水闸、泵站、挡墙结构计算书.doc

目录
1 水闸配筋及裂缝计算 1
1.1 基本情况 1
1.1.1 主要计算依据规范 1
1.1.2 计算方法 1
1.1.3 主要参数的选取 5
1.1.4 计算软件 6
1.1.5 基本概况 6
1.2 闸室段荷载及内力计算 6
1.2.1 完建无水期 6
1.2.2 检修期 10
1.3 闸室段配筋计算及裂缝宽度验算 14
1.3.1 底板底层 14
1.3.2 底板面层 17
1.3.3 边墩 19
1.3.4 中墩 21
1.4 箱涵段荷载及内力计算 22
1.4.1 完建无水期 22
1.4.2　检修期 26
1.5 箱涵段配筋计算及裂缝宽度验算 26
1.5.1 底板底层 26
1.5.2 底板面层 29
1.5.3 顶板面层 31
1.5.4 顶板底层 34
1.5.5 边墩外侧 36
2 箱涵配筋及裂缝计算 40
2.1 基本情况 40
2.1.1 主要计算依据规范 40
2.1.2 计算方法及计算软件 40
2.1.3 主要参数的选取 40
2.1.4基本概况 41
2.2 荷载及内力计算 41
2.2.1 完建无水期 42
2.2.2 校核洪水期 47
2.3 配筋计算及裂缝宽度验算 51
2.3.1底板 51
2.3.2 箱涵边墩 55
2.3.3 箱涵中墩 58
2.3.4 箱涵顶板 58
3 移动泵房配筋及裂缝计算 63
3.1 基本情况 63
3.1.1 主要计算依据规范 63
3.1.2 计算方法及计算软件 63
3.1.3 主要参数的选取 63
3.1.4基本概况 64
3.2 荷载及内力计算 64
3.2.1 荷载计算 65
3.2.2 内力计算 65
3.3 配筋计算及抗裂验算 67
3.3.1 边墩 67
3.3.2 底板底层 69
3.3.3 底板面层 71
4 水闸扶壁式挡墙配筋及裂缝计算 73
4.1 基本情况 73
4.1.1 主要计算依据规范 73
4.1.2 计算方法及计算软件 73
4.1.3 主要参数的选取 73
4.1.4基本概况 74
4.2 内力计算 75
4.2.1 内河扶壁挡墙 75
4.2.2 外河扶壁挡墙 78
4.3 配筋计算及裂缝宽度验算 82
4.3.1 内河扶壁挡墙 82
4.3.2 外河扶壁挡墙 91
2.2.3 渗流稳定计算 119
134

1 水闸配筋及裂缝计算
1.1 基本情况
1.1.1 主要计算依据规范
（1）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008）；
（2）《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077-1997）；
（3）其他相关规程规范。
1.1.2 计算方法
1.1.2.1 荷载计算
结构构件的截面承载力设计值按下式计算：

式中：K——承载力安全系数；
S——荷载效应组合设计值；
R——结构构件的截面承载力设计值。
荷载效应组合设计值按下式计算：

式中：SG1k——自重、设备等永久荷载标准值产生的荷载效应；
SG2k——土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载标准值产生的荷载效应；
SQ1k——一般可变荷载标准值产生的荷载效应；
SQ2k——可控制其不超出规定限值的可变荷载标准值产生的荷载效应。
1.1.2.2 配筋计算
矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面受弯构件正截面受弯承载力按下式计算：

同时，受压区计算高度x应满足下列要求：

式中：K——承载力安全系数；
M——弯矩设计值（N·mm）；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）；
As、As′——纵向受拉、受压钢筋的截面面积（mm2）；
fy——钢筋抗拉强度设计值（N/mm2）；
fy′——钢筋抗压强度设计值（N/mm2）；
h0——截面有效高度（mm），即纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘距离；
b——矩形截面的宽度或T形截面的腹板宽度（mm）；
as′——受压钢筋合力点至受压区边缘的距离（mm）；
ξb——相对界限受压区计算高度；
Es——钢筋弹性模量（N/mm2）；
xb——界限受压区计算高度（mm）。
1.1.2.3 抗裂验算
对于受弯构件，在荷载效应标准组合下，抗裂验算应符合：

式中：Mk——按荷载标准值计算的弯矩值（N·mm）；
αct——混凝土拉应力限制系数，对荷载效应的标准组合，αct可取为0.85；
ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值（N/mm2）；
γm——截面抵抗矩塑性系数；
αE——钢筋弹性模量与混凝土弹性棤的比值，即αE＝Es/Ec；
W0——换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩（mm3）,W0=I0/（h-y0）；
y0——换算截面重心至受压边缘的距离（mm），参照《水工混凝土设计规范》式7.1.2-3，y0＝（0.5+0.425αEρ）h；
I0——换算截面对其重心轴的惯性矩（mm4），参照《水工混凝土设计规范》式7.1.2-4，I0＝（0.0833+0.19αEρ）bh3；
h——截面全高（mm）；
ρ——纵向受拉钢筋的配筋率，ρ＝As/bh0 。
1.1.2.4 裂缝宽度验算
配置带肋钢筋的矩形、T形及I形截面受拉、受弯和偏心受压钢筋砼构件在荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度ωmax按下式计算：

式中：α——考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数，对受弯和偏心受压构件，取α＝2.1；对偏心受拉构件，取α＝2.4；对轴心受拉构件，取α＝2.7。
c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离（mm），当c>65mm时，取c＝65mm。
d——钢筋直径（mm），当钢筋用不同直径时，式中的d改用换算直径4As/u，此处，u为纵向受拉钢筋截面总周长（mm）。
ρte——纵向受拉钢筋的有效配筋率，当ρte＝As/Ate，当ρte<0.03时，取ρte＝0.03。
Ate——有效受拉混凝土截面面积（mm2），对受弯、偏心受拉及大偏心受压构件，Ate取为其重心与受拉钢筋重心相一致的混凝土面积，即Ate＝2asb，其中as为As重心至截面受拉边缘的距离，b为矩形截面的宽度，对于有翼缘的倒T形及I形截面，b为受拉翼缘宽度；对轴心受拉构件，取Ate为＝2asls，但不大于构件全截面面积，其中as为一侧钢筋重心至截面近边纵的距离，ls为沿截面周边配置的受拉钢筋重心连线的总长度；
As——受拉区纵向钢筋截面面积(mm2)，对受弯、偏心受拉及大偏心受压构件，As取受拉区纵向钢筋截面面积；对全截面受拉的偏心受拉构件，As取拉应力较大一侧的钢筋截面面积；对轴心受拉构件，As取全部纵向钢筋截面面积；
σsk——按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋应力（N/mm2）。
按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋应力按下式计算：
1 轴心受拉构件

2 受弯构件

3 大偏心受压构件

当时，可取。
4 偏心受拉构件（矩形截面）

对小偏心受拉构件，上式右边括号内取减号，对大偏心受拉构件，取加号。
式中：——轴心拉力作用点至纵向受拉钢筋（对全截面受拉的偏心受拉构件，为拉应力较大一侧的钢筋）合力点的距离（mm）；
——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离（mm）；
——纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点的距离（mm）；
——使用阶段的偏心距增大系数；
——截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离（mm）；
——受压翼缘面积与腹板有效面积的比值，，其中、分别为受压翼缘的宽度、高度（mm），当时，取。
1.1.3 主要参数的选取
参照《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008），水闸闸室配筋计算各主要参数取值如下：
（1）结构所处环境类别：本工程位于东江中下游的一级支流——沙河与其支流的汇合口处，水闸工作环境按长期处于淡水水位变化区考虑，属三类环境（表3.1.8）；
（2）建筑物级别：3级，根据初步设计报告，本工程水闸主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级，水闸闸室属主要建筑物，因而按3级建筑物考虑；
（3）混凝土结构构件的承载力安全系数K：基本组合K＝1.20，偶然组合K＝1.00（表3.2.4），当荷载效应组合由永久荷载控制时，安全系数K增加0.05，本工程水闸自重及设备重、垂直土压力等对结构作用明显，本计算书考虑将安全系数提高0.05，即基本组合K＝1.25，偶然组合K＝1.05；
（4）砼保护层厚度：对于截面厚度不小于2.5m的底板及墩墙，三类环境下砼保护层最小厚度为50mm，而本工程水闸闸室底板及墩墙厚度均小于2.5m，但考虑到水闸闸室底板底直接与地基土接触，保护层厚度应适当加大，本计算书水闸闸室底板、墩墙砼保护层厚度统一按50mm计（表9.2.1）。
（5）受力钢筋最小配筋率（ρmin）（表9.5.1）：
对于受弯构件、偏心受拉构件的受拉钢筋：梁为0.20％，板为0.15％；
对于偏心受压构件的受拉或受压钢筋：墩墙为0.15％。
（6）钢筋砼结构构件最大裂缝宽度限值（ωlim）：根据《水闸设计规范》（SL265-2001）第7.1.2条规定，处于三类环境条件下的混凝土最大裂缝宽度计算值不应超过0.15mm，此处的三类环境对应于《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-1996）中规定的属于水位变动区，或有侵蚀性地下水的地下环境，适用于本工程水闸的工作环境，因而，水闸闸室的最大裂缝宽度计算值不超过0.15mm计。
（7）除特别注明外，本工程结构砼强度为C25，C25砼轴心抗压强度设计值fc＝11.9N/mm2（表4.1.5），弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2（表4.1.7）；
（8）普通热轧钢筋强度设计值（表4.2.3-1）：
HPB235（φ）：fy=210 N/mm2，fy′＝210 N/mm2；
HRB335（Φ）：fy=300 N/mm2，fy′＝300 N/mm2。
钢筋弹性模量Es（表4.2.4）：
HPB235（φ）：Es=2.1×105 N/mm2；
HRB335（Φ）：Es=2.0×105N/mm2。
1.1.4 计算软件
理正结构工具箱5.62版——平面刚桁架
1.1.5 基本概况
本工程水闸为潜孔式，过水断面尺寸为4.5m×4.3m，共2孔，长11.50m，分为闸室段和箱涵段，其中闸室段主要承受荷载有自重、水重、侧向水平土压力、外水压力、内水压力、地基反力等，箱涵段除承受上述荷载外，还承受垂直土压力，本计算书分别对其进行计算，选取结构最不利工况进行配筋计算。
1.2 闸室段荷载及内力计算
不同的水位组合下，水闸的地基反力各有不同，本计算书选取下述两种工况进行配筋计算：
工况一：完建无水期——地下水位平底板底，即－0.30m；
工况二：检修期——水闸单孔检修，对中墩不利，此时水位取水闸运行时自排最高控制水位3.50m。
1.2.1 完建无水期
填土后，地下水位平底板底，此时地基反力最大，对底板及边墩不利（取单宽计算，下同）。根据前述水闸稳定计算可知，基底应力最大值为117.27kN/m2、最小值为116.12kN/m2，本次计算根据不同的截面位置采用相应的基底应力。
本工程水闸闸室设有两道胸墙，且有工作桥连接，而外侧设有防渗刺墙，均固结于水闸闸墩上，承担了一部分内力，本次计算为偏安全考虑，选取工作桥面板位置处进行计算，桥面板与闸墩固结处视作铰支座，基底应力按最大值计，计算简图如下：

1.2.1.1 荷载计算
1）侧向水平土压力标准值：q1＝γHtg2(45°-φ/2)＝18.5×（5.4-0.1）/3＝32.68kN/m2
则水闸边墩荷载效应组合设计值：
q1设＝1.20×32.68＝39.22 kN/m2
2）基底应力标准值：q2＝117.27－25×0.8＝97.27kN/m2（由于基底应力最大值与最小值相差不大，本计算近拟取为最大值）
水闸底板荷载效应组合设计值：q2设＝1.20×97.27＝116.72kN/m2
1.2.1.2 内力计算
一、设计值
[ 计算条件 ]

[ 计算结果 ]

单位： 钢混构件宽(B) -------- mm
钢混构件高(H) -------- mm
钢材截面积(A) -------- *10^2mm^2
弯矩 -------- kN-m
剪力 -------- kN
二、标准值
[ 计算条件 ]

[ 计算结果 ]

单位： 钢混构件宽(B) -------- mm
钢混构件高(H) -------- mm
钢材截面积(A) -------- *10^2mm^2
弯矩 -------- kN-m
剪力 -------- kN
1.2.2 检修期
水闸单孔检修时，水位取为水闸最高自排水位3.50m，此时，对中墩不利，基底应力最大值为80.30kN/m2、最小值为79.15kN/m2，计算时近似取最大应力值80.30kN/m2。
计算简图如下：

1.2.2.1 荷载计算
1）侧向水平土压力标准值：
q1＝γH1tg2(45°-φ/2)＝18.5×(5.40-3.50)/3＝11.72kN/m2
q2＝q1＋γ'H2tg2(45°-φ/2)＝11.72＋9.0×(3.50－0.10)/3＝21.92kN/m2
则水闸边墩荷载效应组合设计值：
q1设＝1.20×11.72＝14.06kN/m2
q2设＝1.20×21.92＝26.30kN/m2
2）水平水压力（包括内水压力和外水压力）
外水压力：
标准值q'2＝γ水H2＝10.0×(3.50-0.10)＝34.0 kN/m2
设计值q'2设＝1.20×34.0＝40.8kN/m2
内水压力：
标准值q5＝γ水H'2＝10.0×(3.50-0.50)＝30.0 kN/m2
设计值q5设＝1.20×30.0＝36.0 kN/m2
3）闸室内水重
标准值q4＝γ水H'2＝10.0×(3.50-0.50)＝30.0 kN/m2
设计值q4设＝1.20×30.0＝36.0 kN/m2
4）基底应力标准值：q3＝80.30－25×0.8＝60.30kN/m2
水闸底板荷载效应组合设计值：q3设＝1.20×60.30＝72.36kN/m2（检修工况下，引起基底应力的荷载既有永久荷载（自重、闸门、土压力等），又有可变荷载（水压力等），虽为永久荷载占主体，但偏安全考虑，水闸底板基底应力按一般可变荷载考虑。）
补充：
对于水闸边墩外侧，高程7.50m～3.50m（水位以上）范围内主要承受水平土压力，3.50m高程处荷载标准值q1＝11.72kN/m2，设计值q1设＝14.06kN/m2；高程3.50～0.10m（水位以下至底板轴线）边墩外侧承受的荷载有水平土压力和水平水压力，底板轴线处合力标准值q2＋q'2＝21.92+34.0＝55.92 kN/m2，设计值值q2设＋q'2设＝26.30+40.80＝67.10 kN/m2。
1.2.2.2 内力计算
一、设计值
[ 计算条件 ]

[ 计算结果 ]

单位： 钢混构件宽(B) -------- mm
钢混构件高(H) -------- mm
钢材截面积(A) -------- *10^2mm^2
弯矩 -------- kN-m
剪力 -------- kN
二、标准值
[ 计算条件 ]

[ 计算结果 ]

单位： 钢混构件宽(B) -------- mm
钢混构件高(H) -------- mm
钢材截面积(A) -------- *10^2mm^2
弯矩 -------- kN-m
剪力 -------- kN
1.3 闸室段配筋计算及裂缝宽度验算
1.3.1 底板底层
根据前述内力计算可知，闸室段底板底层最大弯矩值出现在完建无水期支座端，荷载为设计值时其值为344.5kN·m，相应剪力值为349.2kN，由于水闸中墩厚1000mm，则构件自身截面的内力折减后弯矩值＝344.5-349.2×1.0/2＝169.9kN·m。
　　荷载为标准值时，最大弯矩值为287.1kN·m，相应剪力值为291.0kN，则折减后弯矩值＝287.1-291.0×1.0/2＝141.6kN·m。
1.3.1.1 配筋计算
水闸底板厚度为800mm，取单宽截面计算，根据前述主要参数的选取可知，混凝土保护层厚度为50mm，估计钢筋直径d＝16mm，排成一排，a＝c＋d/2＝50＋16/2＝58mm，则截面有效高度h0＝h－a＝800－58＝742mm，由上述计算可知，荷载为设计值时闸室段底板折减后最大弯矩值为169.9kN·m，先假设按单筋截面配筋，则受压区配筋As'＝0。
由 ，有
1.25×169.9×106＝11.9×1000·x（742－x/2）
由，有11.9×1000x＝300×As
且要求满足

联立求解得：x＝24.46mm，As＝970.05mm2
因此，上述假定可满足要求，则配筋率<
ρmin＝0.15％，为此，最小配筋面积不得小于0.15％×1000×742＝1113mm2，结合截面限裂要求，闸室段底板底层初选Φ16@100(As＝2011mm2)。
1.3.1.2 抗裂验算
根据内力计算，荷载为标准值时闸室段底板底层最大弯矩值为141.6kN·m，初选配筋Φ16@100(As＝2011mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则截面宽度为1000mm，高度为800mm，计算可知其纵向受拉钢筋实际配筋率。
查《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）表4.1.7，对于C25砼结构，混凝土弹性模量Ec＝2.80×104N/mm2，查表4.2.4，HRB335级钢筋弹性模量Es＝2.0×105N/mm2，则αE＝Es/Ec＝2.0×105/2.80×104＝7.143，则换算截面重心至受压边缘的距离y0＝（0.5+0.425αEρ）h＝（0.5+0.425×7.143×0.27％）×800＝406.56mm，换算截面对其重心轴的惯性矩I0＝（0.0833+0.19αEρ）bh3＝（0.0833+0.19×7.143×0.27％）×1000×8003＝44,525,751,808.0（mm4），那么换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩W0=I0/（h-y0）＝44,525,751,808.0/（800－406.56）＝113,170,373.65（mm3）。
查附录C表C可知，闸室底板厚度h＝800mm，矩形截面修正系数0.7+300/h＝0.7+300/800＝1.075<1.1，取为1.075，因而，截面抵抗矩的塑性系数γm＝1.55×1.075＝1.666；查表4.1.4可知C25混凝土轴心抗拉强度标准值ftk＝1.78 N/mm2，则＝1.666×0.85×1.78×113,170,373.65＝285,263,807.6N·mm＝285.26kN·mm，而荷载为标准值时弯矩值Mk＝141.6kN·m，小于，则截面及配筋满足抗裂要求。但是，由于本水闸裂缝控制宽度参照《水闸设计规范》的要求为0.15mm，较《水工混凝土结构设计规范》中规定的三类环境下0.25mm的限制条件严格得多，为此，需再进行裂缝宽度验算。
1.3.1.3 裂缝宽度验算
根据内力计算，荷载为标准值时闸室段底板底层最大弯矩值为141.6kN·m，由上述选配Φ16@100(As＝2011mm2）的钢筋，取单宽截面按受弯构件计算，则α＝2.1；砼保护层厚度为50mm，则最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离c＝50mm；受拉钢筋重心至截面受拉边缘的距离as＝50+16/2＝58mm，则
Ate＝2asb＝2×58×1000＝116000mm2
ρte＝As/Ate＝2011/116000＝0.017<0.03，取为0.03，则
N/mm2
裂缝宽度

=0.134mm<ωlim＝0.15mm，满足要求。
因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即闸室段底板底层选配Φ16@100(As＝2011mm2)，分布筋选配Φ12＠200（As＝565mm2），具体配筋详见水闸闸室钢筋图。
补充：根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）第7.2.5条的规定，当验算裂缝宽度控制不满足要求时，可适当增加受拉区纵向钢筋截面面积，但增加的钢筋截面面积不宜超过承载力计算所需纵向钢筋截面面积的30％。考虑到按照《水闸设计规范》（SL265-2001）第7.1.2条对裂缝宽度的规定较《水工混凝土结构设计规范》表3.2.7中的规定要严格得多，本计算书认为水闸配筋可不受此条限制。
1.3.2 底板面层
1.3.2.1 配筋计算
水闸底板厚度为800mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，荷载为设计值时闸室段底板面层最大弯矩值为171.9kN·m，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为16，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝24.75mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝24.75mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(800-50-16/2)＝346.89mm)，且x>αs′＝0，因而前述假设成立，即闸室段底板面层按单筋截面配筋，详见下表：
闸室段底板面层配筋计算表

因此，上述假定可满足要求，则配筋率ρ＝0.13％<ρmin＝0.15％，为满足构造要求，闸室段底板面层配筋不得小于As＝0.15％×1000×742＝1113mm2，结合水闸限裂要求，初选Φ16@100(As＝2011mm2)。
1.3.2.2 抗裂验算
根据内力计算，荷载为标准值时闸室段底板面层最大弯矩值为143.3kN·m，初选配筋Φ16@100(As＝2011mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则
闸室段底板面层正常使用极限状态抗裂验算
编号
项目
符号
数值
备注
1
砼弹性模量（N/mm2）
Ec
28000
C25,表4.1.7
2
钢筋弹性模量（N/mm2）
Es
200000
表4.2.4
3
αE=Es/Ec
αE
7.143

4
受拉区实际配筋率
ρ
0.27%

5
换算截面重心至受压边缘的距离(mm)
y0
406.582

6
换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)
I0
44532831420.87

7
换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)
W0
113194702.4

8
砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）
ftk
1.78
C25，表4.1.4
9
修正系数
0.7+300/h
1.075
附录C,表C
10
截面抵抗矩形塑性系数
γm
1.67
11
混凝土拉应力限制系数
αct
0.85

12
γm·αct·ftk·W0(N.mm)

285367948

13
标准弯矩(N.mm)
Mk
143300000

14
判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0
满足要求

1.3.2.3 裂缝宽度验算
根据前述内力及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则
主要参数表
编号
项目
符号
数值
备注
1
最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)
c
50

2
钢筋直径(mm)
d
16

3
标准弯矩(kN.m)
Mk
143.3

4
截面宽度(mm)
b
1000

5
截面高度(mm)
h
800

6
有效高度(mm)
h0
742

7
受拉钢筋面积(mm2)
As
2011
表B-1
8
标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)
σsk
110.385

底板面层正常使用极限状态裂缝宽度验算
编号
项目
符号
数值
备注
①
重心至边缘距离(mm)
as
58

②
有效受拉面积(mm2)
Ate
116000

③
受拉纵筋面积(mm2)
As
2011

④
有效配筋率
ρte
0.030

⑤
综合影响系数
α
2.1

⑥
钢筋弹性模量(N/mm2)
Es
200000

⑦
裂缝宽度(mm)
ωmax
0.136

⑧
最大裂缝宽度限值(mm)
ωlim
0.15
三类环境,表3.2.7
⑨
结论：
ωmax<0.15,满足要求
因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即闸室段底板面层选配Φ16@200(As＝2011mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见水闸闸室钢筋图。
1.3.3 边墩
根据前述内力计算可知，完建无水期水闸边墩为外侧受拉，荷载为设计值时最大弯矩值出现在支座端，其值为146.8kN·m，相应剪力值为98.9kN，由于水闸底板厚800mm，考虑到构件自身截面的内力折减，则折减后弯矩值＝146.8－98.9×0.8/2＝107.24 kN·m。
　　荷载为标准值时，最大弯矩值为122.4kN·m，相应剪力值为82.5kN，则折减后弯矩值＝122.4－82.5×0.8/2＝89.40kN·m。
1.3.3.1 配筋计算
水闸边墩厚度为700mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，荷载为设计值时闸室段边墩最大有效弯矩值为107.24kN·m，配筋计算方法同前，考虑到边墩外侧固端钢筋与底板底层钢筋的整体性，本次设计拟考虑利用底板底层纵向受力筋弯折，即选用Φ16的钢筋，先假设按单筋截面配筋，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝17.79mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝17.79mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(700-50-16/2)＝300.14mm)，且x>αs′＝0，因而前述假设成立，则边墩外侧按单筋截面配筋，则闸室段边墩外侧配筋详见下表：
闸室段边墩外侧配筋计算表

因此，上述假定可满足要求，则配筋率<ρmin＝0.15％，不满足最小配筋率的要求，按构造配筋，截面纵向受拉钢筋截面面积不得小于0.15%bh0＝0.15%×1000×(700-50-16/2)＝963mm2，则闸室段边墩外侧初选Φ16@100(As＝2011mm2)。
1.3.3.2 抗裂验算
根据内力计算，荷载为标准值时闸室段边墩外侧最大有效弯矩值为89.4kN·m，初选配筋Φ16@100(As＝2011mm2)，取单宽截面进行抗裂验算，则
闸室段边墩外侧正常使用极限状态抗裂验算
编号
项目
符号
数值
备注
1
砼弹性模量（N/mm2）
Ec
28000
C25,表4.1.7
2
钢筋弹性模量（N/mm2）
Es
200000
表4.2.4
3
αE=Es/Ec
αE
7.143

4
受拉区实际配筋率
ρ
0.31%

5
换算截面重心至受压边缘的距离(mm)
y0
356.656

6
换算截面对其重心轴的惯性矩(mm4)
I0
30030031619.94

7
换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)
W0
87463482.69

8
砼轴心抗拉强度标准值（N/mm2）
ftk
1.78
C25，表4.1.4
9
修正系数
0.7+300/h
1.1
附录C,表C
10
截面抵抗矩形塑性系数
γm
1.705
11
混凝土拉应力限制系数
αct
0.85

12
γm·αct·ftk·W0(N.mm)

225626485.1

13
标准弯矩(N.mm)
Mk
89400000

14
判别条件:Mk≤γm·αct·ftk·W0
满足要求

1.3.3.3 裂缝宽度验算
根据内力计算及配筋计算，取单宽截面按受弯构件进行最大裂缝宽度验算，计算方法同前，则
主要参数表
编号
项目
符号
数值
备注
1
最外层纵筋外边缘至受拉区边缘的距离(mm)
c
50

2
钢筋直径(mm)
d
16

3
标准弯矩(kN.m)
Mk
89.4

4
截面宽度(mm)
b
1000

5
截面高度(mm)
h
700

6
有效高度(mm)
h0
642

7
受拉钢筋面积(mm2)
As
2011
表B-1
8
标准荷载受拉钢筋应力(N/mm2)
σsk
79.592

边墩外侧正常使用极限状态裂缝宽度验算
编号
项目
符号
数值
备注
①
重心至边缘距离(mm)
as
58

②
有效受拉面积(mm2)
Ate
116000

③
受拉纵筋面积(mm2)
As
2011

④
有效配筋率
ρte
0.030

⑤
综合影响系数
α
2.1

⑥
钢筋弹性模量(N/mm2)
Es
200000

⑦
裂缝宽度(mm)
ωmax
0.098

⑧
最大裂缝宽度限值(mm)
ωlim
0.15
三类环境,表3.2.7
⑨
结论：
ωmax<0.15,满足要求
因而，上述初选钢筋可满足裂缝宽度控制要求，即闸室段边墩外侧选配Φ16@100(As＝2011mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见水闸闸室钢筋图。
1.3.4 中墩
根据前述内力计算可知，水闸中墩受拉区最大弯矩出现在检修期，荷载为设计值时最大弯矩值为75.6kN·m，其值较小，按构造选配钢筋即可，水闸中墩厚度为1000mm，则配筋面积As＝0.15%bh0＝0.15%×1000×(1000-50-18/2)＝1411.5mm2，为便于施工，中墩受拉钢筋选配Φ20@200(As＝1570mm2)，非受力方向布置Φ12@200(As＝565mm2)的分布筋，具体配筋详见水闸闸室钢筋图。
1.4 箱涵段荷载及内力计算
不同的水位组合下，水闸的地基反力各有不同，本计算书选取下述两种工况进行配筋计算：
工况一：完建无水期——地下水位平底板底，即－0.30m；
工况二：检修期——水闸单孔检修，对中墩不利，此时水位取水闸运行时自排最高控制水位3.50m。
1.4.1 完建无水期
填土后，地下水位平底板底，此时地基反力最大，对底板及边墩不利（取单宽计算，下同）。完建无水期地下水位取平底板底，即为－0.30m，此时箱涵主要承受的外荷载为垂直土压力、侧向水平土压力、地基反力等，垂直及水平水压力均为0，计算简图如下：

1.4.1.1 荷载计算
1）P1＝25×(0.7×4.3+0.3×0.3)＝77.50kN/m（标准值）
设计值：1.05×77.50＝81.38kN/m
P2＝25×(1.0×4.3+0.3×0.3×2)＝112.00kN/m（标准值）
设计值P2设＝1.05×112.00＝117.60kN/m
2）垂直土压力q土及面板自重q1：
由于水闸箱涵段涵顶填土高度为渐变断面，本次计算取最高土层断面进行计算，即填土面高程为9.36m位置处，则填土高度＝9.36－5.30＝4.06m，箱涵土压力参照上埋式管的计算方法（《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）第11.2.1条），箱涵底板落于粉质粘土层，根据地勘资料提出的土层参数，参照可塑性粘土适用曲线，因Hd/D1＝4.06/11.4＝0.36，查图11.2.1可知，垂直土压力系数Ks约为1.02，则
q土+ q1＝KsγHdD1＋γ砼d＝1.02×18.5×4.06+25×0.5＝89.11Kpa（标准值）
设计值：1.2×1.02×18.5×4.06+1.05×25×0.5＝105.06Kpa
3）地基反力：q2＝q1+ q土+ (2P1+P2)/B
＝89.11+(2×77.50+112.00)/11.4
＝112.53Kpa（标准值）
设计值：105.06+ (2×81.38+117.6)/11.4＝129.65Kpa
4）侧向水平土压力：
q3＝rHtg2(45°-φ/2)＝18.5×(9.36-5.05)/3＝26.58Kpa（标准值）
设计值：1.2×26.58＝31.90Kpa
q4＝rHtg2(45°-φ/2)＝18.5×(9.36-0.1)/3＝57.10Kpa（标准值）
设计值：1.2×57.10＝68.52Kpa
1.4.1.2 内力计算
一、设计值
[ 计算条件 ]

[ 计算结果 ]

单位： 钢混构件宽(B) -------- mm
钢混构件高(H) -------- mm
弯矩 -------- kN-m
剪力 -------- kN
配筋 -------- mm*mm
二、标准值
[ 计算条件 ]

[ 计算结果 ]

单位：同前。
1.4.2　检修期
根据前述对闸室段内力计算可知，由于检修期水位较低，计算知中墩内力值很小，按构造配筋即可，为此，本计算书不再进行箱涵段检修期配筋计算。
1.5 箱涵段配筋计算及裂缝宽度验算
1.5.1 底板底层
根据前述内力计算可知，箱涵段底板底层最大弯矩值出现在完支座端B点（结点编号详见计算简图），荷载为设计值时，弯矩最大值为390.0kN·m，相应剪力值为392.1kN，考虑到构件自身截面的内力折减，则折减后弯矩值＝390.0－392.1×1.0/2＝193.95 kN·m。
　　荷载为标准值时，最大弯矩值为339.6 kN·m，相应剪力值为341.0kN，则折减后弯矩值＝339.6－341.0×1.0/2＝169.1kN·m。
1.5.1.1 配筋计算
根据前述内力计算可知，荷载为设计值时，箱涵底板底层最大弯矩值出现在B点固端（结点编号详见计算简图），有效弯矩值为193.95kN·m，
箱涵段底板厚度为800mm，取单宽截面计算，混凝土保护层厚度为50mm，配筋计算方法同前，先假设按单筋截面配筋，初选钢筋直径为18，则受压区配筋As'＝0，求得受压区计算高度x＝28.02mm，相对界限受压区计算高度ξb＝0.550，满足x(＝28.02mm)<0.85ξbh0(＝0.85×0.550×(800-50-18/2)＝346.42mm)，且x>αs′＝0，因而前述假设成立，即箱涵