文档介绍：进水口整体稳定及基底应力计算
1. 计算总说明
计算目的及要求
某水电站进水口根据电站枢纽布置、地形、地质条件设为岸塔式进水口,“镶嵌”在L型基础中,塔背有基岩对其起支撑作用,靠自重和岸坡岩体支撑维持稳定,加之该进水口置于土质地基上,因建基面不允许出现拉应力,因此可不进行抗倾覆稳定计算。通过对进水口整体抗浮稳定与基底应力计算,以复核其是否满足规范要求。
基本资料
进水口纵横剖面结构尺寸见附图。
水容重:
钢筋混凝土容重:
基础与混凝土之间值为:,。
地基承受能力:
校核洪水位:
设计洪水位:
正常蓄水位:
死水位:
多年平均最大风速:
吹程:
拦污栅及对应启闭机重: 、
事故检修门及对应启闭机重: 、
计算采用规范及参考书:
a.《水电站进水口设计规范》DL/T5398-2007
b.《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997
c.《水工建筑物荷载设计规范》
d.《水电站厂房设计规范》SL266-2001
e.《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89
f.《水闸设计规范》SL265-2001;
g.《土力学》河海大学出版社出版,卢廷浩主编;
;
i.《孔隙比与压力关系曲线表》;
计算原理及假定
岸塔式进水口根据自身的结构特点,只要基底应力在允许应力或允许抗力范围内,塔体就不会发生整体失稳,根据规范要求及进水口的布置情况,对塔体做以下假定:
1)将塔体视为刚体,在荷载作用下,岩体变形产生抗力;
2)抗力或反力强度值采用材料力学法和刚体极限平衡法求得。
3)计算地基沉降量时,不考虑周边结构对进水口塔体的影响。
此算稿按荷载组合{基本组合、特殊组合}计算。
工况1:正常运行期,正常蓄水位;
工况2:正常运行期,设计洪水位;
工况3:非常运行期,校核洪水位;
工况4:检修期,正常蓄水位;
工况5:施工完建未挡水期。
工况6:正常蓄水位+Ⅶ度地震
工况1、2为基本组合,工况3、4、5、6为特殊组合。
2. 计算过程
截面计算
取进水口底板进行计算,进水口底板顺水流方向为x轴,垂直水流方向为y轴,-1所示。
-1 建基面示意图
基底面积:
荷载作用正方向取为,垂直荷载作用:铅直向下为正;水平荷载作用:沿水流方向为正;弯矩作用:逆时针方向为正。
力矩计算
下面计算各截面形心对x、y轴的力矩,因为进水口左、右侧对称布置,所以只需计算进水口上下游基底应力,即可只算截面计算点对y轴的力矩即可。
力矩计算简图见附图。
底板
重量为:
左、右边墙
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
拦污栅中墩
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
胸墙
胸墙指的是进水口拦污栅之后的那部分实体混凝土,由于喇叭口上侧混凝土是一不规则的结构,在取其截面计算点时分两部分计算。
、
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
通气孔四周实体混凝土
由于通气孔四周混凝土在计算边墙时已经计算了一部分,因此在此只计算流道上方混凝土(包括扣除部分)。
扣除通气孔体积:
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
进水口板梁
顶部板梁
、、、、
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
进水口启闭机排架
将启闭机排架分为两部分计算,即拦污栅部分和闸门部分。
(拦污栅排架)
(事故检修门排架)
、
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
拦污栅及启闭机
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
事故检修门及启闭机
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
人群荷载
按《公路桥涵设计通用规范》,人群荷载一般取。
截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩
静水压力
根据岸塔式进水口的特点,各种工况时,其上下游水位相同,故上下游静水压力相互抵消,产生的弯矩和也为0,可不予计算。
扬压力
根据《水电站厂房设计规范》,扬压力分浮托力和渗透压力,进水口上下游水位相等,故渗透压力为0。
浮托力计算:
工况一:
(↑)
浮托力沿底板成对称分布,故产生的弯矩为0。
工况二:
(↑)
浮托力沿底板成对称分布,故产生的弯矩为0。
工况三:
(↑)
浮托力沿底板成对称分布,故产生的弯矩为0。
工况四:
(↑)
浮托力沿底板成对称分布,故产生的弯矩为0。
工况五:施工完建未挡水期,此时浮托力为0。
风荷载