關于鎮墩穩定計算的探討

譚永華 許長紅 昌彩霞

（中國水電顧問集團中南勘測設計研究院 長沙市 410014）

鎮墩是重要的水工建筑物，鎮墩的安全與否直接關系到泵站或電站的安全，因此，必須重視鎮墩的作用，務必使鎮墩保持穩定。鎮墩本身是比較簡單的建筑物，但由于埋入其內的壓力鋼管的布置可能比較復雜，而且由于鎮墩所處的地質條件往往變化較大，在諸多不利因素的組合下，可能會使得鎮墩的受力非常復雜。

鎮墩的穩定計算主要包括抗滑移、抗傾覆、地基承載力和沉降計算四個方面。經驗表明，起控制作用的因素經常是基底應力，而且往往不是由最大基底應力控制，而是由最小基底應力控制。目前國內沒有關于鎮墩設計的專用規范，故在工程設計中只能參考 《水電站廠房設計規范》、《混凝土重力壩設計規范》、《泵站設計規范》等規范的規定進行設計。

1 力矩的分解

在實際設計中，由鎮墩上、下游鋼管傳給鎮墩的力矩可能與鎮墩主軸不正交或平行，使得鎮墩的抗傾覆和基底應力計算復雜化。筆者認為，將此類力矩分解可以使計算簡化。舉例如圖1所示：

以AB為轉動軸進行抗傾覆計算，作用的外力矩有M，M與X軸的夾角為α。計算時，傾覆力矩應為

可以采用等效替代的方法進行分析。可以用一個集中力F和力臂a，使M=F×a，且集中力F產生的力矩方向與M相同，同時，在截面中心點O處作用一個與集中力F大小相等方向相反的集中力F′，如此，則F和F′的共同作用即等效于 M。而F則可以在X軸和Y軸上分解為Fx和Fy，其中Fx=F×cos（α），Fy=F×sin（α）。……