7.4　进口检修闸设计

7.4.1　设计概况

本工程等别为Ⅰ等，主要建筑物按Ⅰ级建筑物设计。闸址区地震烈度为Ⅶ度，建筑物按Ⅷ级设防。

拦污栅段底高程28.88m，长9.99m，采用钢筋混凝土结构。拦污栅段底板厚1.5m，边墙下部厚1.5m，上部厚1m，拦污栅采用回转式清污机，共四台，净宽2.8m。

闸室为涵洞式钢筋混凝土结构，底高程28.88m，长17.02m，进口采用抛物线喇叭口形，闸孔为方形，孔口由14m×9.9m渐变为7.5m×7.5m。闸室底板厚度1.6m，边墙厚度1.5m，顶板厚1m。闸门采用平板钢闸门，启闭机采用一台双吊点2×400kN固定卷扬启闭机。

闸室后接出口渐变段，渐变段采用方形渐变至内圆外门洞形，长9.99m，孔口由7.5m×7.5m的矩形渐变为直径7.5m的内圆外门洞形断面，壁厚1.0m。其后为内圆外门洞形的滩地埋管。

排架室顺水流方向跨度3.6m，垂直水流方向跨度7.9m，高10.6m。柱80cm×80cm，主梁120cm×60cm，次梁80cm×40cm。

启闭机房净宽×净长×净高=4.0m×11.55m×3.6m，墙厚37cm，屋面板厚15cm，机架桥面板厚15cm。

检修闸段采用渠底铺土工膜方式防止内水外渗，减少对当地地下水位的影响。检修放空时较高地下水位对底板的抗浮影响较大，渠外土工膜下设排水暗管接排水井，采用人工抽水方式降低外水影响。

进口闸如图7-18和图7-19所示。

7.4.2　分析模型与计算方法

采用ETABS有限元分析软件，建立检修闸“排架+闸墩+底板”的三维有限元模型。考虑水闸底板、闸墙与土的相互作用。

检修闸三维整体模型如图7-20所示，将启闭机房砖墙重量均布于启闭机房底板。闸墙、闸门、底板均采用壳单元建模，垫梁及梁柱采用线弹性两单元模拟建模。x方向为顺水方向，y方向为垂直于水流方向，z方向为竖向。

7.4.2.1　材料物理、力学参数

材料物理、力学参数为:混凝土强度等级C25。钢筋混凝土容重25kN/m3;水容重10kN/m3;砖墙容重20kN/m3;回填土湿容重19.3kN/m3，回填土饱和容重19.3kN/m3;回填土浮容重9.3kN/m3。地基土层为，回填土内摩擦角23°，摩擦系数0.3。

7.4.2.2　荷载及荷载组合

内力计算时采用四种设计组合:检修期、运行期、完建期和地震工况。

设计内水压力:正常运行取进口前水位38.91m。

设计外水压力:正常地下水位35.40m。

闸址区地震烈度为Ⅶ度，建筑物按Ⅶ级设防，地震惯性力加速度0.15g。

地下水位为35.4m，启闭机重2×14t，启门力2×40t。

覆土厚度按地面高程41.4m计算。

地基承载力建议值180kN。

采用振型分解反应谱法时，将地震动水压力折算为与单位地震加速度相应的墩面附加质量，即:

地震工况土压力仅考虑主动土压力。

检修闸室稳定荷载组合情况见表7-13。

7.4.2.3　考虑土-结构相互作用地震反应谱折减

由资料知，地基土层为砂壤土，弹性模型E为7938kPa，泊松比为0.35，则:

按照第7.2.2.4节计算方法，转动弹簧刚度为Kθ=Kθ，surβθ=1.475×107N/(mm·rad);平动弹簧刚度为Kx=Kx，surβx=1.026×105N/mm。

由《水工建筑物抗震设计规范》(SL 203—97)知，(Sa)FFM=2.25，Tg=0.3s。考虑土-结构相互作用的水平地震影响系数见表7-14。

7.4.3　计算结果

7.4.3.1　闸室稳定计算

检修闸室稳定计算结果见表7-15。

根据闸室稳定性要求，抗滑稳定安全系数:基本组合k>1.35，特殊组合k>1.2/1.1;基底压力不均匀系数:基本组合η<2.0，特殊组合η<2.5。

通过各种工况计算，闸室稳定、应力不均匀系数均能满足规范要求。

7.4.3.2　结构设计

设计准则按限裂设计，裂缝宽度短期组合允许0.3mm，长期组合允许0.25mm。

对于地下水位升高至39.50m，考虑到下闸后闸室内无水的不利组合，闸室计算成果见表7-16。上部结构配筋计算结果略。闸门后闸室计算成果见表7-17。

检修闸闸室施工现场如图7-21所示。