松北水城天玑湖进水闸应力分析与结构计算
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7.10闸墩结构计算闸墩结构计算一般应该考虑两种工作情况。
闸墩每个高度的应力都不同,最危险的断面是闸墩与底板的接合面。
应以该接合面作为计算面,并把闸墩视为固支于底板的悬臂梁,近似用偏心受压公式计算应力。
首先是运用期,当闸门关闭挡水时,闸墩承受的最大上下游水位差的水压力,闸墩及其上部结构的重力,对于平面闸门,应计算闸墩底部正应力和门槽应力。
其次是检修期,当一孔检修,而邻孔关闭或照常开门泄流,此时闸墩承受测水压力,闸墩和上部结构的重力,这时应验算闸墩侧向受力情况下底部止应力,由于该泄水闸淹没下游检修闸门,故不作计算。
这里对设计洪水期进行计算 =19.50,=14.20H m H m 下上 1. 闸墩底面的正应力计算设计洪水期情况下闸墩底部荷载和力矩作用计算表 对闸墩底面形心求矩,以一联作为脱离体(单位t)对于单个中墩来说:837.08(t)4.0G ==∑,842.15 1.3273.70(t )4.0M m ⨯==∙∑,墩底截面对其形心轴的惯性距近似取:[]()3340.975 1.30.97518585.591212B L I m ⨯⨯⨯===B-闸墩的厚度,1.3m;L-闸墩顺水流方向的长度,18m 。
闸门关闭时,纵向计算的最不利条件是闸墩承受最大水位差所产生的水压力、闸墩自重及其上部结构等荷载,由《水工建筑物》式(6-35)2G M LA I σ∑∑=±⨯下上 G ∑-作用于闸墩的铅直力总和 A- 闸墩的底面积,近似矩形计算:21.318=23.4m A =⨯M ∑-作用于闸墩上的各个作用荷载对闸墩底中心的距837.08273.71835.77 4.2223.4585.592G M L A I σ∑∑=±⨯=±⨯=± 39.97(t /)(31.57(t /)m m ==上游)(下游)由计算结果可知,设计洪水情况下,沿水流方向的应力尽管比较大,但仍小于混凝土抗压强度/kN m (1029)且无拉应力出现,无须配筋,只按构造配筋。
四、闸室稳定计算(1)闸室基底应力计算依据“规范”当结构布置及受力情况对称时按第29页(7.3.4-1)计算。
P max=∑G/A+∑M/WP min=∑G/A-∑M/W式中:P max--闸室基底应力的最大值;P min--闸室基底应力的最小值;∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载(KN);∑M--作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩(KN·m);A--闸室基底面的面积(m2);W--闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩(m3)。
在各种情况下,平均基底应力不大于地基允许承载力,最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍。
(2)沿基底面的抗滑稳定计算依据“规范”抗滑稳定安全系数计算按第30页(7.3.6-1)计算。
K c=(f∑G)/∑H式中:K c--沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数;f--闸室基底面与地基之间的摩擦系数,可按第32页表7.3.10规定采用;∑G--作用在闸室上的全部竖向荷载(KN);∑H--作用在闸室上的全部水平向荷载(KN);PmPmax=η=1/2(Pmax Kcφ项目12345678910111213B12 Pmin= Pmax=η=1/2(Pmax注作项24567891011121314B12 Pmin= Pmax=η=1/2(Pmax Kcφ基本资料:B AGM 偏心距e=M/G1222824827-8609.6638-0.34678631Pmin=G/A (1+6e/B )=90.00950921Pmax=G/A (1-6e/B )=127.7711925<500η=Pmax/Pmin= 1.419529933<1.51/2(Pmax+Pmin)=108.8903509满足稳定要求设计钢筋砼容重为25KN/m3,地基允许承载力为0.5mpaB AGM偏心距e=M/Gφ1222822541.6-7767.7857-0.344597830Pmin=G/A (1+6e/B )=81.8320489Pmax=G/A (1-6e/B )=115.9012844<500η=Pmax/Pmin= 1.416331205<1.51/2(Pmax+Pmin)=98.86666667Kc=(Tan φ∑G+Co*A)/∑H=5.852273911>1.2满足稳定要求B AGM 偏心距e=M/G1222820877.8-12234.5848-0.58600929Pmin=G/A (1+6e/B )=64.73906842Pmax=G/A (1-6e/B )=118.3995281<500η=Pmax/Pmin= 1.828872904<2.01/2(Pmax+Pmin)=91.56929825满足稳定要求注:由于本闸的正常挡水位为1625.6m ,当水位上涨时将分级开闸泄水冲沙,所以当水位在校核洪水位时作用在闸室上的水平力很小,所以只需对此工况的地基承载力进行复核。
水闸结构分析方法综述摘要:水闸是一种具有挡水和泄水双重作用的低水头水工建筑物,在水力发电、灌溉、航运、防洪排涝等水利工程中都占有重要地位。
在水利建设事业中,水闸更得到了广泛的应用。
水闸应力分析关系到结构的安全,本文从整体结构出发,对谁砸结构的应力分析方法进行详细综述,为水闸分析奠定基础。
关键词:水闸有限元分析方法我国在很早就己经开始引水灌溉和航运,所以有悠久修建水闸的历史。
解放后,随着我国水利事业的发展,全国许多地区兴建了大量的水闸,大大的增强了我国各地区抗旱和排涝的能力,促进了工农业生产的不断发展。
水闸按其所承担的任务进行分类。
进水闸用于引水;节制闸用于控制水位和流量;排水闸则用于排水,在多泥砂河道上,排水闸还兼有冲砂闸作用;挡潮闸是为了防止海水倒灌,在河流入海处兴建的水闸;分洪闸则是为了消除河流下游的洪水威胁,在分洪道首部设置的水闸;为了改善内河航运或蓄水灌溉等目的,在河道上建闸蓄水,称为为蓄水闸。
1水闸的分析方法水闸结构分析传统作法都是将闸室中的底板和闸墩分开计算,将闸墩简化为悬臂梁用材料力学或结构力学方法进行内力计算,而水闸底板一般采用截条法简化为基础梁然后用查表的方法进行相应的内力计算。
这种方法简单,但难以反映出结构的整体作用,有时与实际情况相差很大。
目前采用的方法有了很大的进步,一般可以根据水闸结构的特点,按两种结构模型将其简化。
一种是同样采用截条法,但将闸墩、底板和地基作为一个整体简化为弹性地基上的平面框架结构,采用数值法或半解析法进行计算。
这种模型可以在平面内考虑闸墩、底板和地基的相互作用,但无法考虑结构的空间效应。
另一种是将整个水闸底板和地基作为一个整体简化为弹性地基上的基础板采用数值法或半解析法进行计算。
这种模型可以考虑底板和地基的整体空间作用,但闸墩的作用只能用等效刚度来反映。
当有抗震要求时,可按规范规定选取拟静力法或动力法进行抗震设计和计算。
闸室稳定计算宜取两相邻顺水流向永久缝之间的闸段作为计算单元,分析水闸在施工和运行过程中可能出现的工作情况,并选出其中起控制作用的情况,作为闸室稳定性的计算条件。
闸墩温度应力的计算及控制措施探讨
陈敏林
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】1996()6
【摘要】对当前水闸设计理论中闸底板的温度应力产生的原因、过程以及作用结果进行了分析探讨,并提出了一些相应的计算方法和减小温度应力的控制措施。
【总页数】2页(P39-40)
【关键词】闸墩;温度应力;计算方法;措施;水闸
【作者】陈敏林
【作者单位】武汉水利电力大学
【正文语种】中文
【中图分类】TV662.2
【相关文献】
1.泄洪闸闸墩施工期温度场与温度应力分析 [J], 王岩;方元龙;吴胜兴
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3.混凝土闸墩晚期温度应力与裂缝闸墩应力分析 [J], 马普杰;路世贵
4.水闸闸墩施工期温度场和应力场的仿真计算分析 [J], 王振红;朱岳明;于书萍;王方勇
5.大顶子山溢流坝长闸墩温度应力仿真计算分析 [J], 李俊杰;胡军;康飞;王谊
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第八章 水 闸§8-5 闸室的布置和构造 教学内容底板、闸墩、工作桥、交通桥 一、底板按形状分:有水平底板、低实用堰底板(上游水位高,流量又受限制)。
河宽、孔多。
需用横缝将闸室分成若干闸段(每个闸段可分为一孔、两孔、三孔)按底板与闸墩的连接方式分:整体式、分离式● 整体式闸底板与闸墩浇筑成整体,墩中分缝。
(也有闸室底板中间分缝的)底板形式⎭⎬⎫⎩⎨⎧--kpa 4030较差,箱式底板:地基承载力实心底板适用于松散地基,地震烈度较高的地区 ● 分离式单孔底板上设双缝,将底板与闸墩分开适用:坚基,紧密的地基上,不会产生不均匀沉降。
底板顺水流方向的长度:满足上部结构布置,结构强度和抗滑稳定要求。
二、闸墩材料:常用混凝土、浆砌石、少筋混凝土。
作用:分隔闸孔,支承闸以及上部结构。
材料:砼或浆砌石。
外形轮廊:过闸水流平顺,侧向收缩小,以加大过水能力。
分方形、三角形、半圆形、流线形。
高程:上游高出最高水位并有一定超高。
长度:与闸底板顺水流长度相同。
上、下游侧:铅直或10:1~5:1竖坡。
闸墩厚度:满足强度,稳定要求,决定于工作门槽深度和门 槽颈部厚度。
门槽颈部厚度最小值为0.5m 门槽深0.3m 槽宽0.5~1.0缝墩:1.2~1.5检修门槽与工作门槽之间须保持1.5 ~2.0m 净距。
胸墙与检修门槽之间也应留足1.0m 以上的间距。
三、闸门检修门---平门----位置:上游侧工作门--弧门平门--位置:① 上游侧②下游侧(利用水重帮助闸室稳定) 闸门顶部高程:应高于可能最高蓄水位。
四、胸墙固定式、活动式作用:减少闸的高度,减轻立门重和降低对启闭机重量的要求。
布置位置:置于门后--闸门紧靠胸墙,且止水效果好而简单;门前---止水结构复杂,易于磨损,有利于启闭,钢丝绳不易磨损•顶高程:顶与闸墩齐平。
底梁梁底高程:满足堰流的要求,堰顶高程+堰顶下游水深+ (0.2m)。
厚度:不小于0.15~0.2m 结构形式:板式、梁板式。
闸室底板应力监测分析摘要:在水利工程建设过程中,水闸作为调节水量的重要单元担负着多种功能。
然而,由于其应力水平与水量具有良好的互动关系,并决定了坝体与下游相关单位的安全而显得尤为重要。
现阶段,针对闸室底板应力的研究多集中与计算方式以及具体的评价分析,而实时监测方向上的构建与应用还相对较少。
这为本文提供了基本的研究方向。
在实际的研究过程中,本文以应力分类计算为核心,探究其监测体系的建立与应用,希望能够为后续的相关分析与升级改造提供必要基础。
关键词:闸室底板;应力分析;监控;应用一、引言水闸是江河枢纽和灌排工程作为控制水位和泄量的主要建筑物之一。
在灌排工程上,由于总体规划要求,往往将水闸与具有其他功能的建筑物联合布置在一处,以共同利用部分结构,达到布置紧凑,占地少,节省材料,降低造价,便于管理等目的。
本文述及的空心闸底板就是实际工程中渠道上的节制闸、退水闸、坡水涵洞联合布置在一处的立体交叉工程的闸室底板结构。
在总体布置上,是将节制闸闸底板挖空,形成孔涵洞,解决坡水与干渠的交叉问题;又在节制闸上游两侧边墩上开孔设置退水闸门;解决渠道退水问题;利用涵洞进、出口部分作为退水闸与压力涵的公用效能设备。
闸室底板是空间结构,受力情况很复杂。
对于平底板的计算,一般是将其近似的作为平面问题来考虑。
按照水闸规模和地基条件,常采用“截面法”、“倒置梁法”、“弹性地基梁法”等进行底板应力分析。
顺闸水流方向因结构刚度大,一般只在垂直过闸水流方向的应力分析,尚应进行顺闸水流方向的应力分析,尤其关闭闸门或正常运用形成上下游水位差时,顺闸方向的水平推力,将通过闸墩传递给底板,使空心底板产生水平变位和相应的内力。
以下侧重阐述考虑水平侧位移时空心闸底板的应力分析。
二、闸室横向应力计算方式所谓的横向应力主要是指节制闸水流方向所带来的内应力,通过对横向应力的监控能够有效的对其底板合力进行计算分布。
此种模式下,现阶段的计算方式多采用弹性地基梁的方式予以计算。