闸墩配筋计算

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弧形闸门支座、闸墩配筋算稿

一、弧门支座的配筋计算：

（1）弧门支座截面尺寸验算（尺寸级其意义见附图1、2，荷载大小见附图3） a：弧门推力作用点至闸墩边缘的距离；

h0：闸墩的有效长度； h：弧门支座高度； b：弧门支座宽度；

Fs：由荷载标准值按荷载效益短期组合计算的闸墩一侧的弧门推力； A:由于a/h0＝85/480＝0.177<0.3 Fs＝F??Q=18000×1.2=21600 KN b=3.0 m h＝4.9 m ftk＝2.01 N/mm2

0.7ftkbh?0.7×2.01×3.0×4.9×103＝20682.9 KN

Fs<0.7ftkbh满足裂缝控制要求： （2）弧门支座的配筋计算：

弧门支座的纵向受力钢筋截面面积As： F：闸门一侧的弧门推力设计值；

a：弧门推力作用点至闸墩边缘的距离；

?d：钢筋混凝土结构系数；

fy：普通钢筋的抗拉强度设计值； h0：闸墩的有效长度；

在本闸墩的计算中，相应参数取值如下： F＝18000 KN a＝0.85 m

?d＝1.2

fy＝360 N/mm2（采用HRB 400三级钢筋）

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h0＝4.8 m AS??dFa0.8fyh0＝13281.25 mm2

选配18φ36，AS=9161×2＝18322 mm2

配双排，每排9根。其余钢筋按15×15cm进行配置。其长度，形式以及布置位置请设计人员确定。

二、弧门支座附近的闸墩受拉区钢筋设计

（1）裂缝控制计算：

1）闸墩两侧均承受弧门支座推力作用时： 因为：

Fs＝F??Q=18000×1.2=21600 KN

0.7ftkbB?0.7×2.01×3.0×3.0×103＝12663 KN

不能满足裂缝控制要求：

在闸墩上闸墩b根据闸墩的实际结构及受力配筋情况，加宽到5.2米进行计算，则：

0.7ftkbB?0.7×2.01×3.0×5.2×103＝21949.2 KN 满足裂缝控制要求；

2）闸墩一侧承受弧门支座推力作用时：

0.55ftkbB0.55?2.01?5.2?3.0＝＝18185.4KN

2.35e0?0.165?0.1653.0B不能满足裂缝控制要求：

假设b＝6.3米，则

0.55ftkbB0.55?2.01?6.3?3.0＝＝22032.28 KN >Fs

2.35e0?0.165?0.1653.0B满足裂缝控制要求：

在弧门支撑点附近加宽，加大局部刚度，增加混凝土的承受面，确保b值能够达到6.3米以上，基本可满足计算要求；

（2）弧门支座附近的闸墩局部受拉钢筋配置计算： F：闸门一侧的弧门推力设计值；

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Asi：闸墩一侧局部受拉有效范围内的第i根局部受拉钢筋的截面面积；

?i：第i根局部受拉钢筋与弧门推力方向的夹角；

?d：钢筋混凝土结构系数；

?：受拉边局部受拉钢筋中心至闸墩另一边的距离。 B0B：闸墩厚度；

e0：弧门支座推力对闸墩厚度中心线的偏心矩；

fy：普通钢筋的抗拉强度设计值； 在本计算中，参数取值如下： F＝18000 KN

Asi＝1017.9 mm2

?i＝2°增量，最大值为30°

?d＝1.2

?＝2.86 m B0B =3.0 m

e0=2.35 m as=7.0 cm

1闸墩在两侧弧门支座推力作用时，闸墩两侧受力钢筋设计： ○

?dF?fy?Asicos?i

i?1n?dF=1.2×18000＝21600 KN

钢筋采用φ36，同时取n=0、2、4……30, Asi＝1017.9 mm2，按双层配扇形筋，则

2×2×fy?Asicos?i＝360×1017.9×2×15.2555×2＝22361.15 KN

i?1n>?dF＝21600 KN

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2闸墩在一侧弧门支座推力作用时： ○

??as?B0?dF???e?0.5B?as?0?n??fy?Asicos?i ?i?1??asB0＝1.314286 KN

e0?0.5B?as??as?B0??e?0.5B?as?0?n??fy?Asicos?i=16504.66 KN < ?dF＝21600 KN ?i?1不能满足配筋要求： 需加强配筋：

钢筋采用φ36，同时取n=0、1.5、3.0……30, Asi＝1017.9 mm2，按双层配扇形筋，则

2×2×fy?Asicos?i＝360×1017.9×2×20.03052×2＝29360.25 KN

i?1n>?dF＝21600 KN

2闸墩在一侧弧门支座推力作用时： ○

??as?B0?dF???e?0.5B?as?0?n??fy?Asicos?i ?i?1??asB0＝0.738095 KN

e0?0.5B?as??as?B0??e?0.5B?as?0?n??fy?Asicos?i=21670.66 KN > ?dF＝21600 KN ?i?1满足配筋要求：但布置太密，设计人员根据工程实际情况应该可以处理好该问题；

根据以上计算，闸门支座处受拉钢筋以单侧弧门支座推力作用时的配筋为准。

三、闸墩两侧配筋设计：

1弯矩计算： ○

（1）混凝土自重取25KN/m3；

（2）根据设计图纸计算水头取23.5米（按校核洪水位取）；

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（3）弧门支座水平推力75t（单侧）； （4）宽尾墩上作用的动、静水压力；

模型尺寸：宽度×厚度×高度＝1.0×3.0×23.5 m 1）由水压力产生的弯矩M1： 计算简图如左图所示： 因为水水压力：P=?gh

所以总水压力：

1F1＝?h2＝0.5×10×23.52 ＝2761.25 KN

2M1＝F1×L/3＝2761.25×23.5/3＝21629.79 KN.m 2）由重力产生的弯矩：M2 重力：

G＝mg＝?gv＝?v＝25×23.5×1.0×3.0

＝1762.5 KN

M2＝GL=1762.5×1.5＝2643.75 KN.m

弧门水平推力作用产生的弯矩，根据其力的方向以及运行情况，在本计算中列入安全度不加以考虑。宽尾墩上的动、静水压力产生的弯矩，根据向领导的咨询意见，由于其产生的弯矩小，可不加以考虑； 因此闸墩上的总弯矩：

M＝M1-M2 =21629.79-2643.75=18986.04 KN.m

根据弧形闸门运行环境，其分类为：二类，固保护层厚度取7.0cm 设计混凝土采用C30，钢筋采用三级钢筋HRB(400) M(KN.m) 18986.04 b(m) 1.0 h(m) 3.0 a(mm) 70 ?d 1.2 h0(m) 2.93 fy?（N/mm2）fc（N/mm2）14.3 360 as 0.186 ? 0.207 As(mm2) 25132 选配：两排10φ40@10cm, As=2×10×1017.9＝25132 mm2

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附图1

附图2

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