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文檔簡介
1、水電站壓力鋼管鎮墩抗滑穩定及地基應力計算,1 設計依據和參考資料,(1)設計依據:水電站壓力鋼管設計規范(SL2812003),2 設計輸入數據,壓力鋼管設計引用流量Q,8.400m/s,壓力鋼管內徑 D0,1.600m,壓力鋼管壁厚 t,0.010m,壓力鋼管滿負荷時管內流速 v0,4.178m/s,鋼材重度s,76.93kN/m,水的重度w,9.80kN/m,鎮墩上游段鋼管傾角1,0.000,鎮墩下游段鋼管傾角2,10.574, 鎮墩上游平面投影角1=,10.483, 鎮墩下游平面投影角2=,10.378,鎮墩上游伸縮節至鎮墩距離 L1,5.670m,鎮墩下游伸縮節至鎮墩距離 L2,1.5
2、00m,鎮墩上游伸縮節中心的計算水頭 H1,70.000m,鎮墩下游伸縮節中心的計算水頭 H2,70.912m,鎮墩上游端管軸的計算水頭 H3,70.000m,鎮墩上游端管軸的計算水頭 H4,70.550m,鎮墩上游段鋼管支座的個數 n,1個,鎮墩上游段鋼管支座的間距l,4.000m,套管式伸縮節內套管外徑 D1,1.675m,套管式伸縮節內套管內徑 D2,1.600m,套管式伸縮節止水填料與鋼管摩擦系數 1,0.3,支座與鋼管管壁的摩擦系數 f,0.1, 轉彎段實際轉角=,20.633, 轉彎段轉彎半徑R=,8.000m, 鎮墩材料容重d=,24.00kN/m,3 荷載計算,根據規范A.1.
3、1條,作用于鎮墩上的荷載包括:鎮墩自重G;鎮墩上下游管軸方向作用力;鎮墩上下游垂直管,軸方向作用力;,其中鎮墩上下游管軸方向作用力包括:鋼管自重分力A1;關閉的閥門及悶頭上的力A2(本工程無該項作用力);,彎管上的內水壓力A3;漸縮管的內水壓力A4(本工程無該項作用力);彎管中水的離心力的分力A8;,(6)溫度變化時支座對鋼管的摩擦力A7;,其中鎮墩上下游垂直管軸方向作用力包括:鋼管自重分力Qs;鋼管水重分力Qw;,3.1 單位管長鋼管自重qs和單位管長管內水重qw計算,計算公式:,(計入附件自重12%),(單位管長管內水重),單位管長鋼管自重qs和單位管長管內水重qw計算表,D0,t,s,w
4、,qs,qw,1.6,0.01,76.93,9.8,4.358,19.704,3.2 鎮墩上段鋼管對鎮墩作用力計算,鎮墩上段鋼管對鎮墩作用力計算表,序號,作用力方向,作用力名稱,計算公式,上段鋼管對鎮墩作用力,溫升,溫降,1,管軸方向,鋼管自重分力,0,0,2,彎管上的內水壓力,1379.285,1379.285,3,彎管中水的離心力的軸向分力,35.061,35.061,4,伸縮節端部的內水壓力,13.504,13.504,5,伸縮節止水盤根對管壁摩擦力,337.882,-337.882,6,溫度變化時支座對鋼管的摩擦力,9.625,-9.625,7,鎮墩上游管軸方向合力A1,1775.35
5、7,1080.343,8,垂直管軸方向,鋼管自重分力,8.716,8.716,9,鋼管中水重分力,39.408,39.408,10,鎮墩上游垂直管軸方向合力Q1,48.124,48.124,3.3 鎮墩下段鋼管對鎮墩作用力計算,鎮墩下段鋼管對鎮墩作用力計算表,序號,作用力方向,作用力名稱,計算公式,上段鋼管對鎮墩作用力,溫升,溫降,1,管軸方向,鋼管自重分力,1.2,1.2,2,彎管上的內水壓力,-1390.122,-1390.122,3,彎管中水的離心力的軸向分力,-35.061,-35.061,4,伸縮節端部的內水壓力,-13.68,-13.68,5,伸縮節止水盤根對管壁摩擦力,-342.
6、284,342.284,6,溫度變化時支座對鋼管的摩擦力(下游伸縮節之間無支座,為0),0,0,7,鎮墩下游管軸方向合力A1,-1779.947,-1095.379,8,垂直管軸方向,鋼管自重分力,6.426,6.426,9,鋼管中水重分力,29.054,29.054,10,鎮墩上游垂直管軸方向合力Q,35.48,35.48,(管軸向作用力符號:+為鋼管下行方向;-為鋼管上行方向),3.4 鋼管對鎮墩總的水平推力X及Y、總的垂直力Z計算,計算公式:,鋼管對鎮墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算,工況,A1,A2,Q1,Q2,1,2,1,2,X,Y,Z溫升,1775.357,-1779.947,4
7、8.124,35.48,0.000,10.574,10.483,10.378,18.223,639.385,-243.628溫降,1080.343,-1095.379,48.124,35.48,0.000,10.574,10.483,10.378,-3.256,391.707,-118.006,上游,下游,工況,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,溫升,1745.724,323.015,48.124,-1727.501,-316.37,-291.752,18.223,639.385,-243.628,溫降,1062.311,196.562,48.124,-1065.567,-195.145,-
8、166.13,-3.256,391.707,-118.006,各個工況計算荷載結果,運行工況,檢修狀況,水壓試驗情況,溫升,溫降,溫升,溫降,X,18.223 ,-3.256 ,3.418 ,-3.417 ,11.129 ,Y,639.385 ,391.707 ,122.484 ,-122.485 ,666.145 ,Z,-243.628 ,-118.006 ,-45.379 ,80.243 ,-248.856 ,各個工況需要的抗滑穩定體積力,3015.421 ,1815.462 ,576.350 ,450.732 ,3135.887 ,抗滑穩定計算:, 鎮墩重量的計算:,面積,寬度,體積,底
9、面尺寸,底面面積,縱剖面面積,鎮墩,31.15,5,155.75,l,b,h,S,s,鋼管占用體積,2.011,6,12.066,143.684,6,5,5,31.15,30,鎮墩重量,3566.6628,式中:,鎮墩基底摩擦系數f=,0.3,鎮墩重量G=,3566.663kN,工況,X,Y,Z,G,f,K,溫升,18.223,639.385,-243.628,3566.663kN,0.3,1.558537959,溫降,-3.256,391.707,-118.006,3566.663kN,0.3,2.641161121,5 鎮墩地基應力計算,對底面y0軸的力矩,計算公式,對底面x0軸的力矩,l
10、x0,ly0,地基應力到x0,y0軸的距離,S,鎮墩底面面積,Jx0,Jy0,基礎底面對X0,y0軸的慣性矩,h1,lx,ly,Gx,Gy,3.5,0.002,0.2434,0,0,X,Z,G,My,彎矩以順時針為+,溫升,63.7805,59.2990552,0,123.0795552,溫降,-11.396,28.7226604,0,17.3266604,Y,Z,G,Mx,溫升,2237.8475,0.487256,0,2238.334756,溫降,1370.9745,0.236012,0,1371.210512,地基應力,z0-x0平面,工況,Z,G,力矩My,Jy0,ly0,1(kN/m2),2(kN/m2),溫升,-243.628,3566.6628,123.0795552,90.293,0.2434,107.01,106.347,溫降,-118.006,3566.6628,17.3266604,90.293,0.2434,110.758,110.665,z0-y0平
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