镇墩抗滑稳定及地基应力计算(附件重0.15)

P
地基应力以材料力学方法计算:
定
式中 K───抗滑稳定安全系数；
式中：σ──泵房底板垂直应力，KPa；
与
f───泵房底板与地基接触面的抗剪摩擦系数 ，粉砂
ΣW──作用于泵房底板上全部荷载在坝基
应 力 计 算
f=0.22；
法向力的总和，KN；
ΣW──作用于泵房底板上全部荷载对滑动平面的法向分 ΣM──作用于泵房底板上全部荷载对底板
值，KN；
轴的力矩总和，KN•m；
ΣP──作用于泵房底板上全部荷载对滑动平面的切向分
B──底板宽度，m；
值，KN；
L──底板长度，m。
到A点的距 离 (m)
2.900 2.900 0.300 1.400
到抗滑稳定安全要求 抗倾覆稳定安全要求 0.8/10=1.08m
力 矩(KN.M)
9909.735 87.000 229.800 503.798
30.000
水重 W水
=2.3×4.4×9.6×9.8
952.0896
进水闸 W3
=30.64×25
766.000
土压力 P1
=1/2×18.62×42×10.2×0.5
759.696
工况(最 水压力 P2 高运行 扬压力 U1
=1/2×9.8×2.3×2.3×4.5 =1/2×10.8×5.8×3×9.8
9996.735 733.598 9263.137
力以材料力学方法计算:
W 6 M B L B L2
σ──泵房底板垂直应力，KPa； W──作用于泵房底板上全部荷载在坝基截面上
的总和，KN； ──作用于泵房底板上全部荷载对底板截面形心
矩总和，KN•m； ──底板宽度，m； ──底板长度，m。

三 、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1= 计算公式：A1=gt.L.sin α144.200m 下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=1.000m 0.3引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q=8.600m³/s 镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 1=镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 2=6.000m 0.150m 钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f =上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.3上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =9.468m 138.138m 51.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=6.000m 上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.600m 上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D0=上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D1=下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D2=1.632m 1.600m 二 、设计基本资料121.990m 上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=0.98t/m³18.450°39.810°1.632m 1.632m 一 、设计依据及参考资料下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m 钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ γs=7.85t/m³水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw= （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）分段式压力管道镇墩结构计算书下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m式中：gt=（D12-D02）. 3.14. γs/42、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.V2.3.14/4g8、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+)2、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。

Σ A' KN Σ A' *COSα Σ A' *SINα Σ A" KN Σ A" *COSα Σ A" *SINα Q'*SINα Q'*COSα Q"*SINα Q"*COSα
-41.01981801 -35.45995557 -20.62079098 44.14641817 38.16277357 22.19254267 -17.1871819 29.55544756 -8.593590948 14.77772378
56.28675
4 996.3
121.95175
4
978.2 142.76675 977.5 143.57175
下游伸缩节高程
下游伸缩节水头
（ 上一个镇墩减两米）
m m m KN/m 3 KN/m qw qs
3
1099.7
3.04175
1086.5
18.22175
1052.6
57.20675
995.6
镇墩抗滑稳定计算 项目 镇墩前钢管长度 m 镇墩后钢管长 m 钢管直径 m 钢管倾角 α 钢管倾角弧度值 α 钢管厚度δ m 钢管平均直径 前池高水位 m 水击压力升高系数 镇墩上游中心高程 （镇墩高程加20公分 ） 镇墩上游中心水头 m 镇墩下游中心高程 m 镇墩下游中心水头 （ 镇墩高程减20公分 ） 管内最大流速 m 1 号 2 号 3 号 4 号 5 号
0.1 8 13 0.4 1.3
157.7939443 1.898236505 1001.92331 1005.467495 0 53.3546826 53.70687533 289.7750091 291.6878056 87.09516518 12.56636 12.56636 34.33911868 19.57884104 157.7939443 1.898236505 289.7750091 291.6878056 22.81044938 8.993504135 5.127749186 157.7939443 1.898236505 0 1252.404138 1256.834369 0 66.69335325 67.13359416 34.33911868 19.57884104

水电站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 （1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（SL281—2003） （2）参考资料：《水电站建筑物》（王树人 董毓新主编） 《水电站》（成都水力发电学校主编） 《水电站建筑物设计参考资料》（成都联大、大连理工等院校合编）2 设计输入数据 压力钢管设计引用流量………………………………………………… Q＝15.860m³/s 压力钢管内径 ………………………………………………………… D0＝2.000m 压力钢管壁厚 ……………………………………………………………t＝0.018m 压力钢管满负荷时管内流速 ………………………………………… v0＝5.048m/s 钢材重度……………………………………………………………… γs＝78.50kN/m³ 水的重度……………………………………………………………… γw＝9.80kN/m³ 镇墩上游段钢管倾角………………………………………………… α1＝50.000° 镇墩上游段钢管倾角………………………………………………… α2＝35.000° 镇墩上游伸缩节至镇墩距离 ………………………………………… L1＝71.055m 镇墩下游伸缩节至镇墩距离 ………………………………………… L2＝2.000m 镇墩上游伸缩节中心的计算水头 …………………………………… H1＝25.091m 镇墩下游伸缩节中心的计算水头 …………………………………… H2＝85.563m 镇墩上游端钢管中心的计算水头 …………………………………… H3＝79.522m 镇墩下游端钢管中心的计算水头 …………………………………… H4＝84.415m 镇墩上游段钢管支座的个数 ……………………………………………n＝5个 镇墩上游段钢管支座的间距…………………………………………… l＝12.000m 套管式伸缩节那套管外径 ………………………………………………D1＝2.036m 套管式伸缩节那套管内径 ………………………………………………D2＝2.000m 套管式伸缩节止水盘根沿管轴向长度…………………………………b1＝0.300m 套管式伸缩节止水填料与钢管摩擦系数 ……………………………μ1＝0.3 支座与钢管管壁的摩擦系数 ……………………………………………f＝0.13 荷载计算 根据规范A.1.1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； 其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A1；⑵关闭的阀门及闷头上的力A2（本工程无该项作用力）；⑶弯管上的内水压力A3；⑷渐缩管的内水压力A4（本工程无该项作用力）；⑸弯管中水的离心力的分力A8；⑹套管式伸缩节端部的内水压力A 5；⑺温度变化时套管式伸缩节止水填料的摩擦力A 6；⑻温度变化时支座对钢管的摩擦力A 7； 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 s ；⑵钢管水重分力Q w ；（单位管长钢管自重，考虑刚性环等附件的附加重量约为钢管自重的25%）3.1 单位管长钢管自重q s 和单位管长管内水重q w 计算 计算公式：单位管长钢管自重q s 和单位管长管内水重q w 计算表（单位管长管内水重）镇墩上段钢管对镇墩作用力计算表3.2 镇墩上段钢管对镇墩作用力计算()s s t t D q γπ+=025.1ww D q γπ2025.0=3.3 镇墩下段钢管对镇墩作用力计算镇墩下段钢管对镇墩作用力计算表 （管轴向作用力符号：+为钢管下行方向；-为钢管上行方向）3.4 钢管对镇墩总的水平推力∑X、总的垂直力∑Y计算钢管对镇墩总的水平推力∑X、总的垂直力∑Y计算 计算公式：∑∑∑∑-+=112211sin cos cos αααQ AA X ∑∑∑∑∑+++=2112211cos sin sin QQ A A Y ααα4 镇墩抗滑稳定计算 计算公式： 式中：（如果∑X为-，说明水平推力指向上游，镇墩不会向下游滑动）5 镇墩地基应力计算 计算公式：镇墩下游端管中心与镇墩基础面高差 ………………………………………h 2=1.221m 镇墩基础面长度（顺水流方向）………………………………………………h=6.377m （镇墩基础面截面模数）镇墩上游端管中心与镇墩基础面高差 ………………………………………h 1=6.114m 式中：镇墩基础面宽度（垂直水流方向） ………………………………………… b=5.000m （镇墩基础面积）镇墩上游端管中心与镇墩基础面形心距离 …………………………………l 1=2.422m 镇墩下游端管中心与镇墩基础面形心距离 …………………………………l 2=3.189mF、W计算表()∑∑+=XG Y f K WM FG Y ±+=∑σbhF =62bh W =()()()22222221111111111sin cos cos sin sin cos l Q l h A l Q A h Q A M ∑∑∑∑∑∑-+-++--=αααααα地基应力计算成果表。