīng)考慮 的地震作用力：建筑物自重和其上的荷重所產(chǎn)生的地震慣性力、地震動土壓力、水平 向地震動水壓力（考慮到在正常運行期閘門全開，故在計算時不予考慮） 沿建筑物高度作用于各質(zhì)點的水平向地震慣性力代表值： 11 F=ahξG Eiai/g ; 式中：a h——與設(shè)計烈度相對應(yīng)的水平向設(shè)計地震加速度代表值，取 0.1 g； ξ——地震作用效應(yīng)折減系數(shù),取 0.25; GEi——集中在質(zhì)點 i 的重力作用代表值； ai——質(zhì)點 i 的動態(tài)分布系數(shù)； g——重力加速度。 按各部分荷載對閘底板形心軸（垂直水流方向）產(chǎn)生的彎矩計算，詳見 EXCEL 計 算表格，計算結(jié)果顯示，該荷載組合情況下閘室滿足穩(wěn)定要求。 2.4.4 結(jié)論 上述計算結(jié)果顯示，閘室在各種荷載組合工況下均滿足穩(wěn)定要求，但地基應(yīng)力均 大于淤泥層地基承載力，不滿足地基承載力要求，應(yīng)進行地基處理，詳見樁基礎(chǔ)計算 相關(guān)內(nèi)容。 3.水閘過流能力計算及水閘寬度擬定 3.1 內(nèi)河涌過流能力計算 水閘設(shè)計排水標(biāo)準(zhǔn)為 10 年一遇最大 24 小時暴雨產(chǎn)生的洪峰流量遇外江平均高潮位可 以及時排出。閘內(nèi)最高控制水位為 2.20m（珠基） 。水閘過流按平底閘，高淹沒堰流計 算,具體計算見下表： 式中各符號的含義及計算過程見表。 內(nèi)河涌水力計算 序號 項目 單位 計算 備注 1 設(shè)計水深 h m 2.2 2 渠底寬 m 16 3 邊坡系數(shù) m 0.5 4 過水?dāng)嗝婷娣e A= bh+mh2 m2 37.62 5 濕周 X=b+2h(1+m2)0.5 m 20.92 6 水力半徑 R=A/X m 1.80 7 渠道糙率 n 0.03 12 8 謝才系數(shù) C=R1/6/n m1/2/s 36.76 9 比降 I 0.01% 10 水面寬度 m 18.2 11 流速 v=C(Ri)0.5 m/s 0.49 12 計算流量 Q=Av m3/s 18.54 由內(nèi)河涌過流能力驗算水閘的過流能力。 水閘過流能力計算 序號 符號 項目名稱 單位 計算 備注 1 Q 設(shè)計流量 m3/s 18.54 2 B0 閘孔總凈寬 m 3 3 B 上游河道總寬 m 16 4 H 上游堰上水深 m 2.95 5 Δh 上下游水位差 m 0.3 6 hs 下游堰上水深 m 2.65 7 v0 上游行近流速 v0=Q/HB m/s 0.39 8 H0 堰上總水頭 H0=H+v02/2g m 2.96 9 hs/H0 淹沒度判別 0.96 10 μ 0 綜合流量系數(shù) 0.973 11 Q' 計算流量 Q'=μ 0hsB0(2g(H0-hs))1/2 m3/s 19.01 經(jīng)計算， 圍內(nèi)遇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為 10 年一遇最大 24 小時暴雨時，產(chǎn)生的洪峰流量遇外 江平均高潮位時可以由本水閘及時排出。且水閘總凈寬與內(nèi)河涌之比為 0.57 也在合理 范圍之內(nèi)，故水閘總凈寬取 3.0m 是合理可行的。 3.2 水閘消能計算 1.消力池計算 由于水閘的主要功能為排澇兼顧擋水,考慮到內(nèi)河涌涌容比較小且堤內(nèi)的用水量 比較小,在取水時水閘內(nèi)外側(cè)水頭差比較小,因此消能設(shè)施的設(shè)置主要是由排澇工況決 定的.消能計算分別用 和式 0203 ?????gqhTcc 13 計算。式中： )18(232“ ???ccghqh? q—過閘單寬流量(m 2/s)。 α—水流動能校正系數(shù)，取 1.0。 φ—流速系數(shù)，取 0.95。 hc—收縮水深(m)。 hc′′—躍后水深(m)。 T0—由底板算起的總勢能。 計算結(jié)果如下： 由計算結(jié)果得水閘在泄流時產(chǎn)生不必修建消力池,考慮到水閘的閘基為淤泥的允 許流速較低和水閘的上下游連接,因此在水閘上下游分別布置 6m 長鋼筋砼 U 型槽。 2.海漫長度計算 由于水閘外江河床為淤泥，排澇時水流經(jīng) U 型槽消能后可能對河床造成沖刷。因 此還需設(shè)置海漫，其長度按《水閘設(shè)計規(guī)范》中式 計算，式中： 'HqKLsp?? Lp—海漫長度(m)。 Ks—海漫長度計算系數(shù)，按規(guī)范取 10。 qs—水閘下游的單寬流量(m 2/s)。 ΔH /—閘孔泄水時的上下游水位差(m)。 由此計算得時 Lp=12.4m。 （取 Lp＝13m 即：水閘內(nèi)外江側(cè)采用鋼筋砼 U 型槽長為 6m 長，外河再設(shè)置 10m 長拋石護底）外河側(cè)海漫長度滿足要求。 3.海 漫 末 端 河 床 的 沖 刷 深 度 按 《水閘設(shè)計規(guī)范》中式 進 行 計 算 ，mmhvqd??][1.0 式 中 ： qm—海 漫 末 端 的 單 寬 流 量 (m2/s)。 q(m2/s) 閘內(nèi)水位 （m） 閘外水位 （m） hc（m） hc′′（m ） hs′（m） 是否修建 消能設(shè)施 6.33 2.20 1.90 1.32 1.55 3.65 否 14 [v0]—河 床 土 質(zhì) 允 許 不 沖 流 速 （ m/s） ， 由 水 力 學(xué) 得 [v0]=0.60m/s。 hm—海 漫 末 端 河 床 水 深 （ m） 。 將 各 數(shù) 值 代 入 上 式 得 dm=-0.13m， 故 不 需 要 設(shè) 置 防 沖 槽 。 4 擋土墻穩(wěn)定計算 4.1 擋墻計算工況 1.外江懸臂式擋土墻計算工況： （1）非常工況：完建期擋墻內(nèi)外側(cè)水位均為-1.75m； （2）設(shè)計工況一：水位驟降期擋墻內(nèi)側(cè)水位為 1.5m，擋墻外側(cè)水位為 1.0m； 2.內(nèi)江懸臂式擋土墻計算工況： （1）非常工況：完建期擋墻內(nèi)外側(cè)水位均為-1.75m； （2）設(shè)計工況一：水位驟降期擋墻內(nèi)側(cè)水位為 1.0m，擋墻外側(cè)水 0.50m 4.2 擋墻計算 懸臂式擋土墻的結(jié)構(gòu)計算，采用《北京理正軟件》進行計算,計算結(jié)果另附。 4.3 結(jié)論 上述計算結(jié)果顯示，擋土墻在各種荷載組合工況下均滿足穩(wěn)定要求，但地基應(yīng)力 最大值大于淤泥層地基承載力，不滿足地基承載力要求，應(yīng)進行地基處理，擬采用松 樁基礎(chǔ)，并假定地基復(fù)核地基承載力為 65kPa。 5 樁基礎(chǔ)計算 5.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁方案 由前面穩(wěn)定計算結(jié)果可知，在各種荷載組合下，閘室底板地基應(yīng)力均大于淤泥層 地基承載力（f=40.0kpa） ，故需進行地基處理，以提高地基承載力，滿足閘室上部荷 載要求。 15 根據(jù)《中山市黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程巖土工程勘察報告》 ，結(jié)合重建水閘 位置，以 ZK1 孔為計算孔，采用 C 直徑為 400mmAB 型砼預(yù)應(yīng)力管樁，樁基布置形式按 矩形布置，共 2 行 8 列共計 16 根；對于閘室前后連接的 U 型槽為防止與閘室產(chǎn)生過大 沉降差，分別布設(shè) 2 行 4 列直徑為 400mmAB 型砼預(yù)應(yīng)力管樁，共計 16 根。 5.1.1 砼預(yù)應(yīng)力管樁承載力計算 1、單樁豎向承載力計算 各樁豎向設(shè)計值按下式計算： 2NMyiin??? N—閘室底板底面總豎向力(KN) M—閘室底板底面總力矩(KN·m) Ni—第 i 根樁所受的豎向承載力(KN) n—樁的總根數(shù) yi—第 i 根樁軸線距樁基重心的距離 m -各樁軸線至樁基重心距離的平方的代數(shù)和,m 22y? 則由前面穩(wěn)定計算得知完建期水閘基底應(yīng)力最大，故按完建期工況下計算單樁豎 向力設(shè)計值。布置樁 2×8=16 根，經(jīng)計算單樁最大設(shè)計值為 82.32KN。 按端承加摩擦型樁進行樁設(shè)計，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 中的公式計 算復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值，計算公式為： Ra=u∑q siali+qpaAp 式中 Ra—單樁豎向承載力特征值,kN; up—樁身周長，m; qsia—第 i 層土的樁側(cè)阻力特征值，kPa; li—樁穿越第 i 層土的厚度，m。 qpa—極端阻力特征值，kPa; Ap—樁端面積，m 2; 經(jīng)計算，樁長 18m，單樁豎向承載力設(shè)計值為 46.90KN,滿足要求（詳見 EXCEL 計 16 算表格） 。 2、單樁水平向承載力計算 根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 第 5.4.2.5 條計算單樁豎向承載力設(shè)計值， 計算公式為： a0x 3h???EIR＝ 式中 EI—樁身抗彎剛度 χ 0a—樁頂容許水平位移 ν x—樁頂水平位移系數(shù) 將樁長 18m 代入得將各參數(shù)代入計算（詳下表） 項次 樁基水平承載力計算 單位 結(jié)果 1 樁身混凝土 6 性模量 E0 kPa 36000000.00 2 樁身截面慣性矩 I0 m4 0.00125 3 樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù) m kN/m4 2000.00 4 樁身的計算寬度 b0 m 0.99 5 樁的水平變形系數(shù) α 0.349 6 樁頂允許水平位移 X0a m 0.005 7 樁頂水平位移系數(shù) ν x 1.175 8 單樁水平承載力特征值 Rh kN 69.31 15 單樁水平作用力設(shè)計值 H kN 98.12 16 H≤R h 滿足 5.1.2 砼預(yù)應(yīng)力樁樁頂?shù)牡装宓氖軟_切承載力計算 根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 第 5.6.6.2 條計算樁基水平向承載力設(shè)計值， ， 計算公式為： γ 0Fl≤αf tumh0 Fl＝F-∑Q i 2.7???＝ 式中 17 Fl—作用于沖切破壞錐體上的沖切力設(shè)計值,kN; fl—承臺混凝土抗拉強度設(shè)計值,kPa; um—沖切破壞錐體上一半有效高度處的周長,m; h0—沖切破壞錐體的有效高度,m; α—沖切系數(shù); λ—沖切比; Fl—作用于柱（墻）底的豎向荷載設(shè)計值,kN; ∑Q i—作用于沖切破壞錐體范圍內(nèi)各基樁的凈反力設(shè)計值之和，kN; 考慮到水閘和 U 型槽的樁基小部分樁截面作用在閘墩和 U 型槽側(cè)墻上（荷載主要 集中在其上或通過其傳遞） ，故不需要進行底板的受沖切驗算。 5.2 松木樁方案 由前面穩(wěn)定計算結(jié)果可知，在各種荷載組合下，擋墻底板地基應(yīng)力均大于淤泥層 地基承載力（f=40.0kpa） ，故需進行地基處理，以提高地基承載力，滿足擋墻上部荷 載要求。 根據(jù)《中山市黃圃鎮(zhèn)三鄉(xiāng)圍烏珠水閘重建工程巖土工程勘察報告》 ，結(jié)合水閘位置， 以 ZK1 孔為主，采用松木樁，尾徑不少于 80mm，長 5.0m。 （1）單樁豎向承載力計算 按摩擦型樁進行設(shè)計，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94 第 5.2.8 條計算單樁 豎向承載力設(shè)計值： Ra=u∑q siali 式中 Ra—單樁豎向承載力特征值,kN; u—樁身周長，m; qsi—極側(cè)第 i 層土的極限側(cè)阻力代表值，kpa; li—樁穿越第 i 層土的厚度，m。 將各參數(shù)代入計算得 Q=0.08*3.14*5*6=7.54kN （2） 復(fù)合地基承載力計算 由于松木樁間距為 0.5m,故每平方米上布設(shè) 4 根松木樁,對松木樁的承載力和地基 18 允許承載力進行相加得復(fù)合地基承載力 R=40+4*7.54＝70.16kPa。故取 R＝70kPa，滿 足理正擋墻計算中假定的地基承載力 60kPa 要求。 附表一： ------------------------------------------------------------------- 1.計算項目: 閘室箱涵結(jié)構(gòu)計算 ------------------------------------------------------------------- [ 計算條件 ] 19 縱筋級別: HRB335 箍筋級別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計算時 as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 20 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002 [ 計算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號: 1 --------- 1.000 工況號: 2 --------- 1.000 工況號: 3 --------- 1.000 工況號: 4 --------- 1.000 工況號: 5 --------- 1.000 工況號: 6 --------- 1.000 工況號: 7 --------- 1.000 工況號: 8 --------- 1.000 工況號: 9 --------- 1.000 工況號: 10 --------- 1.000 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 1 起點號 2 終點號 1 寬 1000 高650 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (34050.0 31300.0) (30400.0 31300.0) 位移 x(mm): 0.000 -0.000 -0.000 位移 y(mm): -0.000 0.115 -0.000 彎矩 (kN-m): -82.074 69.369 -82.009 剪力 (kN): 165.947 0.018 -165.911 軸力 (kN): 0.000 0.000 0.000 上部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 下部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 箍 筋(mm2): 435.4 435.4 435.4 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 2 起點號 1 終點號 3 寬 1000 高650 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (30400.0 31300.0) (30400.0 37550.0) 位移 x(mm): -0.000 0.026 0.004 位移 y(mm): -0.000 -0.028 -0.028 彎矩 (kN-m): -82.009 18.201 -62.889 21 剪力 (kN): 80.413 -6.610 -35.618 軸力 (kN): -81.678 -81.678 -81.678 上部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 下部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 箍 筋(mm2): 335.5 335.5 335.5 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 3 起點號 4 終點號 2 寬 1000 高650 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (34050.0 37550.0) (34050.0 31300.0) 位移 x(mm): -0.006 -0.026 0.000 位移 y(mm): -0.028 -0.000 -0.000 彎矩 (kN-m): -62.954 18.135 -82.074 剪力 (kN): 35.618 6.610 -80.413 軸力 (kN): -82.084 -82.084 -82.084 上部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 下部縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1300.0 1300.0 1300.0 箍 筋(mm2): 335.5 335.5 335.5 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 4 起點號 3 終點號 4 寬 1000 高450 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (30400.0 37550.0) (34050.0 37550.0) 位移 x(mm): 0.004 -0.006 -0.006 位移 y(mm): -0.028 -0.264 -0.028 彎矩 (kN-m): -62.889 73.051 -62.954 剪力 (kN): 81.678 67.297 -82.084 軸力 (kN): -35.618 -35.618 -35.618 上部縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 下部縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 左側(cè)縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 右側(cè)縱筋(mm2): 900.0 900.0 900.0 箍 筋(mm2): 266.7 266.7 266.7 22 附表二 ------------------------------------------------------------------- 計算項目: 內(nèi)河U型槽A斷面結(jié)構(gòu)計算 ------------------------------------------------------------------- [ 計算簡圖 ] 23 24 縱筋級別: HRB335 箍筋級別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計算時 as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002 [ 計算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號: 1 --------- 1.000 工況號: 2 --------- 1.000 工況號: 3 --------- 1.000 工況號: 4 --------- 1.000 工況號: 5 --------- 1.000 工況號: 6 --------- 1.000 工況號: 7 --------- 1.000 工況號: 8 --------- 1.000 工況號: 9 --------- 1.000 工況號: 10 --------- 1.000 25 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 1 起點號 1 終點號 2 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (22600.0 25400.0) (26100.0 25400.0) 位移 x(mm): 0.000 -0.000 -0.000 位移 y(mm): 0.000 -0.969 -0.000 彎矩 (kN-m): 259.550 169.589 259.550 剪力 (kN): -102.813 0.000 102.813 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 2012.0 1314.6 2012.0 下部縱筋(mm2): 2012.0 1314.6 2012.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 2 起點號 3 終點號 1 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (22600.0 31800.0) (22600.0 25400.0) 位移 x(mm): 14.954 6.623 0.000 位移 y(mm): 0.000 0.000 0.000 彎矩 (kN-m): 0.000 32.444 259.550 剪力 (kN): 0.000 30.416 121.664 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 2012.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 2012.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 3 起點號 2 終點號 4 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (26100.0 25400.0) (26100.0 31800.0) 位移 x(mm): -0.000 -6.623 -14.954 位移 y(mm): -0.000 -0.000 -0.000 彎矩 (kN-m): 259.550 32.444 -0.000 剪力 (kN): -121.664 -30.416 0.000 軸力 (kN): 0.000 0.000 0.000 上部縱筋(mm2): 2012.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 2012.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 26 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 435.4 435.4 435.4 ------------------------------------------------------------------- 計算項目: 內(nèi)河U型槽B斷面結(jié)構(gòu)計算 ------------------------------------------------------------------- [ 計算條件 ] 27 縱筋級別: HRB335 箍筋級別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計算時 as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002 [ 計算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號: 1 --------- 1.000 工況號: 2 --------- 1.000 工況號: 3 --------- 1.000 工況號: 4 --------- 1.000 工況號: 5 --------- 1.000 工況號: 6 --------- 1.000 工況號: 7 --------- 1.000 工況號: 8 --------- 1.000 工況號: 9 --------- 1.000 工況號: 10 --------- 1.000 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 1 起點號 1 終點號 3 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 28 座標(biāo) (mm): (27200.0 29500.0) (33100.0 29500.0) 位移 x(mm): -0.000 -0.000 -0.000 位移 y(mm): -0.000 1.168 0.000 彎矩 (kN-m): 0.000 -98.935 50.151 剪力 (kN): -75.575 8.500 92.575 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 2 起點號 5 終點號 2 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (27200.0 33300.0) (27200.0 29600.0) 位移 x(mm): 2012841.375 1006420.750 0.000 位移 y(mm): 0.024 0.012 0.000 彎矩 (kN-m): 0.468 -17.488 2.169 剪力 (kN): 1.047 11.213 41.710 軸力 (kN): 0.000 0.000 0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 435.4 435.4 435.4 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 3 起點號 3 終點號 4 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (33100.0 29500.0) (33100.0 33200.0) 位移 x(mm): -0.000 0.741 1.372 位移 y(mm): 0.000 0.000 0.000 彎矩 (kN-m): 50.151 6.269 0.000 剪力 (kN): -40.663 -10.166 0.000 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 29 ------------------------------------------------------------------- 計算項目: 外河U型槽B出口斷面 ------------------------------------------------------------------- [ 計算條件 ] 30 縱筋級別: HRB335 箍筋級別: HPB235 箍筋間距: 200(mm) 配筋計算時 as: 35(mm) 支座彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 跨中彎矩調(diào)整系數(shù): 1.000 [ 執(zhí)行規(guī)范 ] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002 [ 計算結(jié)果 ] 單位： 鋼混構(gòu)件寬(B) -------- mm 鋼混構(gòu)件高(H) -------- mm 鋼材截面積(A) -------- *10^2mm^2 鋼材慣性矩(I) -------- *10^4 mm^4 鋼材彈性模量(Es) -------- *10^8 kN/m^2 彎矩 -------- kN-m 剪力 -------- kN 配筋 -------- mm*mm 各荷載工況組合系數(shù) 工況號: 1 --------- 1.000 工況號: 2 --------- 1.000 工況號: 3 --------- 1.000 工況號: 4 --------- 1.000 工況號: 5 --------- 1.000 工況號: 6 --------- 1.000 工況號: 7 --------- 1.000 工況號: 8 --------- 1.000 工況號: 9 --------- 1.000 工況號: 10 --------- 1.000 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 1 起點號 1 終點號 2 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (22600.0 33000.0) (29301.4 32996.4) 位移 x(mm): 0.000 0.001 -0.000 位移 y(mm): 0.000 1.248 0.000 彎矩 (kN-m): 63.360 -90.454 63.360 剪力 (kN): -91.810 0.000 91.810 軸力 (kN): -0.000 -0.000 -0.000 上部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 下部縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 左側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 右側(cè)縱筋(mm2): 1000.0 1000.0 1000.0 箍 筋(mm2): 285.7 285.7 285.7 31 ----------------------------------------------------------------------------- 構(gòu)件號: 2 起點號 2 終點號 4 寬 1000 高500 砼等級 C25 起點 中點 終點 座標(biāo) (mm): (29301.4 32996.4) (29304.7 36996.4) 位移 x(mm): -0.000 0.634 1.105 位移 y(mm): 0.000 -0.001