上端单位面积土压力强度e’2=(1×5kPa+19kN/m3×4.6m)×0.16=14.82kPa 下端单位面积土压力强度

e”2=(1×5kPa+19kN/m3×4.6m+10kN/m3×4.6m)×0.16=22.20kPa

土压力合力E2=2×(e’2+ e”2)×h1=2×(14.82kPa+22.2kPa)×4.6m=85.17kN/m 土压力水平分力E2x=E2×cosδ=85.17 kN×cos15°=82.26kN/m 土压力垂直分力E2y=E2×sinδ=85.17kN×sin15°=22.04kN/m

综上，单侧闸室墙所受的土压力水平分力Ex=E1x+E2x=80.19kN/m+82.26kN/m=162.458kN/m

单侧闸室墙所受的土压力垂直分力Ey=E1y+E2y=12.22kN/m+22.04kN/m=34.27kN/m ③、静水压力

静水压力Wx=1/2????2=1/2×10kN/m3×4.6m×4.6m=105.80kN/m ④、扬压力

计算建筑物及回填料自重时已经考虑扬压力。

由于闸室左右闸室墙后水头相等，故垂直船闸长轴线两侧的渗透压力为零。 （二）船闸的抗滑稳定性验算

由公式Kc=f∑??/∑??验算船闸的抗倾稳定性。式中，结构与地基接触面的抗剪摩擦系数f =0.45，作用于结构上全部荷载对滑动面法向投影的总和

∑??=G+Ey=682.516+34.27=716.782kN/m，作用于结构上全部荷载对滑动面切向投影的总和∑??=Ex+Wx=162.458+105.8=268.258kN/m，故Kc=f∑?? /∑??=（0.45×716.782）（/268.258）=1.202，大于规范中给出的抗滑安全系数 （三）船闸的抗倾稳定性验算

由公式Ko=MR/Mo验算船闸的抗倾稳定性。式中，MR为对计算截面前趾的稳定力矩之和MR=(G1+G2)×2.25+(G3/3)×3.0+(G4/3)×4.09+(G5/3)×3.885+(G6/3)×5.679+G8×1.25+G9×4.184+G14×4.50+EY×6.5=2899.461kN ?m/m，????为对计算截面前趾的倾覆力矩之和????=Ex×4.154+Wx×1.60=844.084kN?m/m，故抗倾稳定性系数

Ko=MR/Mo=2899.461/844.084=3.435，大于规范中给出的抗倾安全系数1.4，满足抗滑要求。 （四）船闸的抗浮稳定性验算

当闸室采用不透水闸底时，需进行抗浮稳定验算。由公式Kr=V/U验算船闸的抗倾稳定性。式中，整个闸室所受到向下的垂直力总和

V=G+Ey=2×682.516kN/m+12m×1.4m×14.5kN/m+68.533kN/m=1677.164kN/m,扬压力总和U=16m×(4.8m-0.2m)×10kN/m=736kN/m, 故抗浮稳定性系数

kr=V/U=1677.1641/736=2.279，大于规范中给出的抗浮安全系数1.05，满足抗浮要求。

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4.6.3 地基承载力和基底应力验算

取最不利情况，闸室内水位与上游最高水位齐平，为+8m，闸室墙后水位为下游检修水位+4.8m。钢筋混凝土容重γ=24.5kN/m3，钢筋混凝土浮容重 γ’=14.5kN/m3；地基土为砂性土，主动土压力，保证闸室墙的抗滑稳定，闸室墙后采用抛石棱体回填，认为下游检修水位以上部分回填料性质同地基土，下游检修水位以下部分填料为石料，石料的浮容重γ=10kN/m。立板和底板根据强度要求配筋，肋板采用素混凝土。 （一）作用于船闸水工建筑物上的荷载 ①建筑物自重及上部填料自重

建筑物总自重为G=2 ×682.516kN/m+12m×1.4m×14.5kN/m3 =1608.632kN/m ②土压力

水平土压力相抵消，只考虑两侧的竖向土压力，计算方法同上。 土压力垂直分力Ey=2×34.266kN/m=68.533kN/m ③静水压力

闸室墙两侧的水平静水压力相等，合力为零。作用在底板上的静水压力差为： Wy=??????=10kN/m3×16m×(8-4.8)m=512kN/m ④扬压力

计算建筑物及回填料自重时已经考虑扬压力。

由于闸室左右闸室墙后水头相等，故垂直船闸长轴线两侧的渗透压力为零。 （二）船闸的地基承载力验算 ①验算整体地基承载力

作用于闸室墙底面的竖向合力??d=G+Ey+Wy=1608.632+68.533+512.00=2189.164 kN/m，地基极限承载力的竖向分力????=80kPa×25m=2000kN/m，地基承载力安全系数K=Fk/Vd=2000/2189.164=0.914，小于规范中给出的砂性土地基承载力安全系数2.0，不满足地基承载力要求。故施工中应先对地基进行加固处理，使地基极限承载力[R]大于176kPa。

②验算局部最大地基承载力

作用在船闸基底以上水平合力为零，不存在偏心。即e=0。 故局部最大、最小地基应力为

=(2189.164/25)×(1+0)

=87.567kPa，大于地基极限承载力[R]=80kPa，不满足地基承载力要求，施工中应先对地基进行加固处理。故局部最大、最小地基应力为

同时，地基应力的最大值与最小值之比为1.0<5，满足规范中对地基应力不均匀性的

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要求。

4.7 按突出坝上游布置方式进行闸室墙设计验算

按照规范，船闸一般应布置为突出坝上游形式。本设计中采用扶壁式闸室墙结构、双铰式分离不透水底板结构，经验算发现地基承载力不易得到满足，现按突出坝上游方式进行闸室墙设计验算，以供方案比选。闸室墙结构形式同原方案。 4.7.1 渗透稳定性强度验算

船闸的渗流计算可简化为平面问题，采用渗流系数法进行渗透稳定性强度验算，其渗流稳定应满足下列公式：

L≥CH L = ∑Ll + ∑mLv

式中，L为地下轮廓线的化引总长度，渗径系数C=9，计算水头H=3.2m，地下轮廓线水平段长度Ll=105m+2×16m+9m=146m，地下轮廓线垂直段长度Lv=2×2m=4m，垂直段换算为水平长度段的换算系数m=1.0，得：

L=152m≥CH=9×3.2=28.8m L = ∑Ll + ∑mLv=148m+1×4m=152m

即船闸满足渗透稳定性。 4.7.2 抗滑、抗倾和抗浮稳定性验算

取最不利情况，闸室内无水，闸室墙后水位为下游检修水位+4.8m。 （一）作用于船闸水工建筑物上的荷载 取单侧闸室墙为研究对象。 ①建筑物自重及上部填料自重

单侧闸室墙自重为G = 548.477 kN/m ②土压力

土基上的扶壁式结构，墙后填土按主动土压力计算，以地下水位线8.0m为分界线分为两层，取填料表面人群荷载为q=5kPa：

单侧闸室墙所受的土压力水平分力Ex=94.51kN/m 单侧闸室墙所受的土压力垂直分力Ey=24.264kN/m ③静水压力

静水压力Wx=1/2????2=1/2×10kN/m3×7.8m×7.8m=304.20kN/m ④扬压力

计算建筑物及回填料自重时已经考虑浮托力。

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由于闸室左右闸室墙后水头相等，故垂直船闸长轴线两侧的渗透压力为零。 ⑤由底板提供的水平挤压力

混凝土抗压强度取1.10kPa(相当于C20混凝土的轴心抗压强度)，则由底板提供的水平最大挤压力为Fy=1.10kPa×1.4m=1540kN/m。 （二）船闸的抗滑稳定性验算

由于底板所能提供的最大水平压力大于水平土压力及静水压力之和，故船闸能够满足抗滑要求。

（三）船闸的抗倾稳定性验算

由公式Ko=MR/Mo验算船闸的抗倾稳定性。式中，????为对计算截面前趾的稳定力矩之和????=2275.488kN?m/m，????为对计算截面前趾的倾覆力矩之和????=1159.139kN?m/m，故抗倾稳定性系数Ko=MR/Mo=1.963，大于规范中给出的抗倾安全系数1.4，满足抗滑要求。 （四）船闸的抗浮稳定性验算

当闸室采用不透水闸底时，需进行抗浮稳定验算。由公式Kr=V/U验算船闸的抗倾稳定性。式中，整个闸室所受到向下的垂直力总和V=G+Ey=1389.083kN/m，扬压力总和U=16m×(8m-0.2m)×10kN/m3=1248kN/m,故抗浮稳定性系数Kr=V/U=1.113，大于规范中给出的抗浮安全系数1.05，满足抗浮要求。 4.7.3 地基承载力和基底应力验算

取最不利情况，闸室内水位与上游最高水位齐平，为+8m，闸室墙后水位为上游检修水位+8m。取整个闸室为研究对象。

（一）作用于船闸水工建筑物上的荷载 ①建筑物自重及上部填料自重

建筑物总自重为G=2 ×548.477kN/m+12m×1.4m×14.5kN/m3=1340.554kN/m ②土压力

水平土压力相抵消，只考虑两侧的竖向土压力，计算方法同上。 土压力垂直分力Ey=2×24.264kN/m=48.529kN/m ③静水压力

闸室墙两侧水位相等，故静水压力相等，合力为零。 ④扬压力

计算建筑物及回填料自重时已经考虑浮托力。

由于闸室左右闸室墙后水头相等，故垂直船闸长轴线两侧的渗透压力为零。 （二）船闸的地基承载力验算

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