第一章 闸室结构计算.ppt

由材料力学知，梁的挠度v(x)，斜率Φ(x)，弯矩M(x)，剪力Q(x)和外力p(x)-q(x)有如下的微分关系： 消去 (x)、M(x)、Q(x),得挠度微分方程 由整个梁的平衡条件，有平衡积分方程： 在梁的两端，有边界条件： [M(x)]x=-+l=0，[Q(x)]x=+l=0  在半无限大弹性体假设下，根据弹性力学平面应力情况下的沉陷公式计算沉陷。 考虑该点梁下全部压力的作用及边载的作用，得沉陷积分方程： ，  坐标为X处的地基沉陷 假定基础梁与地基之间不出现拉力，两者保持接触，则基础梁挠度等于地基的沉陷，即： v(x)= (x) 上式为基础粱问题的连续方程。 引用无因次坐标 ， 则挠度微分方程 平面应力问题中的沉陷积分方程成为： 连续方程则成为 v(x)= (x) 基础梁的问题可简化为这样一个问题： 巳知函数q( )和 ( ) ，求解函数p( )、v( )和 ( )，使它们满足挠度微分方程，平衡积分方程，边界条件，沉陷积分方程，以及连续方程。 可行的办法是把p( )用级数表示： p( )= 将该式两边幂次相同的项的系数对比， 也可以得出若干个一次方程。联立求解这些一次方程，可以得出未知常数。 （三）边载的影响 1．边载分布长度 根据回填土形状确定，其计算长度一般可取为底板半宽的1～1.5倍 2．边载的分布形状 　视回填土断面形状而定，一般取为三角形分布或矩形分布或梯形分布。 3．边载作用弯矩折减 主要根据地基的性质及对底板强度的有利与否加以考虑。 一般认为，由边载产生的弯矩： 当使底板弯矩增加时，砂性地基可取50～100%，粘性地基可取70～100%； 当使底板弯矩减少时，砂性地基可取30%～50%，粘性地基可取20%～30%。 3．两种方法比较 （1）链杆法可适用于文克尔地基模型、半无限大弹性体及有限压缩层等不同地基模型，并可考虑底板变刚度影响以及边载的作用，目前已编制有相应的计算程序，在工程上已得到广泛应用。 （2）郭氏法只适用半无限大弹性地基条件，并不能考虑底板变断面影响，但计算分析表明，忽略变刚度影响对闸室底板内力产生的误差是不大的，郭氏法有现成的表格可以查用，使用简便，在工程实践中得到广泛应用。 图１-11 扶壁式闸室结构计算图式 扶壁结构各构件可分别按下列图式计算： 1．扶壁的立板、内底板在距立板与底板交线1.5l（l为肋板间距）区段内，按三边固定一边简支的双向板计算，在1.5l以外的区段按连续板计算； 2．肋板按固定在底板上的悬臂板计算；3．趾板按固定在立板上的悬臂板计算； 4．肋板与立板、肋板与底板的连接按轴心受拉构件计算。 （四）衬砌式 1．衬砌式闸墙计算内容： 　衬砌式闸墙应进行整体稳定性验算； 　截面强度验算； 　当闸墙内设置锚筋时，尚应进行锚筋计算。 2．倒梯形衬砌墙整体抗滑稳定计算 方法一 ：忽略斜坡面（kc）的作用，假定衬砌体在荷载作用下沿衬砌的基底面（dc）滑动，此种计算法与重力式闸墙抗滑稳定计算一样。 方法二 ：考虑斜坡面的作用，并计及衬砌体斜坡部分下滑力的不利影响，仍假定衬砌体在荷载作用下沿衬砌基底面（dc）滑动。 斜坡上的剩余下滑力为： 式中 f ——摩擦系数； θ——衬砌斜面与水平面夹角。 将有关荷载分别合并后，按常规方法计算衬砌体沿基底的滑动稳定。 N1＝N－f·Nˊ N1y＝N1sinθ （6-41） N1x＝N1cosθ ３．衬砌墙的断面强度核算有两种方法 （1）材料力学方法分层校核强度； （2）将衬砌墙与基岩视作两种不同介质，考虑其弹性接触的特性，用弹性力学的有限单元法求得断面的应力值，据以核算断面强度并配置钢筋。 ４．有锚筋的衬砌墙计算 把衬砌墙视为支承在按正方形或矩形布置的锚筋上的无梁楼盖或弹性支承上的多跨连续梁验算强度。 ? 边长为La的正方形无梁楼盖板最大应力σmax发生在支点处，其值按下式计算： 式