JTJ 307-2001(条文说明) 船闸水工建筑物设计规范.pdf
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1、中华人民共和国行业标准船闸水王建筑物设计规范盯J307-21 条文说明目次1 总则(111) 2 基本规定.(112) 2.1 般规定(112) 2.2 建筑物级别.( 112) 2.3 基本资料(112) 3 结构设计原则.(1日)3.1 一般规定.(1日)3.2结构计算.(114) 3.3 安全系数.(114) 3.4建筑物分缝.,.(115)4地基.(116) 4.1 一般规定.(116) 4.2地基承载力验算.(116) 4.3 土坡和地基稳定验算.(116) 4.4地基沉降计算. (117) 4.5 地基处理(117) 5 防渗与排水.(118) 5.1 一般规定.(118)5.2
2、防渗与排水设施.(118) 5.3 渗流计算.(119) 6 荷载.(120) 6.1 荷载计算.(120)7 闸室结构设计.(121) 7.1 一般规定.(121) 109 7.2 重力式闸墙结构设计. (122) 7.4 衬砌式闸墙结构设计.(122) 7.5 昆合式闸墙结构设计.(122) 7.6 板桩和地下连续墙结构设计., . (123) 7.7 悬臂式闸墙结构设计.(123)7.8 底板设计.(123) 7.9 整体式闸室结构设计.(124) 8 闸酋结构设计. . (125) 8.1 一般规定. . (125) 8.2 整体式闸首设计.(125)8.3 分离式闸首设t. (126
3、) 9 导航和靠船建筑物及护坡和护底设计.(127) 9.1 一般规定.(127) 9.2 导航和靠船建筑物设计.(127) 9.3 护坡和护底设计.(127) 附录B岩土分类.(128) 附录C地基承载力验算.(129) 附录G常用材料重度. (130) 110 1总则1.0.2 本条规定海船闸水工建筑物可参照执行,是因为我国已建大型海船闸的实例较少,目前有些近海船闸除通过内河船舶外,还要考虑近海海船的通过,船闸设计既有过海船的特殊要求,又有一般船闸的共性要求,所以定为参照执行。1. 0.5 本条所指的国家现行有关标准主要包括船闸总体设计规范(J3臼-21)、船闸输水系统设计规范(ITJ30
4、6-21)、船闸设计规范第四篇:闸门、阀门设计( ITJ264-87)、船闸设计规范第五篇:启闭机设计H1265-87)和船闸设计规范第六篇:电气设计(ITJ266-87)等。111 2基本规定2.1一般规定2. 1.1 船闸水工建筑物主要包括:闸首、闸室、导航和靠船、护坡和护底建筑物等。2.1.2渗流或排水失效,必将使扬压力增大,渗流量增大,可能会发生管涌、流土等险情,造成结构失稳或影响使用,因此条文中规定必须进行防渗排水设计。2.1.3本条文中可靠的防冲设施是指下闸首闸门处于开启位置时设置相应锚硅装置和机械设防冲挡块等。2. 1.4 隐蔽工程包括基础、水下结构、防渗和排水等设施。2.2 建
5、筑物级别2.2.1 船闸水工建筑物级别的划分参考了前苏联的船闸规范(1964年)和水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(SDJ217-78试行)等。2.3基本资料2.3.1- 2.3.3 船闸水工建筑物不同设计阶段,对基本资料的内容和深度要求如全部列出篇幅太长,不符合规范要求,因此只列出了各阶段基本资料应满足的编制办法和应符合的规范的具体名称,以便设计人员查找02.3.4 本条所指国家现行标准主要包括内河航道与潜口水文规范H汀214)、水运工程测量规范H汀J203)、土工试验方法标准(GBJl23)和工程岩体试验方法标准( GB/T50266)等。112 3 结构设计原则3.1一般规定3.1.1
6、 船闸结构上的荷载,不仅依不同的时期而变化,甚至天内也变换多次。因此设计时应按各时期的最不利荷载组合进行计算,从而确保建筑物的安全可靠。3.1.2溢洪船闸,除需计算一般船闸设计情况外,溢洪情况是溢洪船闸所特有的设计情况,根据溢洪船闸设计经验,溢洪情况可能为控制情况,所以要进行验算。3.1.3本规范为了便于与其他规范相协调,如混凝土重力坝规范(SDJ21)、水工钢筋混凝土结构设计规范( SDJ2O-78 )等,并结合船闸设计特点,也采用两种组合,而每种组合中再分、项,基本组合中的项与特殊组合中的项采用相同的安全系数,虽将检修情况列入基本组合,但就其安全系数较项为低。3.1.4 本规范规定氓凝土结
7、构计算应按现行行业标准水工钢筋混凝土结构设计规范(SDJ20一78)的规定执行,但考虑与混凝土施工规范统一,1昆凝土材料的强度等级还需按现行行业标准水工混凝土结构设计规范(SUT191-96)的规定执行。石材和水泥砂浆的强度等级采用现行国家标准砌体结构设计规范(G町3-88)。3. 1. 5 中华人民共和国水利部关于批准发布水工混凝土结构设计规范(SUT191-96)的通知(水科技1997J50号)中明确规定:水工混凝土结构设计规n1(SUT191-96)经审查批准为水利行业推荐性标准,并自1997年5月1日起实施,与原水工钢筋泪凝土结构设计规范(SDJ278)并行使用。113 本规范规定水工
8、建筑物设计采用定值单一安全系数法,故船闸结构构件的计算按水工钢筋混凝土结构设计规范(SDJ278)的有关规定执行;现行行业标准对混凝土结构的构造有新的修订,所以混凝土材料强度等级和混凝土结构的构造应按水工混凝土结构设计规范HSUT191-96)的有关规定执行。3.2结构计算3.2.1 本条文中的其他验算和计算是指根据具体情况有必要进行的验算和计算,例如必要的挠度计算、大体积1昆凝土施工期的温度应力验算和板桩墙顶的变位计算等。3.2.2抗剪公式简单方便,已经多年实践检验。船闸采用抗剪断公式计算的较少,但是船闸工程受力条件与大坝相同,完全可以借鉴大坝的经验,因此本条提出两个抗滑稳定的计算公式。3.
9、2.3 -3.2.4建于土基上的船闸,特别是处于枯性土地基,一般摩擦角较小,而粘聚力值较大,抗滑稳定计算若不计粘聚力,将使闸墙断面设计得偏大,不很合理。本次修订时参照了现行行业标准水闸设计规范(S口65-21)的有关规定,使综合摩擦系数的确定更为合理。3.2.6 船闸结构在基面以下一定深度内,存在软弱夹层或不利结构面时,可能成为滑动稳定的控制面,因此,需验算沿软弱夹层或不利结构面的稳定性。3.2.8 对于士基的船闸由于控制地基应力比,抗倾稳定一般不是控制条件。对建于岩基上的船闸,闸墙与底板分割时或根本未设底板情况下,当要求合力在三分点以内时,一般倾覆稳定均能满足要求。对于以抗倾稳定控制的衬砌式
10、、混合式结构或不控制三分点的导航和靠船结构等均需进行验算。3.3安全系数3.3.1-3.3.4条文中的稳定安全系数经多年实践检验证明是适114 用的,故本次修订未做修改。3.3.5 为防止闸首发生较大的不均匀沉陷,以保证闸门灵活运转,规定了闸首地基应力的不均匀系数,应力比值是根据我国软基船闸过去采用的数值及其使用情况,并参照前苏联船闸设计规范有关规定提出的。本条文中的地基应力是指在纵向按材料力学方法计算的地基反力。3.3.6 由于土基上的分离式闸墙结构的地基最大应力与最小应力比,资料较少,所以本条未做具体规定。3.4 建筑物分缝3.4.1 不同建筑结构间和地基不均匀处地基易产生不均匀沉降,因此
11、本条做出了相应的规定。3.4.2 建筑物的分缝是减少结构的应力,防止或减少裂缝的一种措施。因此,针对影响建筑物分缝等因素,本条根据实际工程经验提出了伸缩-沉降缝的间距和缝宽。115 4地基4.1一般规定4. 1. 1 地基设计受不同条件和因素的影响,如不同工程地质条件的地基设计,就应采用不同的计算、处理和施工方法;不同的结构型式、不同的施工条件,影响地基承载力的大小;不同的岩土d性质,地基的稳定和沉降也是不同的。因次,在地基设计时,应考虑这些条件和因素。4. 1.3 本条主要是根据不同岩土性质和受荷情况推荐的不同试验方法。岩石的抗剪和抗剪断试验是指将混凝土浇注在岩体上,沿胶结面进行剪断,即称抗
12、剪断试验;剪断以后,沿剪断面继续进行剪切的试验,称抗剪试验,也称摩擦试验。4.2 地基承载力验算4.2.4 地基承载力的安全系数K取值范围为2.0-3.0是通过工程的设计计算,结合多年工程实践经验而确定的。4.3 土坡和地基稳定验算4.3.1 正常压密和压密比(先期固结压力与现有覆士重压力之比)小于4的土是工程建设中常见的士,这种土在三轴试验中,施加偏应力时,孔隙水压力为正值;而压密比大于4的土,其孔隙水压力不仅是负值,且多为具有特殊工程性质的士,对其物理力学性质需作专门研究。因此,土坡和地基的稳定计算方法一般适用于正常压密和压密比小于4的土。116 4.3.3 按圆弧滑动面总应力法计算土坡和
13、地基稳定时,如士体中有渗流,应考虑渗流对稳定的影响,其具体处理方法通常是对浸润线以下,计算低水位以上的士体,采用饱和重度计算滑动力矩。4.4地基沉降计算4 .4 .1 式(4.4.1)中的修正系数叭,因缺乏实际观测资料的统计,并且各地区士质变化较大,所以不能给出统一数值,目前只能按地区经验选取。水利部发布的水闸设计规范(S口65-21) 中,对ms值作了1.0-1.6的规定。4.4.2这些岩土层,有的没有沉降问题,或在施工过程中即大部分完成了沉降。因此,对这些岩土层可不作沉降计算。4.4.3对不包括软土的粘性土地基,当基底压力小于或接近船闸闸基未开挖前作用于该基面上的自重压力时,闸基通常开挖的
14、较深,基底面土体略有回弹现象,因此土的压缩曲线宜采用e-p回弹再压缩曲线,结果比较符合实际情况。对软土地基上的船闸工程,软土在其自重压力作用下,一般并未得到相应的团结,因此采用e-p压缩曲线是符合实际情况的。采用e-lgp压缩曲线计算地基沉降量,是一种较好地反映地基士受压历史对沉降计算方法的影响,但e-lgp压缩曲线的绘制对试验要求较高,最终加荷量较大,又受到仪器、设备和试验时间等条件的限制,所以对大型船闸的沉降计算在有条件时,采用e一19p压缩曲线。4.4.4地基士压缩层计算深度,受地基中应力分布、土的性质以及计算精度要求等因素的影响,目前国内外对确定其深度的计算法尚不统一。本条所给的计算方
15、法是国内外常用的应力比方法。4.4.5在沉降计算中,应考虑边载等对沉降的影响,尤其是不对称的边载,更应引起重视,因为它可造成基础的不均匀沉降。4.5地基处理4.5.4 本条主要参照了水利部门对岩基的处理方法。117 5 防渗与排水5.1一般规定5. 1. 1 船闸防渗与排水设计直接影响船闸结构的稳定性及船闸使用的可靠性。几十年来,随着新工艺、新结构、新材料、新技术的推广运用,取得了良好的效果,因此条文中增加了高压喷灌、防渗土工布、劈裂灌浆等防渗设施,增加了排水盲沟设施。5.1.2 当临岸布置或引渠中的船闸,承受水头作用后,在船闸的地基和两侧的回填土中产生渗透水流,由于两者的相互影响,船闸的渗流
16、具有空间性,特别是当闸室为透水闸底时,其闸首渗流空间性更为显著,因此在设计船闸时应考虑到这一影响,但由于空间渗流计算极为复杂,一般船闸设计往往将空间问题简化为平面问题进行渗流计算,并主要计算闸底下的渗透稳定,为确保建筑物的安全,一般在船闸接岸上游处设有刺墙和岸墙,使绕过两侧闸墙的各个可能渗透的途径都不小于闸首底板的渗径长度,达到侧向防渗措施与底部防渗措施相互适应的要求。5.2 防渗与排水设施5.2.2.1 排水管的出口高程,原规范取高于下游最低通航水位0.5 - .Omo在船闸密集的水网地区仅在低水位期进行船闸检修,已不能满足需要,因此在高水位期安排检修,为降低墙后地下水水位。有的工程已将排水
17、管的出口引到闸首里,通过集水井用深水泵将水排出。因此,本条对出口高程进行了相应的修订。5.2.2.2排水设施与闸室墙太近时,则有过短的渗径,出口坡降太大,可能导致士壤颗粒从排水设施流失或堵塞排水设施,另一118 方面,排水设施距闸室墙太远将影响排水效果。5.2.5铺盖设在紧靠船闸上游河底上,主要作用是延长渗径以降低渗透压力和渗透坡降。有时也兼有对上游河底防冲以及协助闸首抵抗滑移的作用。铺盖有柔性和刚性两种。柔性材料主要用粘土及重壤土铺筑。刚性铺盖则采用钢筋混凝土结构。5.2.9 反滤层的作用是防止渗流出口处土体的渗透变形或流失,引起破坏,增加地基的抗渗稳定性。反滤层的设计,最基本的要求是不允许
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