水電站廠房結(jié)構(gòu)分析(1)-資料下載頁(yè)
2025-05-10 17:04本頁(yè)面
【正文】 √ √ 校核洪水位運(yùn)行 √ √ √ √ √ 4. 計(jì)算模型 1．機(jī)墩 2．座環(huán) 3．彈性墊層 4．外墻 5．二期混凝土 6．一期混凝土 7．剛性結(jié)點(diǎn) 8．圓拱 計(jì)算模型 ?蝸殼外圍結(jié)構(gòu)的一、二期混凝土間易形成冷縫，故Γ形剛架截面厚度僅考慮二期混凝的厚度。 ?計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取以桿件曲面中心軸線為準(zhǔn)。 ?當(dāng)桿件截面厚度較小，截面最小高度 h與計(jì)算跨度 L之比h/L＜ l/5或蝸殼尺寸很小時(shí)，可忽略結(jié)點(diǎn)寬度和剪切變形影響，按一般 Γ形剛架計(jì)算。 ?當(dāng)桿件截面厚度很大， h/L＞ l/5時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)點(diǎn)剛度和剪力引起的剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，可將結(jié)點(diǎn)寬度范圍內(nèi)的桿件用剛性桿段代替，如圖 (b)所示。 ?為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按桿件中心線長(zhǎng)度 L及 h構(gòu)成的 Γ形剛架計(jì)算跨中彎矩，用凈跨長(zhǎng) L1及 h1構(gòu)成的 Γ形剛架計(jì)算結(jié)點(diǎn)彎矩。 ?初步估其時(shí)也可按凈跨 L1及 h1構(gòu)成的 Γ形剛架計(jì)算內(nèi)力，不考慮剛性桿段作用。 ?若蝸殼邊墻較厚，或相鄰兩機(jī)組段之間不設(shè)永久性變形縫，蝸殼邊墻剛度比頂板剛度大 8倍以上時(shí)，可考慮按一端鉸接于座環(huán)，另一端固接于邊墻的梁或圓拱計(jì)算，如圖 (c)所示。 內(nèi)力計(jì)算及配筋原則 ?內(nèi)力計(jì)算：用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出桿件內(nèi)力。 ?配筋： ?用 Γ形剛架計(jì)算內(nèi)力不很合理，一般除進(jìn)口斷面按計(jì)算配筋外，其余部位可采用計(jì)算值的 80%配筋或按構(gòu)造配筋。 ?蝸殼頂板按受彎構(gòu)件配筋。受力筋徑向輻射等距布置、上下各一層。上層鋼筋可分區(qū)按一定等差切斷，但切斷點(diǎn)應(yīng)伸出邊墻外周邊 30d以上。下層鋼筋可沿金屬蝸殼表面整環(huán)布置，兩端與座環(huán)焊接。 內(nèi)力計(jì)算及配筋原則 ?計(jì)算時(shí)不計(jì)水平環(huán)向約束，但在頂板及邊墻的環(huán)向應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋及溫度筋，直徑不小于 20mm，間距不大于 20~30cm。 ?蝸殼的邊墻按偏心受壓構(gòu)件配筋，受力筋垂直向布置，分內(nèi)外兩層，直徑不宜小于 12~16mm，間距不大于20~30cm。 ?外圍混凝土結(jié)構(gòu)不需驗(yàn)算斜截面強(qiáng)度。混凝土允許開裂，但應(yīng)驗(yàn)算裂縫開展寬度。 圖 1214 金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)配筋圖 1水平環(huán)向構(gòu)造溫度筋 2徑向受力筋等差切斷 3 徑向受力筋沿蝸殼表面整環(huán)布置 4 水平環(huán)向構(gòu)造溫度鋼筋 二、鋼筋混凝土蝸殼 1．側(cè)墻 2 尾水錐體 3 下游壓力墻 4 進(jìn)口底板 5 排架柱 6 環(huán)形薄墻 7 機(jī)墩 8 頂板 1. 荷載及荷載組合 ? 與金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)相同。 2. 內(nèi)力計(jì)算 ? 是一個(gè)整體性的空間結(jié)構(gòu)，只有用三維有限元法才能求出蝸殼結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力狀態(tài)。 ? 目前設(shè)計(jì)中沿用的基本方法有結(jié)構(gòu)力學(xué)法或彈性理論方法，對(duì)大型廠房應(yīng)用三維有限元計(jì)算蝸殼結(jié)構(gòu)內(nèi)力。 (1)、結(jié)構(gòu)力學(xué)法 — 平面框架法 ? 簡(jiǎn)化為平面框架計(jì)算，可利用結(jié)構(gòu)力學(xué)常用圖表計(jì)算。方法與金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)相同。宜于中小型機(jī)組采用。 ① 進(jìn)口段。沿水流方向切取單寬橫截面，按固結(jié)于底板的 П形框架計(jì)算，荷載為內(nèi)水壓力及自重。 ② 蝸殼段。沿下游壓力墻中心周長(zhǎng)從徑向切取單寬平面Γ形框架?？蚣軝M梁 (蝸殼頂板 )一端與水輪機(jī)座環(huán)鉸接，另一端與蝸殼側(cè)墻剛接，側(cè)墻固結(jié)于蝸殼底板或尾水管頂板上。 平面框架法簡(jiǎn)化模型 ③ 尾水錐體。為一變厚、變高的厚壁錐形圓筒，上端水平，下端為螺旋形曲面。計(jì)算時(shí)，一般簡(jiǎn)化為上端自由、下端固接于尾水管彎管和邊墩上的等厚等高短圓筒。圓筒高度取進(jìn)水口處錐體最大高度 H，厚度與直徑取上、下兩端平均值。 (2). 結(jié)構(gòu)力學(xué)法 — 環(huán)形板墻法 ? 蝸殼頂板和側(cè)墻的連接為固結(jié)，因而蝸殼頂板、側(cè)墻和壓力墻可分開計(jì)算，假定各為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，不考慮相互之間的變位調(diào)整，僅考慮反力傳遞。 ① 進(jìn)口段。頂板與側(cè)墻都按兩端固定的梁板或雙向板計(jì)算。 ② 蝸殼旋形段。作為環(huán)形板計(jì)算或?qū)㈨敯宸殖蓴?shù)塊，每塊均作為環(huán)形板的一部分計(jì)算，如圖所示。環(huán)形板外周視為固定端，內(nèi)周根據(jù)具體布置情況確定支承形式。 ③ 蝸殼側(cè)墻分為兩部分?？拷掠螇毫Σ糠謮w按三邊固結(jié)、一邊自由的雙向板計(jì)算；上游進(jìn)口段部分則按上下兩邊固定的單向板計(jì)算。下游壓力墻為一變厚、變高墻體，近似按四邊固定板計(jì)算，厚度按壓力墻最薄處厚度計(jì)。 配筋原則 ?鋼筋混凝土蝸殼承受較大的內(nèi)水壓力，除強(qiáng)度計(jì)算外，應(yīng)按不允許開裂進(jìn)行校核。 ?受力鋼筋直徑一般不小于 12~16mm，間距不超過(guò)30cm。 1 機(jī)墩 2 座環(huán)立柱 3 環(huán)向筋 4 受力筋 5 徑向受力筋 6 架立筋 7 垂直受力筋 尾水管的計(jì)算模型 尾水管的計(jì)算模型 ? 擴(kuò)散段計(jì)算。擴(kuò)散段包括頂板、底板、邊墩和中墩。計(jì)算時(shí)沿水流方向切取若干截面，按單寬平面結(jié)構(gòu)計(jì)算。 ? 彎管段計(jì)算 。該段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是頂板很厚，底板相對(duì)較薄，而兩側(cè)邊墩在水平方向?yàn)樽兒穸取?shí)際上彎管段為一復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，要精確計(jì)算其內(nèi)力是很困難的。 彎管段計(jì)算模型 ① 平面框架。當(dāng)?shù)装濉⑦叾?、頂板的結(jié)構(gòu)厚度比較一致時(shí)，底板、邊墩、頂板為一整體框架結(jié)構(gòu)。圖 (b) ② 當(dāng)頂板厚度很大，頂板可按簡(jiǎn)支深梁計(jì)算內(nèi)力。圖 (c) ③ 當(dāng)頂板比較薄，兩邊邊墩較厚、剛度較大時(shí)，按兩端固定的梁式板計(jì)算。 彎管段結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 2021年 2月
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