２０１３年第６期 （第４１卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．６．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４１） 文章编号：１００７—７５９６（２０１３）０６—００６４—０２ 松北水城天玑湖进水闸应力分析与结构计算 姜 楠 （黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨１５００８０） 摘要：松北水城天玑湖进水闸的设计基本情况是，闸门采用底轴驱动式翻板闸门，具有双向 挡水功能，通过对该闸的主要建筑物部位进行应力分析计算，进行结构配筋。由于该 节制闸所处位置地质条件为细砂，承载力偏低。设计采用对闸底板基础采用碎石桩进 行基础处理。 关键词：水闸；闸室；荷载分布；应力分析；结构设计 中图分类号：ＴＶ６６ 文献标识码：Ａ 常运行水深１．７７ ｍ，上游最高水位１１４．５０ ｉｎ，最低水 １ 工程概况 为实现哈尔滨、市提出的重点发展“湿 地水城”的战略构想及城市空间“北跃、南拓、中兴、 位１ｌ３．４３ ｍ，进水闸共１孔，单孔净宽１８ ｍ，闸门采 用底轴驱动式翻板闸门，具有双向挡水功能，在发生 渠行洪水时挡发生渠最高水位１１４．５０ ｍ，在发生渠 检修放空时挡天玑湖设计水位１１３．９０ ｉｎ。进水闸上 游侧布置天玑湖进水闸交通桥，交通桥连接发生渠 强县”的发展策略，秉承“以水定城”的指导方针，通 过沿岸绿化、湿地保护、制度建设、人工水系湖泊建 设来引清补源，增强城市防洪排涝安全，为生产、生 巡河堤，桥梁长度２３．４ ＩＴＩ，桥梁净宽７．０ ｍ，净宽 １８．０ ＩＴＩ…。天玑湖进水闸主要建筑物由闸前混凝土 铺盖、闸室段、海漫段及两岸翼墙组成。建筑物特征 水位见表１。 表１水闸特征水位参数表 ｍ 活提供“人水和谐”的生态水环境，发展城市经济，打 下坚实的基础，为此，需兴建哈尔滨市松北灌排体系 及水生态环境建设工程。 天玑湖位于发生渠与松浦支渠交汇处，天玑湖 的进水渠与发生渠连接，出水渠与松浦支渠连接。 天玑湖进水闸所在地貌单元属松花江左岸漫滩，地 势平坦，地面高程１１５．０ ＩＴＩ。揭露底层为第四系全新 统冲洪积层。表层为耕植土，局部为填土，厚０．５～ ２．０ ｍ性状差；其下分布土黄色软塑状粉质黏土和松 散状细沙，下部为中砂和粗砂或砾砂，多呈中密状 ２水闸总体布置 闸室段为现浇钢筋混凝土结构，闸底板长 态。地下水位埋藏较浅，含水层为细沙、中砂及粗砂 砾砂，中等透水。 ｌ４．５ ｉｎ，闸门前部底板长度８．５ ｍ，板厚３．３０ ｉｎ，闸底 在天玑湖进水渠上布置进水闸和交通桥，进水 板顶高程为１１２．２３ Ｉｎ；闸门后部底板长度６．００ Ｉｌｌ，板 闸中心线桩号为发生渠Ｋ２０＋６７０．５。进水渠渠底高 厚２．５０ ｍ，闸底板顶高程为１１１．４３ ｍ。闸室底板下 程１１２．２３ ｍ，进水闸上游设计水位１１４．Ｏ０ ｍ，相应正 部铺设１０（３ｍ素混凝土垫层，垫层下铺设３０ ｃｍ厚碎 ［收稿日期］２０１２—０８—２３ 【作者简介］姜楠（１９８４一），女，吉林农安人，工程师。 一６４一 姜楠：松北水城天玑湖进水闸应力分析与结构计算 第６期 石垫层，底板前后分别设高１．０ ｍ、宽０．５ ｍ、坡比１：ｌ 混凝土灌注桩进行基础处理。 的齿墙。闸底板两侧启闭机室兼做作闸墩，与闸底 ４闸底板结构计算 ４．１ 不平衡剪力及荷载分布计算 经计算，闸底板不平衡剪力分配情况见表２。 上、下游段各取单宽板条进行计算，求得板条上的荷 载，见表３ 。 板为～整体结构。上游铺盖为钢筋混凝土，铺盖顶 高程１１２．２３ Ｉ１２，顺水流方向长度为１０．０ ｍ，厚０．５ ｍ， 其下设１０ ｅｍ厚混凝土垫层，混凝土铺盖与两侧混凝 土挡土墙、启闭机室及闸底板间设一道紫铜片止水。 启闭机室长ｌ５．０ ｍ，宽６．０ ｍ，与闸底板整体连接，启 闭机室共设２层，下层设有液压启闭设备，上层为配 表２ 闸底板不平衡剪力计算成果 电室及管理层，下层底板顶高程１１１．４３ ｍ和 １１３．５７ ｍ，上层底高程为１１６．４２ ｍ。 经过消能防冲计算在进水闸下游设置海漫，用 以控制闸后水深，改善水流条件。海漫段长１４．１ ｍ， 宽度１８．０ ｍ，设１：１５斜坡与渠底连接，海漫上部为 ４０ ｃｍ厚混凝土，下部为１０ ｃｍ素混凝土垫层、１０ ｃｍ 碎石垫层、１０ ｏｍ中粗砂垫层、无纺布，底板上布置间 排距２．０ ｍ ｘ ２．０ ｍ的排水孔。海漫末端设防冲槽， 长度４．５ ｍ，深度２．０ ｍ，宽度与海漫段宽度相同，抛 填大块石 。 闸室铺盖段上游侧、海漫段两侧均设混凝土悬 臂式挡土墙与渠道两岸相接，墙后回填开挖弃渣料， 两岸翼墙分别连接左右岸绿地，并回填漫坡与左右 岸道路相接。翼墙基础处理方式同闸室底板。闸室 横剖面见图１。 聿 Ｔ Ｔ Ｆ Ｅ ｔ Ｉ二ｊ｛ Ｉ苎＝ 螬 Ｉ｝； Ｉ Ｉ Ｅ ＊ ｉｉ ——＾ 一 ・ ｊ ，｝Ｉ ＝ ： ｛】１ …＿…￡∞ ｌｒｌ ｔ—ｒ ｊ …一‘ ｛； ；——～ 一～ Ｌ—— Ｌ １ Ｉ Ｌ—ｊ ４ ——Ｊ ｌ ● — ｉ｝瞥 ４ ＊＃ 十＃【 ｔｔ ＿★ ｌ—ｌｌ～ｌｒ 一掌一 ｒ‘ｉ～ｉ— １ｒ ． ． ｌｉｌｔ‘ ，郴ｔ．中女ｎ） 。 图１ 闸室横剖面图 ３基础处理 本工程设计地震烈度为６度，不考虑地震液化 问题。由于节制闸所处位置地质条件较差，闸建基 于覆盖层中，基础均为承载力很小的松散稍密细砂 或中砂土层，强度不高，层厚不稳定，易产生渗透变 形，对闸基础稳定不利，故根据地质建议对闸底板基 础采用碎石桩进行基础处理，碎石桩桩径０．６ ｎｌ，间 排距２．０ １ＴＩ×２．０ ｍ，呈梅花形布置。桥台基础采用 表３ 闸底板荷载分布计算结果 根据荷载分布，分别对上、下游段底板顶部及底 部进行结构配筋。 ４．２闸室底板裂缝宽度验算 正截面裂缝宽度控制验算： ∞ ＝ 警（／Ｚ，３０＋ｃ＋０．０７旦） （１） ５ ￡ 式中： 为荷载长期作用的综合影响系数，取２．１；Ｃ 为保护层厚度；ｄ为钢筋直径；ｐ 为纵向受拉筋有效 配筋率，取０．０３；Ａ ｅ为有效受拉混凝土截面面积； Ａ 为有效受拉区纵向钢筋截面面积； 为按荷载标 准值计算的构建纵向受拉钢筋应力。 构件正截面的最大裂缝宽度计算值，按《水工混 凝土结构设计规范》（ＳＬ １９１１＿２００８）选取，当环境 类别为二级时，最大允许裂缝宽度为０．３ ｍｉｌｌ。天玑 湖进水闸结构配筋符合规范要求。 参考文献： ［１］中水东北勘测设计研究有限公司．哈尔滨市松北灌排体 系及水生态环境建设一期工程初步设计报告［Ｒ］．长春： 中水东北勘测设计研究有限公司，２０１０． ［２］江苏省水利勘测设计研究院．ＳＬ２６５－－２００１水闸设计规 范［ｓ］．北京：中国水利水电出版社，２００１． ［３］陈宝华，张世儒．水闸［Ｍ］．北京：中国水利水电出版 社，２００３． 一６５—
