水平垂直弯头支墩计算书
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跨牤牛河32.6+48+32.6m 连续梁 支架体系及临时支墩计算书一、0#块支架体系检算 1.支架设计0#块采用φ48mmWDJ 碗扣型多功能钢管脚手架搭设满堂支架现浇,支架直接支承于承台顶面。
立杆配置可调底座,立杆横桥向间距:翼缘板下为(4×90+60)cm 、腹板下为(4×30)cm 、底板下为(5×60)cm ,立杆顺桥向间距为(17×60)cm 。
横杆步距全为120cm 。
顶杆配置顶托,顶托上设10×12cm 纵向分配方木,其上设10×10cm 横向分配方木,横向方木间距30cm (腹板下为20cm )。
具体布置见《跨牤牛河连续梁0#支架布置图》。
底模采用胶合板,侧模、翼缘板采用挂篮模板,内模(横隔板模板划定为内模)采用组合钢模板,堵头模板采用自制大块钢模板。
外模大楞采用[10槽钢对口焊接而成,间距80cm 。
内模大楞采用10×10cm 方木,间距80cm ;横隔板内模大楞间距控制在50cm 左右,拉杆采用φ20精轧螺纹钢筋。
主要检算翼缘模板、底模板及横向分配方木、侧模板及背方、纵向分配方木、立杆的强度稳定性。
2.荷载情况模板计算荷载包括:模板及支架自重;新浇砼自重(含钢筋重量);施工人员及施工设备荷载;新浇砼对模板侧压力、倾倒砼时产生的荷载及振捣产生的荷载。
模板、支架等自重:21/2m KN q =;新浇钢筋砼自重:32/26m KN q =; 施工人员及运输机具荷载: 23/5.2m KN q = 新浇砼对模板产生的侧压力按2121022.0υββγt p =和H p γ=计算,取二式中的较小值。
倾倒混凝土时产生的竖向荷载:24/0.2m KN q =; 振捣混凝土时产生的竖向荷载: 25/0.2m KN q =; 振捣荷载,对垂直面每平方米按KPa 0.4计算;3.模板面板检算面板检算取翼缘板根部及最大截面箱梁腹板对应处底板模板。
压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1 设计依据和参考资料⑴设计依据:《泵站设计规范》GB/T 50265—97 1997年6月2日发布 1997年9月1日实施《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002⑵参考资料:《水泵和水泵站》山西机械学院栾鸿儒主编水利电力出版社高等学校教材《泵站》取水输水建筑物丛书丘传忻编著中国水利水电出版社2 设计输入数据 管轴线立面转角…………………………………………………………α1=0.00 ° 管轴线平面夹角…………………………………………………………α2=0.00 ° 管道内径………………………………………………………………… D0= 1.600 m 闸阀内径………………………………………………………………… D F= 1.600 m 管道断面中心计算水头………………………………………………… H p=7.300 m水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000 m 水的容重………………………………………………………………… γ=9.81kN/m³ 水管直径变化时的最大内径…………………………………………… D01=1.600 m 水管直径变化时的最小内径…………………………………………… D02=1.600 m 伸缩接头外管内径……………………………………………………… D1= 1.600 m 伸缩接头内管内径……………………………………………………… D2= 1.600 m 管道和水的摩擦系数…………………………………………………… f H=0.13 伸缩节填料宽度………………………………………………………… b K=0.10 m 填料与管壁摩擦系数…………………………………………………… f k=0.15 管壁与支墩接触面的摩擦系数………………………………………… f0=0.60 重力加速度…………………………………………………………………g=9.81 m/s 水平向地震系数………………………………………………………… K H=0.05单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水重q s 计算表其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括:⑴钢管自重分力Q c ;⑵钢管水重分力Q s ;3.1 单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水得q s 计算 计算公式:单位管长钢管自重单位管长管内水重根据规范C.0.1条,作用于镇墩上的荷载包括:⑴镇墩自重G ;⑵镇墩上下游管轴方向作用力;⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。
锚固墩推力计算范文垂直向下的重力可以通过将墩身的体积乘以土壤的单位重力得到。
单位重力是指单位体积土壤所受的重力,一般以千克/立方米或特殊单位g/cm³表示。
例如,一个锚固墩的体积为10立方米,土壤的单位重力为20千克/立方米,则墩身的重力为10 * 20 = 200千克。
计算水平方向的推力时,需要考虑外力对墩身的作用。
常见的外力包括水流、土压力和地震力等。
具体计算方法如下:1.水流力:水流力是指水流对墩身产生的作用力。
水流力的计算可以使用以下公式:F=0.5*ρ*V²*A*Cd其中,F是水流力,ρ是水的密度,V是水流速度,A是墩身投影的面积,Cd是阻力系数。
2.土压力:土压力是土壤对墩身产生的作用力。
土压力的计算可以使用库仑公式或考虑到土壤的摩擦角的纽卡斯父公式。
根据实际情况选择不同的计算公式。
3.地震力:地震力是地震对墩身产生的作用力。
地震力的计算需要考虑墩身的质量、地震加速度和固定方式等。
可以采用等效静力法或动力方法进行计算。
以上是常见的外力对墩身的作用力计算方法,通过将这些作用力按水平方向的合力进行计算,可以得到墩身在水平方向上的推力。
在进行锚固墩推力计算时,还需要考虑墩身与土壤的摩擦力。
摩擦力可以通过将墩身的重力与地面的摩擦系数相乘得到。
摩擦系数是指墩身与土壤之间的摩擦性质,一般通过试验或经验确定。
最后,在进行锚固墩推力计算时,还需要根据计算结果评估墩身的稳定性和选择适当的墩身加固措施。
总之,锚固墩推力计算是土木工程中重要的计算工作。
通过合理的计算和评估,可以保证墩身的稳定和安全。
受水平荷载的桩基计算书(附参数讲解)受水平荷载的桩基计算书项目名称_____________构件编号_____________设计_____________校对_____________审核_____________计算时间 2016年3月1日(星期二)20:07一、设计资料1.荷载参数水平力: H = 55.20 kN弯矩: M = 1340.90 kN·m注:此两项均读取塔脚反力基本组合(与钢筋有关的取基本组合)竖向力: N+G = 712.60 kN2.基桩参数桩截面类型: 圆桩非扩底桩身截面直径: d = 2000.00 mm桩长: L = 12.90 m承载力性状: 摩擦端承桩桩底嵌固形式: 支承于非岩石类土中3.桩身材料桩形式: 混凝土桩混凝土等级: C304.桩基设计基本参数是否抗震设防: 否5.桩基平面布置是否矩形布桩: 否承台坐标基桩坐标6.承台参数承台底标高: 20.70 m承台效应系数: ηc = 0.507.岩土性能天然地面标高: 21.00 m二、计算过程1.基本参数承台露出地面的长度:l0 = 承台底标高 - 天然地面标高 = 20.70 - 21.00 = -0.30 m < 0 m取l0 = 0 m地基土水平抗力系数的比例系数:影响深度h m= 2 × (2.00 + 1) = 6.00 m影响深度范围内土层数n = 1m= m1 = 10000.00 kN/m4桩身抗弯刚度:EI= Ec× I= 30000000.00 × 0.78540 = 23561944.9013 kN·m2水平变形系数:桩身计算宽度: b 0= 0.9(d + 1) = 0.9 × (2.00 + 1) = 2.70 m桩身轴向压力传递系数: x N = 1.00承台侧面地基土水平抗力系数:C n= 10000.00 kN/m3桩底面地基土竖向抗力系数:C0= 129000.00 kN/m3承台底地基土竖向抗力系数:C b= 5000.00 kN/m32.计算方法类型: 单桩基础1.确定基本参数1).地基土水平抗力系数的比例系数m = 10000.00 kN/m42).桩身抗弯刚度EI= 23561944.90 kN·m23).水平变形系数a = 0.26 1/m4).桩底截面惯性矩5). B3D4- B4D3 = 72.08616). B2D4- B4D2 = 79.58947). A3B4- A4B3 = 28.44328). A2B4- A4B2 = 32.19389). A3C4- A4C3 = 50.235310). A2C4- A4C2 = 56.758211). A3D4- A4D3 = 47.151412). A2D4- A4D2 = 53.178713).当h> 2.5/a时 , 取K h = 02.地面处桩身内力弯矩:水平力:3.单位力作用于桩身地面处,桩身在该处产生的变位h c= h× a= 12.90 × 0.26 = 3.33 mH0= 1作用时 ,水平位移: = 6.25e-006 m/kN= 1.06e-006 1/kNM0= 1作用时 ,水平位移: d HM = d MH= 1.06e-006 1/kN= 2.90e-007 1/kN·m4.地面处桩身的变位水平位移:x0= H0d HH + M0d HM= 55.20 × 6.25e-006 + 1340.90 × 1.06e-006 = 0.0018 m转角:j0 = - (H0d MH+ M0d MM) = - (55.20 × 1.06e-006 + 1340.90 × 2.90e-007) = -0.00045.地面以下任一深度桩身内力弯矩:水平力:6.桩顶水平位移Δ = x0 - j0l0+ Δ0 = 0.0018 - (-0.0004) × 0.0000 + 0.0000 = 0.0018 m7.桩身最大弯矩及其位置由, ah= 3.3298查表C.0.3-5取得ay = 0.4659, D II = 6.5670按规范直接计算所得的最大弯矩位置:按规范直接计算所得的最大弯矩:三、桩身内力结果基桩 1 轴向力: 712.6000kN最大弯矩1403.3536kN·m(此值用于桩身强度计算)最大剪力 -193.8717kN。
水平、垂直弯头支墩计算书1.引言本计算书为不同弯头的支墩尺寸计算提供了相关数据。
2.流体推力2.1 弯头处的推力合力假设弯头顶角为β(用百分度表示),横截面积为S,其所受流体压力为P。
作用于弯头两侧截面之间结构上的力分别为F p1和F P2,支墩的反作用力为R。
在此结构上套用动量定理可得:该弯头顶角为β,用百分度表示,其补角为α,即:合力R由次可得:2.2 管道的压力流体推力随管道压力而发生变化,此压力存在一个正常值,即为管道的运行压力,用PS表示,此外还有一个较大的值,为管道的试验压力,用PE表示。
管道的试验压力导致最大的流体推力。
3.支墩支墩的形状取决于其所受合力的方向。
当为水平弯头时,合力位于水平方向,我们称该支墩为水平支墩。
当为垂直弯头时,分为两种情况,合力朝上时,我们称该支墩为垂直向上支墩,反之,当合力朝下,我们称之为下部垂直支墩垂直向下支墩。
3.1 水平支墩3.1.1 水平支墩的一般形状水平支墩的一般形状如下图所示。
支墩之上需要铺设一定厚度的回填料(厚度用h表示)。
3.1.2稳定性的研究支墩稳定性研究类似于挡土墙稳定性的研究,需检查其防滑稳定性、倾覆稳定性和基础稳定性。
根据弯头的位置,关于施工现场土壤力学特性的相关假设可根据地质研究报告确定:比重,内摩擦角,黏附系数Co:●比重= 1,6 t/m3●内摩擦角=30°作用于支墩上的力下图呈现的便是支墩的受力情况:h回填↓超负荷对支墩受力总结如下:●P m为支墩的自重●P r为回填料的重量●F ph为流体推力●F Q1为超负荷支墩作用力●F Q2为与基座内壁相接触的土壤支墩作用力N代表竖直方向上的合力:B代表支墩作用合力:由于超负载而产生且作用在支墩壁中间位置的作用力可按照以下公式进行计算:由与支墩接触的土壤而产生的,且作用于支墩内壁三分之一高度处的作用力:根据两处作用在支墩上的力,可得出支墩系数:由于作用于支墩上的力只能得到近似值,应为此作用力设定一个安全系数,一般情况下该安全系数取1.5. 作用于支墩上的力应除以该安全系数。
瓯海大道东延及枢纽集散系统工程(滨海大道高架桥梁工程)墩身模板、支架计算书中交一公局瓯海大道东延及枢纽集散系统工程项目经理部2014年6月目录一、本标段墩身结构形式 (3)二、设计依据 (4)三、计算参数 (4)一)结构参数 (4)二)荷载参数 (6)四、墩身模板设计 (6)一)墩身模板设计 (6)二)、墩身模板验算 (7)(一)荷载计算 (9)(二)检算标准 (9)(三)面板验算 (9)(四)内肋验算 (10)(五)外肋验算 (10)(六)边角对拉螺杆计算 (14)(七)对拉角件计算 (14)三)墩身模板验算结论 (15)五、墩身横梁模板、支架设计 (15)一)横梁结构尺寸 (15)二)横梁支架设计 (15)三)横梁模板验算 (15)(一)荷载计算 (15)(二)底、侧模板面板验算 (16)(三)侧模板内肋验算 (17)(四)侧模外肋验算 (17)(五)对拉螺杆计算 (18)(六)横梁支架模板验算 (18)(七)立杆稳定性计算 (20)四)横梁模板支架验算结论 (22)一、本标段墩身结构形式本工程主线采用双柱花瓶式墩,单柱花瓶墩,根据高度和截面形式的控制要求,挑选共14种形式墩柱,墩柱形式如下。
从表中可知,墩高为12m以下采用一次浇筑,12.5~20m以下两次浇筑。
本计算书墩身模板按以下最不利形式计算并确定模板结构形式:立柱模板验算汇总表二、设计依据1、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011;2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86;3、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008;4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001;5、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011;6、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008;7、《简明施工计算手册》;8、《实用建筑结构静力计算手册》;9、《路桥施工常用数据手册》; 10、《建筑施工计算手册》; 11、《路桥施工计算手册》;12、《瓯海大道东向延伸及枢纽集散系统(瓯海大道东延立交及立交以南段)工程》两阶段施工图设计三、计算参数一)结构参数1、混凝土容重3/25m KN c =γ,钢筋混凝土容重3/26m KN =γ;2、混凝土浇筑速度h m v /0.3=(按最小断面1.7m×1.7m ,每罐车9m 3计算) 混凝土初凝时间()()h T t .51525200152000=+=+=外加剂修整系数0.11=β[不掺加具有缓凝作用的外加剂],混凝土坍落度影响修正系数15.12=β【《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008】P143、6mm 厚钢板截面模量(每延米)W=6.0cm 3,惯性距(每延米)I=1.8cm 4,弹性模量E=2.1×105 MPa ,容许应力[σ]=140MPa ,MPa 85][=τ,允许抗拉、抗压和抗弯强度2/215m KN f =,允许抗剪强度2/125m KN f V =,重力密度78.5KN/m 3(取1米宽计算重力密度0.47KN/m 2);4、[8型钢腹板厚度d=5mm ,截面模量W=25.3cm 3,惯性距I=101.3cm 4,半截面面积距S z =15.1cm 3,截面积A=10.24cm 2,弹性模量E=2.1×105 MPa ,自重q=0.0804KN/m ,容许应力[σ]=140MPa ,MPa 85][=τ,允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =,允许抗剪强度2/120m KN f V =;5、[16b 型钢腹板厚度d=8.5mm ,截面模量W=116.8cm 3,惯性距I=934.5cm 4,半截面面积距S z =70.3cm 3,截面积A=25.15cm 2,弹性模量E=2.1×105 MPa ,自重q=0.1975KN/m ,容许应力[σ]=140MPa ,MPa 85][=τ,允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =,允许抗剪强度2/120m KN f V =;6、[20b 型钢腹板厚度d=9mm ,截面模量W=191.4cm 3,惯性距I=1913.7cm 4,半截面面积距S z =114.7cm 3,截面积A=32.83cm 2,弹性模量E=2.1×105 MPa ,自重q=0.258KN/m ,容许应力[σ]=140MPa ,MPa 85][=τ,允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =,允许抗剪强度2/120m KN f V =;7、[22a 型钢腹板厚度d=7mm ,截面模量W=218cm 3,惯性距I=2394cm 4,半截面面积距S z =127.6cm 3,截面积A=31.8cm 2,弹性模量E=2.1×105 MPa ,自重q=0.25KN/m ,容许应力[σ]=140MPa ,MPa 85][=τ,允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =,允许抗剪强度2/120m KN f V =;8、[25b 型钢腹板厚度t=12mm ,截面模量W=289.6cm 3,惯性距I=3619.5cm 4,半截面面积距S z =173.5cm 3,截面积A=39.91cm 2,弹性模量E=2.1×105 MPa ,自重q=0.3133KN/m ,容许应力[σ]=140MPa ,MPa 85][=τ,允许抗拉、抗压和抗弯强度2/205m KN f =,允许抗剪强度2/120m KN f V =;9、螺杆ф30截面积S=706.9mm 2,容许应力[σ]=140Mpa ,允许抗拉强度2/205m KN f bt =。
墩柱模板计算书一、计算依据1、《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)2、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005)3、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)4、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83)5、《铁路组合钢模板技术规则》(TBJ211-86)6、《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)7、《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)8、《京沪高速铁路设计暂行规定》(铁建设[2004])9、《钢结构设计规范》(GB50017—2003)二、设计参数取值及要求1、混凝土容重:25kN/m3;2、混凝土浇注速度:2m/h;3、浇注温度:15℃;4、混凝土塌落度:16~18cm;5、混凝土外加剂影响系数取1.2;6、最大墩高17.5m;7、设计风力:8级风;8、模板整体安装完成后,混凝土泵送一次性浇注。
三、荷载计算1、新浇混凝土对模板侧向压力计算混凝土作用于模板的侧压力,根据测定,随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时,侧压力就不再增加,此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。
侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。
新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。
图1新浇混凝土对模板侧向压力分布图在《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)中规定,新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算:在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83) 中规定,新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算:新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算: Pmax=0.22γt 0K 1K 2V 1/2 Pmax =γh 式中:Pmax ------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2) γ------混凝土的重力密度(kN/m3)取25kN/m3 t0------新浇混凝土的初凝时间(h ); V------混凝土的浇灌速度(m/h );取2m/h h------有效压头高度;H------混凝土浇筑层(在水泥初凝时间以内)的厚度(m); K1------外加剂影响修正系数,掺外加剂时取1.2;K2------混凝土塌落度影响系数,当塌落度小于30mm 时,取0.85;50~90mm 时,取1;110~150mm 时,取1.15。
区域供热DISTRICT HEATING1999年第2期No2 1999《架空热力管道支架简化计算图册》增补册内容介绍王希杰热力管道支架简算图册自97年4月由科技文献出版社出版,至今已有年余,我又对此书进行了详校复核,发现该书尚有两点不足:1.固定支架剪扭计算部分:相关图篇幅还显不足,应予增补;在剪扭计算方法上存有缺欠,且可再简化。
2.在支架柱配筋图上,有少数相关曲线出现双排筋,不够经济合理,应当修改。
为了使图册内容更完善,以利同志们设计时使用,特作了增补图及计算例题。
一、增补内容图:包括箍筋 6、8、10、12,箍筋间距1.钢筋最大抗扭力T筋max75~250mm,共8图8页。
2.支架柱纵筋为6φ20,箍筋φ12间距为75~250mm之钢筋抗扭力T筋图,共8图8页。
3.支架柱箍筋为φ12的箍筋抗剪力V箍图,计1图1页。
4.修改后的固定支架柱配筋图包括:1)As=f(f)②~⑤图,共4图4页。
2)As=f(f)④′、⑤′图,共2图1页。
以上共增补23图合计22页。
二、增补图采用的计算公式及编制方法增补图按在大集中荷载作用下的剪扭构件编制,其适用条件为:1.构件截面的剪跨比λ=3。
2.砼受扭承载力降低系数β=1.0。
3.纵筋与箍筋的配筋强度比ζ按实际计算值。
最佳ζ值范围为1.7~0.6,对于在相关曲线右上方的直线段(即ζ<0.6,而采用ζ=0.6)本图册对此段直线不予采用。
制图的固定条件:1.砼强度等级为C20。
2.钢筋:纵筋为Ⅱ级钢筋,箍筋为Ⅰ级钢筋。
主筋保护层厚25mm。
3.构件截面:按常用的矩形截面,其最大高宽比h/b不宜大于3。
图Ⅰ.钢筋最大抗扭力T筋max制图公式:式中:ζ——纵筋与箍筋的配筋强度比,最大ζ=1.7;f yv ——箍筋的设计强度,Ⅰ级钢筋fyv=210N/mm2;AstI——受扭计算中箍筋的单肢截面积,mm2;A cor ——砼截面核芯部分面积,Acor= (b-50)(h-50),mm2;S——箍筋中至中间距,mm。
给水管道之支墩(一)压力管道内的水体有一定的水压,其过水断面面向的对象要承担相应的压力(F=PA),比如末端管堵、转弯的弯头、分流的三通部位等。
如果没有坚强的后盾做支撑,那么阀门管件很容易受到冲击,造成松动、脱节、漏水等不利现象。
《柔性给水管道支墩》(10S505)中支墩就是一种很好的承压构件,就像高层屋面雨水经外立面落水管散排至地面,管道排水口位置设置水簸箕,防止直接冲刷地面(水滴石穿),支墩就有点类似于水簸箕。
1.工作压力/内水压力工作压力就是设计所需的压力,而内水压力这个概念也没找到确切定义,结合着施工验收规范来看,有点类似于试验压力,内水压力大于工作压力。
2.内摩擦角百度百科:抗剪强度线在σ-τ坐标平面内的倾角,用φ表示。
内摩擦角反映土或岩石内部各颗粒之间内摩擦力的大小,内摩擦角愈大,强度愈高。
无黏性土的内摩擦角通常在26-48°之间。
土的内摩擦角反映土的摩擦特性,包括土颗粒之间产生相互滑动时需要克服由于颗粒表面粗糙不平而引起的滑动摩擦,以及由于颗粒物的嵌入、连锁和脱离咬合状态而移动所产生的咬合摩擦。
地勘报告中,可根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)规范附录E分别对各部土层的直剪试验抗剪强度指标值进行统计计算,进而得出土层的平均内摩擦角,比如计算粉土约为20°。
《工程地质手册》(第五版)中给出了各种土类的内摩擦角参考值,见下表:《柔性给水管道支墩》(10S505)中支墩适用的土壤等效内摩擦角φ介于20-35°。
当等效内摩擦角为20°时,土与混凝土支墩底部的摩擦系数取0.25;当等效内摩擦角为28°时,摩擦系数取取0.30;当等效内摩擦角为35°时,摩擦系数取0.35。
内摩擦角按20°考虑算是最保守的数据了,抗剪切给我的感觉就是水平方向的抗力,仿佛就是在说摩擦力。
4.支墩受力1)支墩种类:水平弯头支墩、水平三通支墩、竖直向上弯头支墩、竖直向下弯头支墩,见下图:2)弯头角度:说实话,之前压根不知道弯头角度有几种,看了下这本图集才知道,原来有90°、45°、22.5°、11.25°四种角度的弯头,且是一半一半的。
污水管道支墩计算书设计原则及设计公式:1、管道截面计算外推力:考虑接口允许承受内水压后的管道截面计算外推力P:P=0.00785D2(P0-k×P s)(公斤)=0.00785×516.42(9.18×0.9×9.8)(K<1,K取0.9)=753.6(公斤)2、截面计算外推力P对支墩产生的压力R:水平弯管:R=2×P×sinα/2(公斤)=2×753.6×sin45°=1065.6(公斤)3、支墩计算原则及公式:水平弯管支墩截面外推力的合力R应小于后背被动土压力与支墩底面摩擦阻力之和:KR≤支墩总阻力T:T=T1+T2(公斤)式中:K-安全系数,K≥1.1T1-被动土压力(公斤)T2-底面摩擦力(公斤)计算T1T1=0.5tg2(45°+0.5φ)γ(h22-h12)=0.5 tg2(45°+0.50×35°)1.8(6.6282-5.8622)=15.9(公斤)计算T2T2=G×f=0.5(1+0.8)×1.22×2.4×103×0.4(f取0.4)=1244.2(公斤)则:KR=1.1×1065.6=1172.2(公斤)(k取1.1)T=T1+T2(公斤)=1244.2+15.9=1260(公斤)即:KR< T满足设计要求。
地质条件差需要另行基础处理,本图只是按造已经进行过基础处理的条件下设计的,如还有问题建议咨询岩土工程方面的设计人员该如何做基础处理,对于不同管径、不同管材大家可根据我的计算书,查相关参数另行设计。
谢谢大家的支持!!!!。
埋地压力给水管道水平支墩设计计算支墩是给水管道系统中最重要的部件之一,它们的设计必须满足足够的强度,使给水管道的安全性和可靠性得到保证。
考虑到实际情况,支墩的给水管道一般是埋在地面,且通常遭受地下水压力的影响。
因此,支墩的设计应该考虑到埋地压力,确保设计的支墩能够处理压力,从而保证整个给水管道系统的稳定和可靠性。
在计算埋地压力给水管道水平支墩的设计时,首先要考虑的是地下水压力的作用方式和大小。
受到埋地压力的影响,支墩的设计一般采用三种方法:弹性支撑、地基深度和桩的设计。
考虑到支墩上部的压力分布特点,在设计给水管道水平支墩时,应注意以下几点:(1)确定本次设计所需要考虑的各种因素,并综合考虑支墩的容许应力、变形量、埋深等参数。
(2)计算支撑面积,以确定支墩土层承受压力的位置,以便设计支墩的深度。
(3)计算支墩的安装深度,根据受地压力的特点,采用最佳的尺寸。
(4)确定支墩的类型,根据地下水压力的大小,选择适当的支墩类型。
(5)确定支墩材料,根据压力的大小,选择适当的支墩材料。
(6)计算支墩的抗压强度,采用有限元法计算支墩的受压应力、变形和刚度,以确保支墩的设计能够满足要求。
(7)确定施工方案,根据支墩材料、型号、尺寸以及工程地质条件,形成完整的施工方案,以保证工程的施工质量。
以上就是埋地压力给水管道水平支墩的设计计算的基本步骤,此外还应考虑支墩端部的抗剪加固措施和支墩的导热性能问题。
如果受地下水压力影响较大,则需要采用土支护系统,以增加支墩的抗压强度和可靠性。
因此,给水管道水平支墩的设计是一个系统工程,必须综合考虑各种因素,确保整个给水管道系统的可靠性和安全性。
在设计和施工中,应当特别注意支墩受地下水压力的影响,以确保满足抗压要求,为改善城市给水建设服务。
给⽔管道之⽀墩(⼆)在进⾏计算时,⽆⾮就是把前述的各种⽔平、垂直⽅向的⼒计算出来,最终去判断⽀墩尺⼨⼤⼩是否满⾜⽀墩抗推⼒稳定性、地基承载⼒、⽀墩垂直向稳定性(仅垂直下弯考虑)要求等。
《柔性给⽔管道⽀墩》(10S505)图集给出了有、⽆地下⽔的分类,在此基础上⼜进⾏了细分:不同设计内⽔压⼒、不同⼟壤等效内摩擦⾓、不同弯头⾓度、不同管顶覆⼟厚度下的各种数据表格。
其中:⽔平弯管⽀墩受⼒有90°、45°、22.5°、11.25°四种弯管⾓度;⽔平三通和⽔平管堵就不说了;垂直向上和垂直向下弯管⽀墩受⼒有45°、22.5°、11.25°三种⾓度。
1. ⽔平⽀墩⽔平弯管⽀墩、⽔平三通⽀墩、⽔平管堵⽀墩,三者做法差不多,这⾥以⽔平弯管⽀墩为例进⾏介绍。
其⽀墩断⾯像⼀个梯形棱台,见下图:1)⽀墩抗推⼒(⽔平⼒)稳定验算:被动⼟压⼒(Fpk)+摩擦⼒(Ffk)-主动⼟压⼒(Fap,k)≥抗⼒系数(1.5)×⽔压⽔平向推⼒(Fwp,k)2)地基承载⼒(垂直⼒)验算:⽀墩重⼒(G)+⽀墩上⽅覆⼟重⼒(W)≤⽀墩底⾯积(A)×地基承载⼒特征值(fa)3)其它:垂直⼒⽅向不考虑浮⼒影响,这样更为保守安全。
2. 垂直上弯⽀墩⽀墩断⾯为矩形断⾯,只不过随弯⾓拐弯上了个坡,见下图:1)⽀墩抗推⼒(⽔平⼒)稳定验算:被动⼟压⼒(Fpk)+摩擦⼒(Ffk)-主动⼟压⼒(Fap,k)≥抗⼒系数(1.5)×⽔压⽔平向推⼒(Fh)2)地基承载⼒(垂直⼒)验算:⽀墩重⼒(G)+⽀墩上⽅覆⼟重⼒(W)+⽔压垂直向分⼒(N)≤⽀墩底⾯积(A)×地基承载⼒特征值(fa)3)其它:垂直⼒⽅向不考虑浮⼒影响,这样更为保守安全。
3. 垂直下弯⽀墩⽀墩断⾯为矩形断⾯,⽅⽅正正的,见下图:1)⽀墩抗推⼒(⽔平⼒)稳定验算:摩擦⼒(Ffk)≥抗⼒系数(1.5)×⽔压⽔平向推⼒(Fh)2)地基承载⼒(垂直⼒)验算:⽀墩重⼒(G)+⽀墩上⽅覆⼟重⼒(W)≤⽀墩底⾯积(A)×地基承载⼒特征值(fa)3)垂直向(垂直⼒)稳定验算:⽀墩重⼒(G)+⽀墩上⽅覆⼟重⼒(W)≥抗⼒系数(1.1)×[浮⼒(Ffw,k)+⽔压垂直向上分⼒(N)]4)其它:⽀墩断⾯左右两侧的⼟压⼒相同,所以就抵消了,只能靠摩擦⼒来抵抗⽔压⽔平向推⼒了;不考虑浮⼒和⽔压垂直向上分⼒的影响,这样算出的承载⼒更为保守安全;虽说地基承载⼒不考虑垂直向上⼒的影响,但是垂直向稳定性需要考虑,这⾥有点像抗浮⼒影响,前⾯两种情况也有浮⼒,但是相对垂直下弯⽀墩⽽⾔,这⾥还有个⽔压上向分⼒,综合下来上向的⼒可能影响会有点⼤,所以这⾥需要考虑。
镇墩结构计算书(Excel)分段式压力管道镇墩结构计算书一、设计依据及参考资料(1)设计依据:《水电站压力钢管设计规范》(SL281―2003)(2)参考资料:《水电站》(河海大学刘启钊主编)二、设计基本资料引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q= 8.600m/s水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw=0. 98t/m钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γs=7.85t/m上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D0=1.600m下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=1.600m 上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D1=1.632m下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D2=1.632m上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.632m下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=18.450°下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =39.810°上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=51.000m下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=9.468m镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l1=6.000m镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l2=6.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=138.138m上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1=121.990m下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=144.200m上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=1.000m下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=0.3伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.150m钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f=0.3三、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力计算公式:A1=gt.L.sinα式中:gt=(D1 -D0 ). 3.14. γ s/4 γ s 上游(A1') 下游(A1'') 7.85 7.85 L 51.000m 9.468m sinα 0.***-***** 0.***-***** D0 1.600m 1.600m D1 1.632m 1.632m gt 0.637t/m 0.637t/m A1 10.287t 3.863t222、钢管转弯处的内水压力计算公式:A2=D0 .γ w.H0.3.14/4 D0 上游(A2') 下游(A2'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H0 138.138m 138.138m A2 272.050t 272.050t23、伸缩节边缘处的水压力计算公式:A3=(D01 .-D0 ).γ w.H.3.14/4 D01 上游(A3') 下游(A3'') 1.632m 1.632m D0 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A3 9.706t 11.473t2 24、水流对管壁的摩擦力计算公式:A4=D0 .γ w.hw.3.14/4 D0 上游(A4') 下游(A4'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m hw 1.000m 0.100m A4 1.969t 0.197t25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式:A5=D01.b.fk.γ w.H.3.14 D01 上游(A5') 下游(A5'') 1.632m 1.632m b 0.150m 0.150m fk 0.3 0.3 γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A5 27.568t32.588t6、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式:A6=f.(Qp+Qw)cosα f 上游(A6') 0.3 Qp 32.504t Qw 100.440t α 18.450° A6 37.833t7、水在弯管处的离心力计算公式:A7=D0 .γ w.V .3.14/4g2 2式中:gt=(D1-D0). 3.14. γs/4222、钢管转弯处的内水压力计算公式:23、伸缩节边缘处的水压力计算公式:224、水流对管壁的摩擦力计算公式:25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式:A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式:A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式:A7=D02.γw.V2.3.14/4gD0 上游(A7') 下游(A7'') 1.600m 1.600mγ w 0.98t/m 0.98t/mV 4.279m/s 4.279m/sA7 3.680t 3.680t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式:A8=(D0 -D )γ w.H.3.14/4 D0 A8 1.600m D 1.600m γ w 0.98t/m H 138.138m A80.000t2 2四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式:Qp=gt.L.cosα gt 上游(Qp') 下游(Qp'') 0.637t/m 0.637t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα 0.***-***** 0.***-***** Qp 1.814t 1.469t2、水重产生的法向力Qw 计算公式:Qw=gw.L.cosα gw 上游(Qw') 下游(Qw'') 1.969t/m 1.969t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα0.***-***** 0.***-***** Qw 5.605t 4.539t五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+) 上游轴向力温度上升温度下降温升上游合力温降上游合力A1' 10.287t 10.287t A2' 272.050t 272.050t A3' 9.706t 9.706t A4' 1.969t 1.969t 363.094t 232.291t A5' 27.568t -27.568t A6' 37.833t -37.833t A7' 3.680t 3.680t下游轴向力温度上升温度下降温升下游合力温降下游合力A1" 3.863t 3.863tA2" -272.050t -272.050tA3" -11.473t -11.473tA4" 0.197t 0.197t -315.731t -250.556tA5" -32.588t 32.588tA7" -3.680t -3.680tA8 0.000t 0.000t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式:22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式:Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw 计算公式:Qw=gw.L.cosα五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)温升∑Y1 温升∑X 温降∑Y1 温降∑X温升上游合力xsinα 1 温升上游合力xcosα 1 温降上游合力xsinα 1 温降上游合力xcosα 1114.911t 344.431t 73.515t 220.351t温升下游合力xsinα 2 温升下游合力xcosα 2 温降下游合力xsinα 2 温降下游合力xcosα 2-202.145t -242.536t-87.234t 101.895t-160.***** -86.902t -192.470t 27.882t2、法向合力计算(垂直向下为+)∑Y2下游合力上游合力(Qp'+Qw')xcosα 1= (Qp''+Qw'')xcosα 2=7.037t 4.615t11.652t六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式:Kc=fz(∑Y+G)/∑XG=Kc∑X/fz-∑Y抗滑安全系数…………………………………………………… Kc= 1.75 镇墩与地基的摩擦系数…………………………………………… fz= 0.55 G 温升时镇墩需要的重量温降时镇墩需要的重量399.795t 163.964t2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式:Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。
某高速公路特大桥的桥墩基础一、基本任务1、在完成专业技术《基础工程》等课程学习的基础上,要求对歌类建筑物的浅基础设计、桩基设计、地基设计、软弱地基处理等方面的计算知识能融会贯通、灵活掌握合理的、正确地应用于具体工程的实际,独立的完成基础方案选取及其所要求的设计、校核的计算内容,以达到培养解决工程实际问题核分析问题的能力.2、对于所给的具体资料能够准确阅读、系统掌握、正确处理、灵活应变。
3、提供完整的计算资料处理、计算过程计算结果说明书核必要的制图。
二、目的通过所给的某高速公路上的**大桥的桥墩和桥台的基础设计(计算与校核),巩固所学专业相关课程的基本知识,熟悉和完成设计的各个环节,通过合理的技术方案选取,施工设计准确的计算过程的训练,以提高实际工作的能力。
三、设计荷载计算校核依据基础地面以上的荷载计算按以下数据1、设计荷载汽车Ⅰ级,确定桥面荷载.2、桥面结构3、桥面采用双向行车分离结构。
具体不支持存参照附图,详细尺寸结构可以简化,计算桥面自重参考尺寸:桥长18孔×30米,包括桥台耳长546。
96米。
桥面梁采用4孔一联、两个54孔一联。
4孔一联的预应力混凝土简支梁。
梁截面T型梁,横截面每半边布置5片梁,主梁间距2。
6米;等高度梁,梁高1.9米,每个4。
86米设横隔梁一道.具体尺寸可以拟定自重自由假定简化计算。
4、墩、台基础混凝土为25级。
墩、台自重的计算可以考虑双柱式,整体式任选.混凝土容25KN m重35、钢材Ⅰ、Ⅱ级.四、工程地址情况基本情况表述如下:桥位处于河谷“U”字形地域,具有较强的侧向侵蚀作用,因水库的拦蓄作用,河漫滩出现谷坡一般高于河底2-4米,成细波沿桥轴线锯齿状分布。
KN m,C=0 KPa ϕ=28o;路基土平均容重19。
03地基土层计算依据处理可选方案:1、具体选定位置时可参考附图中地层示意图自选。
除表土外,典型土层可以分三层:KN m,TK=200Kpa;中密。
⑴中(细、粗)7砂混卵石层,厚度0。
云南省巧家县第一中学学生宿舍建设项目支墩计算书ZD-1计算书正截面双向弯曲承载力计算书构件名称:ZD-11 已知条件柱截面宽度b=1000mm,截面高度h=1000mm,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离as=35mm,X 方向计算长度l0x=400mm,Y方向计算长度l0y=400mm,混凝土强度等级C40,纵向钢筋强度设计值fy=360MPa,2级抗震,地震组合,截面设计轴压力N=6320kN,截面绕水平X轴的矢量弯矩Mx=1530kN·m,另端设计弯矩Mxa=1530kN·m,截面绕竖向Y轴的矢量弯矩My=1530kN·m,另端设计弯矩Mya=1530kN·m,计算配筋面积。
2 配筋计算构件截面特性计算A=1000000mm2, Ix=83333332992.0mm4, Iy=83333332992.0mm4 ix=288.7mm, iy=288.7mm查混混凝土规范表4.1.4可知fc=19.1MPa由混凝土规范6.2.6条可知α1=1.0 β1=0.8由混凝土规范公式(6.2.1-5)可知混凝土极限压应变εcu=0.0033由混凝土规范表4.2.5可得钢筋弹性模量Es=200000MPa相对界限受压区高度ξb=0.518查混凝土规范表11.1.6可知截面承载力抗震调整系数γRE=0.80根据混凝土规范6.2.3条,判断是否需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩绕X轴方向N/(fcA)=6320000/(19.1×1000000)=0.33 ≤ 0.9M1/M2=1530/1530=1.00 > 0.9lc/i=400/288.7=1.4 ≤ 34-12(M1/M2)=34-12×(1530/1530)=22 需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响根据混凝土规范6.2.4条考虑二阶效应,Cm=1.00,ηns=1,Cmηns=1CmηnsMx=1×1530=1530.66偏心距e0=1530659712/6320000=242.19mm根据混凝土规范6.2.5条可知附加偏心距eax=33.33mm初始偏心距eix=e0x+eax=242.19+33.33=275.53mm绕Y轴方向M1/M2=1530/1530=1.00 > 0.9lc/i=400/288.7=1.4 ≤ 34-12(M1/M2)=34-12×(1530/1530)=22 需要考虑轴压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响根据混凝土规范6.2.4条考虑二阶效应,Cm=1.00,ηns=1,Cmηns=1CmηnsMy=1×1530=1530.66偏心距e0=1530659712/6320000=242.19mm根据混凝土规范6.2.5条可知附加偏心距eay=33.33mm初始偏心距eiy=e0y+eay=242.19+33.33=275.53mm按照混凝土规范附录E的方法可求得单根角筋面积Asc=380.10mm2上侧钢筋根数、钢筋面积Nx=4Asx=1507.65mm2左侧钢筋根数、钢筋面积Ny=4Asy=1507.65mm2全截面钢筋面积A's=7551mm2框架柱斜截面受剪承载力计算书1 已知条件柱截面宽度b=1000mm,高度h=1000mm,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离as=35mm,箍筋间距s=100mm,混凝土强度等级C40,箍筋设计强度fyv=360MPa,2级抗震,地震组合,水平剪力设计值Vx=439kN,竖向剪力设计值Vy=444kN,轴压力设计值N=6320kN,求所需钢筋面积。
墩柱脚手架计算书一、计算依据1 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001);2 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);3 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);4 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);5 《钢结构设计规范》(GB50017-2003);6 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002);7 工程设计图纸及地质资料等。
二、脚手架计算参数脚手架采用φ48×3.5钢管和扣件搭设成双排架,本管段最高墩为28m,故搭设高度H取28.8m,共16步;立杆横距l b为0.9m,立杆纵距l a为1.5m,步距h为1.8m,脚手架距墙0.5m(构造外伸长度),按规范其计算外伸长度可取0.3m;连墙件为2步3跨设置;脚手板为竹串片脚手板,取0.35kN/m2,按同时铺设9层计,同时作业层数n1为1层,施工均布荷载为3.0kN/m2。
其他搭设要求遵照规范执行。
脚手架材质选用φ48×3.5钢管,弹性模量E为2.06×105N/mm2,截面面积A为489mm2,截面模量W为5.08×103mm3,回转半径i为15.8mm,抗压、抗弯设计值f为205N/mm2,基本风压值w为0.5kN/m2。
三、大横杆的计算大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
脚手板的布置详见下图:1、均布荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.9/2=0.158kN/m活荷载标准值 Q=3.000×0.9/2=1.35kN/m静荷载的计算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.158=0.235kN/m 活荷载的计算值 q2=1.4×1.35=1.89kN/m大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩、支座最大弯矩和跨中最大挠度)。
2、过渡墩墩柱一、构件参数1、构件尺寸横桥向宽度b=2.0m ,顺桥向宽度h=2.0m ,墩柱计算高度取l 0=8.4m 。
根据施工图:a s =50mm ,则h 0=1950mm 。
2、构件材料墩柱采用C40混凝土,f cd =18.4MPa 。
顺桥方向在大小桩号侧各有18根Φ28,横桥方向在内外侧各有18根Φ25,f sd = f sd ’=280MPa 。
则顺桥方向在大小桩号侧钢筋面积均为:A s =11084.4mm 2。
ξb =0.56,εcu =0.0033,Es=200000 MPa 。
3二、偏心距增大系数和大小偏心的判断1、计算偏心受压构件正截面承载力时,对长细比l 0/i>17.5的构件,应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响。
经计算:i=577.35mm ,l 0/i=14.5<17.5,偏心距增大。
其矩形截面偏心受压构件的偏心距增大系数可按下列公式计算:计算得:η=1.029e s =ηe 0+h/2-a s = 1833.64mm e s =ηe 0-h/2+a’s = -66.36mm 2、由截面上所有力对γ0N 作用点力矩之和为零,可得到:s s sd s s s s cd e'A'-f'e A σ)x/-h bx(e f =+20计算得:x=694.31mm<ξb h 0=0.56×1950mm=1092mm 为大偏心构件。
三、大截面偏心正截面抗压承载力计算应符合下列规定:s s s sd cd A A'f'bx f N N σγ-u d 0+=≤ 其中: 当构件属于大偏心构件时,取sd s f =σ0d 10610.96kN N γ≤ u -71826.5kc d s d s ssc dN f b xf 'A 'A f b x σ=+== 正截面抗压承载力满足。
水平、垂直弯头支墩计算书
1.引言
本计算书为不同弯头的支墩尺寸计算提供了相关数据。
2.流体推力
2.1 弯头处的推力合力
假设弯头顶角为β(用百分度表示),横截面积为S,其所受流体压力为P。
作用于弯头两侧截面之间结构上的力分别为F p1和F P2,支墩的反作用力为R。
在此结构上套用动量定理可得:
该弯头顶角为β,用百分度表示,其补角为α,即:
合力R由次可得:
2.2 管道的压力
流体推力随管道压力而发生变化,此压力存在一个正常值,即为管道的运行压力,用PS表示,此外还有一个较大的值,为管道的试验压力,用PE表示。
管道的试验压力导致最大的流体推力。
3.支墩
支墩的形状取决于其所受合力的方向。
当为水平弯头时,合力位于水平方向,我们称该支墩为水平支墩。
当为垂直弯头时,分为两种情况,合力朝上时,我们称该支墩为垂直向上支墩,反之,当合力朝下,我们称之为下部垂直支墩垂直向下支墩。
3.1 水平支墩
3.1.1 水平支墩的一般形状
水平支墩的一般形状如下图所示。
支墩之上需要铺设一定厚度的回填料(厚度用h表示)。
3.1.2稳定性的研究
支墩稳定性研究类似于挡土墙稳定性的研究,需检查其防滑稳定性、倾覆稳定性和基础稳定性。
根据弯头的位置,关于施工现场土壤力学特性的相关假设可根据地质研究报告确定:比重,内摩擦角,黏附系数Co:
●比重= 1,6 t/m3
●内摩擦角=30°
作用于支墩上的力
下图呈现的便是支墩的受力情况:
h回填↓超负荷
对支墩受力总结如下:
●P m为支墩的自重
●P r为回填料的重量
●F ph为流体推力
●F Q1为超负荷支墩作用力
●F Q2为与基座内壁相接触的土壤支墩作用力
N代表竖直方向上的合力:
B代表支墩作用合力:
由于超负载而产生且作用在支墩壁中间位置的作用力可按照以下公式进行计算:
由与支墩接触的土壤而产生的,且作用于支墩内壁三分之一高度处的作用力:
根据两处作用在支墩上的力,可得出支墩系数:
由于作用于支墩上的力只能得到近似值,应为此作用力设定一个安全系数,一般情况下该安全系数取1.5. 作用于支墩上的力应除以该安全系数。
防滑稳定性
需要验证的是,作用于支墩上的合力中的水平分力能够被支墩的摩擦力所平衡。
以下两种情况需论证:
●我们需要验证,支墩,回填土(N)的重量和土地粘着力是否能产生足够的摩擦力(N
tg(φ)+S*Co),以便抵抗管道正常运行时的流体推力(F phs)。
在这种情况下,我们不考虑支墩会移动,也就是说在计算中无需考虑安全系数。
(S代表支墩混凝土和其下土地的接触面积)
●我们需要验证,土地支墩(B)和竖直方向力(即支墩和回填土重量以及粘着力)所产生的摩擦
力加上安全系数(1.5)后,是否足以平衡管道打压试验时的流体推力(F phe)。
倾覆稳定性
需要验证支墩的稳定力矩是否大于不稳定力矩的1.5-2倍。
但是,当合力作用于支墩底部三分之一中心处时,该项验证是无效的。
这是相对于倾覆界限进行的计算,该界限位于支墩底部,并地表垂直接触。
稳定力矩或阻力力矩M r的总和可由以下公式得出:
不稳定力矩或主动力矩M m 由以下公式得出:
则需要验证的是:
基础稳定
需要证明地基土质能承受支墩,也就是说土地受到的最大应力(σmax)要小于土地所能承受的容许应力,该容许应力约为2巴。
最大应力和最小应力可由以下公式得出:
在该公式中:
N: 合力的竖直方向应力或分力
S: 基座底部的面积
M: 弯曲力矩
L G: 惯性力矩
V: 从重力中心到最大应力翻转界限(σmax)和到最小应力浮动界限(σmin)的距离
弯曲力矩是所有作用在S截面O点的力矩之和,阻力力矩以正值计算。
弯曲力矩由以下公式得出:
当参考应力(σréf)小于土地容许应力(σadm)时,基础稳定性得到验证。
参考应力的确定取决于地基以下的应力分布分解图的形状:
●若分解图为梯形(图形a):
●若分解图为三角形(图形b):
3.2垂直向上支墩
3.2.1基座形状
竖直向上支墩为钢筋混凝土结构,其上应铺设一定厚度的回填土(厚度为h r)。
3.2.2压力合力
假设一个竖直弯头的顶角角度为β,该弯头改变管道的走向,此管道的坡度为I。
压力合力R Fp和垂直方向产生一个角度ψ。
水可以从一个方向或相反的方向流动。
角ψ可由以下公式得出:
压力的合力可根据以下公式得出(参考1.1):
和:
3.2.3 支墩的稳定性
除了滑动稳定性、倾覆稳定性和基础稳定性(参考2.1.2条),支墩还存在抗浮稳定性。
需注意:
N:支墩重量、回填重量和空管重量的合力。
Cs:安全系数
Ф:基础土壤的内摩擦角
防滑稳定性
防滑稳定性可根据以下公式进行检查:
抗浮稳定性
当垂直向下和垂直向上的力的比例大于或等于安全系数(1.3到1.5)时,抗浮稳定性不存在问题,即:
倾覆稳定性
当阻力距(M r)和主动力矩(Mm)的比例大于1.5或2时,倾覆稳定性得到验证。
阻力距可根据以下公式得出:
主动力矩可以根据以下公式得出:
地基稳定性
最大和最小应力可根据以下公式进行计算:
如果参考应力小于土壤允许预应力时,地基稳定性合乎标准。
此外,当管道不在运行,支墩不在土壤上作用连续的力时,还需检验此稳定性。
作用于土壤上的应力可根据以下公式进行计算:
3.3 垂直向下弯头支墩
3.3.1 支墩形状
垂直向下弯头支墩的和垂直向上弯头支墩的区别在于支墩上部右侧结构的形状不同。
可采用相同方式表示压力合力。
3.3.2 压力合力
压力合力R FP与垂直方向成一个夹角。
夹角可根据以下公式进行计算:
防滑稳定性
滑动稳定性可根据以下公式进行检查:
倾覆稳定性
倾覆稳定性可根据以下公式进行检查:阻力距为:
主动力矩M m为:
地基稳定性:
最大和最小应力根据如下公式进行计算:
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