扬压力计算

计算书名称：进水闸、冲沙闸坝段水力及结构计算书目录1工程概况 (1)2水力计算 (1)2.1进水闸坝段过水能力计算 (1)2.2消能防冲设计 (3)2.3冲砂闸过水能力复核 (4)2.4消能防冲设计 (5)3稳定及应力计算 (6)3.1基本资料与数据 (6)3.2结构简化 (6)3.3计算公式 (6)3.4荷载计算及组合 (8)3.5计算成果 (9)3.6冲沙闸荷载计算 (12)3.7计算成果 (13)3.8计算简图 (17)1工程概况某调水工程由关山低坝引水枢纽和穿越秦岭山区的输水隧洞两大部分组成，按其供水对象及性质，根据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），工程等别为三等中型工程,主要建筑物按3级建筑物设计。

低坝无调节引水枢纽由拦河坝、冲砂闸、进水闸和输水暗渠四部分组成，前三部分在平面上呈一条直线南北方向并列布置，输水暗渠紧接进水闸并连接进水闸和输水隧洞。

两个闸均设在坝的左侧。

坝轴线位于两河口下游95m ，关山村上游约1km 处，此处河谷宽度74m ，河床宽度约60m ，高程为1467.2m ，河床漂卵石覆盖层厚5~12m ，最大15m ，其下的基岩为黑云片麻岩和斜长片麻岩，岩石强风化层厚约2~3m ，岩体分类为Ⅱ～Ⅲ类，岩层倾向上游，对防渗有利。

进水闸位于冲砂闸左侧，设计流量13.5m 3/s ，单孔布置，孔口尺寸3.0m ×2.5m ，设潜孔式弧形工作闸门和平面检修闸门。

闸室后接4m 长的1:4陡坡，陡坡后接消力池，消力池池长14m ，池深1.0m ，底板厚度1.0m ，为C20钢筋混凝土结构；消力池后与输水暗渠相接。

2水力计算2.1进水闸坝段过水能力计算 2.1.1引水渠内水深的确定Q=3/22/11R Ai n式中Q －引水渠流量,13.5m 3/s ； n －引水渠糙率,0.015；A 、χ、R 、b 、h 、m 分别为过水断面面积、湿周、水力半径、渠道底宽、水深及边坡系数，其表达式如下： A=(b+mh)h χ=b+2h 21m +； R=χA =212)(mh b h mh b +++故 13.5=1/0.015×（3+0 h ）h ×(1/1000)1/2×3/2)23).03((hh h ++经试算求得：h=2.282m 2.1.2过流能力复核设计流量下的渠内水深为h=2.282m ，进口闸底板高程取为1469.00m ，即下游水位为1471.282m ，进口翼墙为圆弧形翼墙。

地下建筑物的扬压力计算２０１４年９月水运工程Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＳｅｐ．２０１４Ｎｏ．９ＳｅｒｉａｌＮｏ?４９５第９期总第４９５期Ｅｎ舀ｎｅｅｒｉｎｇ沈建霞１，钱祖宾２，单海春２（１．江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京２１００１７；２．江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州２２５００９）摘要：扬压力是影响建筑物特别是地下建筑物稳定的重要荷载。

对于土基上的扬压力计算，传统算法是把建筑物基底面看作是扬压力的作用面，不考虑土体颗粒同基底面相接触而造成的扬压力的减小。

对于黏性土地基，可以引入平面有效空隙率的概念，这样计算的基底扬压力值比常规算法的结果要小，从而可以在安全的前提下有效地节约工程投资。

关键词：地下建筑物；扬压力；非悬浮体；黏性土地基；平面有效空隙率；空隙水压中图分类号：ＴＵ９２文献标志码：Ａ文章编号：１００２—４９７２（２０１４）０９－０１５９－０４ＵｐｌｉｆｔｐｒｅｓｓｕｒｅＳＨＥＮｏｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｈｙｄｒａｌｌｌｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｚｕ－ｂｉｎ２，ＳＨＡＮＨａｉ—ｃｈｕｎ２Ｊｉａｎ．】【ｉａｌ，ＱＩＡＮ（１．ＪｉａｎｇｓｕＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎ州ｉｎｇ２１００１７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉａｎ铲ｕｗａｔｅｒＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ＤｅｓｉｇｌｌａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｕｐｌｉｆｔｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｏｎｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｉｎｎｕｅｎｃｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｔｌｌｌｃｔｕｒｅｓ．Ｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｕｐｌｉｆｔｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗｏｒｋｓｏｎｃｌａｙｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｍｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｌｌｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｓ山ａｔｔｈｅｕｐＩｉｆｔｔｈｅｗｈｏｌｅａｒｅａｏｆｔｈｅｂａｓｅ．Ｉｔｄｏｅｓｎｏｔ舀Ｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｃｌｏｓｅｃｏｎｔａｃｔｂｅｔｗｅｅｎｃｌａｙｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｂａｓｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔａｒｔｉｃｌｅｃｏｎｓｉｄｅｒｓｔｈａｔ：ｆｏｒｃａｎｃｌａｙｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｅｆｌｆｅｃｔｉＶｅｓｅｃｔｉｏｎａｌｖｏｉｄｍｔｉｏｂｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｈｅｎｃｅ，ｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｕｐｌｉｆｔｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｓａｖｅｓｍｄＵｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔ｝ｌｏｄｓ，ｗｈｉｃｈｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｏｆｓａｆｅｔｙ．ｃａｎｔｈｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｍｕｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｔｍｃｔｕｒｅｓ；ｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｕｐｌｍｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｎｏｎ—ｓｕｓｐｅｎｄｅｄｏｂｊｅｃｔｓ；ｃｌａｙｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｅｆ亿ｃｔｉｖｅｓｅｃｔｉｏｎａｌｖｏｉｄｒａｔｉｏ；ｖｏｉｄ扬压力是影响地下建筑物安全的重要荷载，对地下建筑物的稳定、结构内力及管理运行等均有着直接影响。

E(kN/m) 0
55.18341524
力臂（m） 0.3 8.55 2.565
力臂（m） 0
0.333333333
挡土墙计算公式
坝顶高程（m） 201
上游水深（m） 14.5
内摩擦角° 45
下游水位（m） 187.5
灌砌石容重kN/m3
23.5
内摩擦力(kPa) 0
下游水深（m） 1
水下土容重kN/m3
-135.5 3、水压力计算
-1051.25 5
4、土压力计算 主动土压力Pa 被动土压力Pp
总力矩+ 21632.13926 抗倾覆安全系数K
5、抗滑稳定 抗滑安全系数K
1.131093907
力臂（m） 13.3
170.375 2265.9875 力臂（m） 9.033333333
6.775 力臂（m） 4.833333333 0.333333333
9
扬压力系数 0.25
饱和容重kN/m3 19
力矩（kN*m） 0
18.39447175
坝底高程（m） 186.5
坝高（m） 14.5
上游原地面高程（m） 186.5
坝上部宽 0.5
坝、挡土墙计算公式
下游原地面高程（m） 187.5
下游侧坡比 0.9
坝底宽（m） 13.55
上游水位（m） 201
按每米计算 1、自重计算 2402.31875 力矩（kN*m） 2、扬压力计算 -228.65625
P( 0
110.3668305 总力矩-
-8064.582292 2.682363262
滑动摩擦系数f 0.55
力臂（m） 8.7
2223.39375 19343.52563 力矩（kN*m） -2065.528125 -918.0125 力矩（kN*m） -5081.041667 1.666666667

作用于拱坝的荷载有静水压力、动水压力、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载等。

其中静水压力、泥沙压力、浪压力计算相对容易，只需将已知参数代入计算公式即可求得。

自重、温度和地震荷载计算相对复杂，考虑因素较多，应认真计算。

1、自重混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行灌浆封拱，形成整体。

在拱坝形成整体前，各坝段的自重变位和应力已形成，全部自重应由悬臂梁承担。

即将自重作为竖向荷载，计算由此产生的梁的变位w i δ，代入拱梁变位协调方程。

2、温度荷载。

温度荷载的大小与封拱温度有关，且随时间和位置而变化，精确计算是极为复杂的，通常仅考虑对坝体安全最不利的情况，即对坝体应力而言，需计入温降的影响，对稳定而言，需计入温升的影响。

温度沿上下游方向在坝体内呈非线性分布，为便于计算方便，可将其与封拱温度的差值，即温度荷载视为三部分的叠加，即均匀温度变化（t 1）、等效线性温差（t 2）、非线性温度变化（t 3）。

均匀温度变化（t 1）是温度荷载的主要部分，它对拱圈轴向力和力矩、悬臂梁力矩等都有很大影响。

等效线性温差（t 2）在中、小型工程中一般可不考虑。

非线性温度变化（t 3）不影响整体变形，在拱坝设计中一般可略去不计。

对于中、小型拱坝，可视情况采用下列经验公式作拱坝的温度荷载计算：44.257.571+=T t （0C ） （1） 或 393471⋅+=T t （0C ） （2） 式中： T —坝厚（m ）。

3、地震荷载我国《水工建筑物抗计规范》规定，以拟静力法作为抗震设计的主要计算方法，对于超过150m 的高坝应进行动力分析，对于设计烈度高于9度的情况应进行特殊研究。

地震荷载包括地震惯性力、地震动水压力和上游淤沙的地震动土压力，最后一项数值很小，一般可以不计，前两项的计算参见有关文献。

4、荷载组合混凝土拱坝设计的荷载组合分为基本组合和特殊组合二类。

基本组织包括：①水库正常蓄水位及相应的尾水位和设计正常温降、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力；②水库死水位(或运行最低水位)及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升、自重、扬压力(或不计)、泥沙压力、浪压力；③其他常遇的不利荷载组合。