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《华南理工大学》 2010年
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深厚砂基水闸消能防冲设施抗浮分析研究

郑敏  
【摘要】: 解决消能防冲设施的抗浮稳定性问题实质就是解决其受到的扬压力问题。深厚砂基具有强透水性,修筑在深厚砂基上的水工建筑物(如闸、坝)挡水后,高压水头促使地下水流流速加大,增大作用于混凝土建筑物底面的扬压力。 由于水闸是低水头建筑物,其消力池深度一般在1.0m至3.0m之间,故消力池与闸室常采用1:4~1:5的斜坡段进行连接。深厚砂基中修筑的水闸,为排水减压,人们常在其下游设置排水减压设施,以提高水闸的抗渗稳定性。 按照《水闸设计规范》(SL-2001),主要推荐全截面直线法和改进阻力系数法计算水闸底板进出口段、水平段和垂直段的渗压力,但对于如何计算水闸消能防冲设施斜坡段和排水设备的渗压力,该规范未有明确。 广州市境内的数宗修筑于深厚砂基的中型水闸,其消能防冲设施均在泄洪过程中失稳破坏。为此,有必要对水闸消能防冲设施斜坡段的抗浮受力情况进行进一步分析研究。对于深厚砂基上水闸底板斜坡段的抗浮受力,有学者通过有限元法对消能防冲设施斜坡段和排水设备的受力情况进行了分析计算,取得了较好的结果。但有限元法需要较专门的知识,也较为复杂,一般工程技术人员不易掌握。有必要研究一种相对简便的计算方法,以利于工程的实际应用。 为此,本文作者通过查阅相关资料,采用改进阻力系数法,对深厚砂基上水闸底板上的水闸消能防冲设施的斜坡段和有排水设施情况下的抗浮受力进行了分析计算。首先选择与工程实测数据一致和较为接近的工况进行计算,并与实测数据进行对比,验证了计算的可确性;而后再选择与有限元的计算一致的工况进行计算,并与有限元的计算成果进行了比较。计算证明,采用本文的方法用于分析消能防冲设施的斜坡段和有排水设施情况下的抗浮受力情况是可行的,因而可为工程提供一个简便的计算方法。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TV653

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