湖南株溪口水电站溢流坝闸墩牛腿支撑计算实例.docx

湖南株溪口水电站溢流坝闸墩牛腿支撑计算实例李鹏江 田（中国水电十五局陕西梦西安 710000）0概 述株溪口水电站工程位于资水干 流 中 游 ，是以发电为主兼有航运等 综合利用的水电工程 。 坝 址 地 处 湖 南省安化县境内 ，枢纽建筑物主要 由右岸混凝土挡水坝 、右 岸 电 站 厂 房 、溢 流 坝 、左岸船闸和左岸土石坝 组 成 ，水库正常蓄水位 87.5m，总 库 容 3330 万 m3，电 站 装 机 418.5mw灯 泡 机 组 ，多年平均发电量 2.95 亿 kwh。 坝 轴 线 全 长 475.3m，坝 顶 高 程 95.7m，坝 顶 6.0m 宽公路桥贯通两岸 。溢流坝段闸墩牛腿包括公路桥 牛腿和弧形闸门支绞牛腿 ，其 中 公路 桥 牛 腿 11 个 ，弧形闸门支绞牛腿 22 个 。 具 体 见 下 表 ：2.2.1.4 作用于砼的侧向压力 根据有关资料查得砼的重力密度为 c=25kn/m3，新浇筑砼的初凝 时 间 t0=200/(25+15)=5h (砼 的 温 度 取 25), 外加剂影响修正系数 1=1.0，砼 坍 落 度 影 响 修 正 系 数 2=1.0，砼 的 浇 筑 速 度 v=0.6m/h,砼 侧 压 力计算位置处至新浇筑砼顶面的总高度 h=5.65m,则12侧 向 压 力 为 f=0.22ct012v=21.3kn/m2，f=ch=141.3kn/m2按要求取最小值 ，故最大侧向压力为 21.3kn/m2，则垂直向的分力为 21.3tg45=21.3kn/m2,作用在垂直方向的作用力为 21.310.6=225.8kn。2.2.1.5 冲 击 荷 载根据砼的实际浇筑 情 况 ， 可知吊斗中原有砼自重为 w=30kn，吊 斗卸料的高度为 h=6m，重 力 加 速 度 g=9.8m/s2,砼匀速卸料时 卸 空 吊 斗所 需 的 时 间 t=30s,则作用在模板上的冲击力 f=w 姨2hg /tg=1.1kn。则作用在模板上的总荷载为 n=754.4kn。2.2.2 受 力 计 算2.2.2.1 支撑模板的工字钢梁的稳定性 根据以上荷载计算 ， 作用在模板上的作 用 力 为 n=754.4kn, 初 设 有 7 根 16 的工字钢承受荷载 ，对于工字钢的抗剪强度设计值为 125n/1施 工 方 案 说 明弧形闸门支绞牛腿采用预埋 工 字 钢 ， 作悬挑平台来实现施工 ；公 路桥牛腿从地面搭设支撑平台 （除 有中导墙的闸墩可在中导墙作支撑 外 ）准备用库存塔机标准节作为施工平台的垂直支撑 。备 仓 顺 序架 设 支 撑 平 台 牛腿预埋件安装 牛 腿 钢 筋 安 装 支 模 侧 面 模 板 加 固砼 浇 筑2弧形闸门支绞牛腿计算 2.1 弧形闸门支绞牛腿施工平台搭设及模板支撑 弧 形闸门支绞牛腿的施工平台施工在 85.0m 高 程 预 埋 7 (i126)1050 工 字 钢 ， 同时对应每个工字钢在 83.5 高程预埋钢板埋件作为 斜 撑 焊 接 支 撑 。 施 工 平 台 由 126 工字钢作为主梁支撑 ，80 槽 钢 作 为 次 梁 来 承 重 模 板 ，63 槽钢作为主梁的斜支撑 ，平 台 长 7.6m,宽 为 2.0m。2.2 弧形闸门支绞牛腿施 工平台及模板支撑稳定计算 2.2.1 作 用 力2.2.1.1 砼 自 重根 据 施 工 图 纸 牛 腿 上 部第 一 层 砼 的 尺 寸 为 h=1.4m,a=2.6m,b =4m, 砼 的 重 力 密 度 为25kn/m3。则 方 量 为 （2.6+4）1.4/24.3=19.9m3则 重 量 为 19.9 25 =497.5kn2.2.1.2 模 板 及 支 架 的 自 重根 据 有 关 资 料 查 得 模 板及 支 架 自 重 标 准 值 为 1.1kn/m2，需 要 支 模 的 面 积 为 （2.6+4）1.4/2+1.44.3=10.6m2mm ，所需工字钢梁所受的最大剪力 v=754.4kn，则作用在工字钢梁上 2的 剪 应 力 为=1.5v/a=1.5754.410 /26107=62n/mm 125n/mm故 7 根 型 号 16 的工字钢满足强度要求 。2.2.2.2 工字钢下部斜撑的稳定性 322根据以上荷载计算 ， 作 用 在 斜 撑 的 作 用 力 为 f =754.4 sin45=533.4kn，初 设 有 7 根 6 的 槽 钢 作 支 撑 ，对 于槽钢的抗压强度设计值为 215n/mm2，则作用在每根槽钢上的应力为 =f/a=533400/（844.47）=90.2n/mm2215n/mm2故 7 根 型 号 6 的槽钢满足强度要求 。2.2.2.3“工 ”字钢及脚手架搭设示意图见图 2-1则 重 量 为11.7kn2.2.1.3 施 工 人 员 及 设 备 荷 载根 据 有 关 资 料 查 得 施 工 人 员 及 设 备 荷 载 标 准 值 为 2.5kn/m2， 施 工 人 员 所 用 的 平台 面 积 为 7.3m2，则 荷 载 为 7.32.5=18.3kn1.1 10.6 =图 2-1本 仓 砼 备 仓 高 度 3.0m （82.585.5）， 在 85.0 高程预埋弧形闸门支 665一 期 闸 墩 牛 腿项 目 名 称数 量设 计 位 置单 个 砼 量（ 方）悬 挑 长 度（ 米）合 计 砼 量（ 方）公 路 桥 牛 腿11（ 88.4594.4）（ l0+18.5l0+21.75）42.163.25463.76弧 形 闸 门 牛 腿22（ 85.58591.7）19.01.44182009 年 第 25 期科 技 信 息建筑与工程science & technology information绞 牛 腿施工平台预埋件 ， 预 埋 件 为 160 的 工 字 钢 ， 间 距 1.05m, 埋 进1.0m,外 挑 1.5m。 施工脚手架通过向外悬挑 0.9m,并在下部作斜支撑来 实现脚手架安全施工 。 脚手架在预埋槽钢搭设的平台上生根 。 施 工 时严格按照设计要求和尺寸来施工 ，特别是工字钢的预埋尺寸和埋入与 现有钢筋网的联接 ，在工字钢埋入端要有联接钢筋或钢管 。3.公路桥牛腿计算 3.1 支撑架基础施工 为满足支撑架基础承载力 ，先 对基础进行必要的处理 。 用 石 渣 回 填 并 夯 实 ，填 筑 高 程 71.4，在 此 基 础 上 做 3.03.00.5 砼 基 础 。 为 保 证支 架 和 基 础 良 好 的 连 接 ， 在 基 础 中 预 埋 200 角 钢 ， 基础预埋件见图 所 示 ：钢 作 工 作 平 台 ，再在平台上立模板支撑 、支 模 板 。 其稳定计算过程如 下 ：3.4.1 作用在工作平台上的作用力 3.4.1.1 砼 自 重根据图纸可知牛腿以上一层砼的尺寸为 h=3.25m,a=3.25m,b=3m, 砼的重力密度为 25kn/m3。 则 方 量 为 3.253.2523=15.84m3，则 重 量 为 15.8425=396.1kn3.4.1.2 模板及支架的自重 根据有关资料查得模板及支 架自重标准值为 1.1kn/m2，需 要 支 模 的 面 积 为 4.63=13.8m2，则 重 量 为 1.113.8=15.2kn3.4.1.3 施工人员及设备荷载 根据有关资料查得施工人员 及设备荷载标准值为 2.5kn/m2，施 工 人员所用的平台面积为 4.5m2，则 荷 载 为 4.52.5=11.3kn3.4.1.4 作用于砼的侧向压力 根据有关资料查得砼的重力密度为 c=25kn/m3，新浇筑砼的初凝 时 间 t0=200/(25+15)=5h (砼 的 温 度 取 25), 外加剂影响修正系数 1=1.0，砼 坍 落 度 影 响 修 正 系 数 2=1.0，砼 的 浇 筑 速 度 v=0.6m/h,砼 侧 压 力计算位置处至新浇筑砼顶面的总高度 h=3.25m,则 1 预埋件间距按塔机标准件 连接间距布设即 ： 中 对 中 2.02.0m,预埋件一端冲孔与塔机标准件 用 销 子 连 接 ， 一端埋入砼埋深 0.35m，焊 接 地 锚 钢 筋 。3.2 支撑架的安装与拆卸 支撑架安装和拆卸按照塔机安装和拆卸措施方案进行安装 。 垂 直 吊运由塔机吊装 ，水平运输由平板 车 运 输 。 标准节安装结束后上部施 工平台由加工场按照设计要求提 前 加 工 ， 由平板车运至施工现场 ，由塔 机 吊 装 就 位 。 施工平台与塔机标 准节用销子连接 ，连接示意图见下 图 ：2侧 向 压 力 为f=0.22ct012v=21.3kn/m2f=ch=81.25kn/m2按要求取最小值 ，故 最 大 侧 向 压 力 为 21.3kn/m2，则垂直向的分力 为 21.3 tg45 =21.3kn/m2, 作 用 在 垂 直 方 向 的 作 用 力 为13.821.3=293.9kn3.4.1.5 冲 击 荷 载 根 据 砼 的 实 际 浇筑 情 况 ， 可 知 吊 斗 中 原 有 砼 自 重 为 w =29.4kn， 吊 斗 卸 料 的高 度 为 h=3.25m，重 力 加 速 度 g =9.8m/s2, 砼匀速卸料时卸空 吊 斗所 需 的 时 间 t=30s, 则 作用在模板上的 冲 击力 f =w 姨2hg /tg =0.8kn。则 作 用 在 支 撑 上的 总 荷 载 为717.3knn =3.3 砼浇筑后模板斜撑拆除 在模板斜撑下面垫正反钢楔子 ， 便于砼浇筑后整个 支 撑 架 的 拆 除 。 拆 除 顺 序 ：先拆除较短斜撑下面 的 钢 楔 子 ，然后依次由短到长 ，边拆除钢楔子边拆除斜支撑 。 等 所 有 支撑安全拆除结束后 ，也 就 是 所 有 荷 载 卸 载 后 ，再拆除门机标准件 ，由 高 到 低 拆 除 。 施工结束后拆除砼基 础 。 钢楔位置和拆除见下图所示 ：3.4 公路桥牛腿支撑及模板斜撑校核计算 选用塔机的标准件作为牛腿受力的支座 ，按 照现场条件可选用 5节 标 准 件 ，其基础选用砼预埋件与标准件相连接 ，顶部选用两层工字 3.4.2 受 力 计 算根据以上受力计算 ， 可知作用在塔机标准件上 的 作 用 力 为717.3kn， 而塔机载非工作状态下所承受的最大压力 876.83kn （ 按 照 当 前 安 装 5 节 标 准 件 计 算 ），由 此 可 知 在 717.3kn 的 作 用 下 ，5 节 塔 机 标准件可满足强度要求 。3.4.2.1 根据以上荷载计算 ， 作用在工字钢上的垂直力为 n =717.3kn,假 设 选 用 2 根 4m 长 型 号 45 的 工 字 钢 ，则查得截面塑性发展 系 数 x=1.05， 钢筋的抗压强度设计值为 215n/mm2， 结构安全系数取 6662009 年第 25 期科 技 信 息建筑与工程science & technology information1.2，型 号 50 的 工 字 钢 对 x 轴的 净 截 面 抵 抗 矩 为 wx =1432.9cm3,因为每根工字钢与 塔 机 标 准 件 铰 接 相 连 ， 则 作用在工字钢中心的弯矩为 358.65 1 2 =179.3knm， 则 其所受到的应力强度为 =m/xwx =179.3 106 1.2/（1.051858.9103）=143n/mm2因 为 =143n/mm2 215n/mm2, 故 其 满 足 强 度 要 求 。3.4.2.2 按 照 以 上 计 算 数 据可知其上所 受 到 的 最 大 剪力 为 v=358.65， 其 抗 剪 强 度 设 计 值 为 fv=125n/mm2， 梁 的 毛截面惯性矩为 i=32241cm4, 梁的毛截面在 计 算 剪 应 力 处 以上部分对于 中 和 轴 的 面 积 矩 s=836.4cm3, 腹 板 的 厚 度 为 tw=12mm， 则作用在工字钢上 的 剪 应 力 为 =vs/itw =358.65 103 836.4/(32241 1.2) =7753n/cm2=77.53n/mm2125n/mm2故 其 满 足 强 度 要 求 ,选 用2 根 4m 长 型 号 45 的 工 字 钢 。3.4.2.3 对 于 第 二 层 的 槽钢 ， 作 用 在槽钢上的垂直力为 n=717.3kn, 假 设 选 用 6 根 4m 长 型 号81 对 焊 的 槽 钢 ，则查得截面塑性发展 系 数 x=1.05，钢筋的抗压强度设 计 值 为 215n/mm2， 结 构 安 全 系 数 取 1.2，80 对 焊 槽 钢 对 x 轴 的 净 截 面抵 抗 矩 为 wx=401.4cm3, 则作用在工字钢中心的弯矩为 119.612=59.8knm，则其所受到的应力强度为 =m/xwx=59.81061.2/（1.05401.4103）=170.3n/mm2因 为 =170.3n/mm2215n/mm2,故其满足强度要求 。3.4.2.4 按照以上计算数据可知其上所受到的最大剪力为 v =119.6， 其抗剪强度设计值为 fv=125n/mm2， 梁的毛截面惯性矩为 i=5017cm4, 梁 的 毛 截 面 在计算剪应力处以上部分对于中和轴的面积矩 s=230.7cm3，则 作 用 在 80 对焊槽钢上的剪应力为 图 2-2 =vs/itw =119.6 103 230.7/(5017 0.8) =6875n/cm2 =68.75n/mm2 125n/mm2故其满足强度要求,选 用 6 根 4m 长 80 对 焊 槽 钢 。3.4.2.5 对于支撑模板的脚 手 架 我 部 采 用 55 型 号 为 48（3.5）的 钢 管 ，则 每 根 钢管上承受的作用力为 28.7kn，其 截 面 面 积 为 1017mm2,结构 安 全 系 数 取 1.2，则每根钢管所承受的压应力为 =n/a=28.71031.2/1017=33.9n/mm2185n/mm2故其满足强度要求 。 计算示意图见图 2-2牛腿施工方案技术较成熟好的 施 工 方 案 较 多 ，此文只列出了株溪 口水电站实际使用方案 ，经过计算满足施工要求 。 科责 任 编 辑 ：王 静 （上 接 第 633 页 ）跨 越 的 鸿 沟 ，成 人 的 眼 光看不透童心世界 ，成 人 的 思维想不透童心世界 。 因 而 ，教师在美术教学中 ，要 俯 下 身 子 ，努 力 学 会 用儿童的眼光看世界 ， 用儿童的思维想问题 ， 惟 有 如 此 ， 才 能 理 解 儿 童 、尊 重 童 心 ，才能根除教学中的成人化现象 。进 行 正 确 引 导 ，使美术课堂充满活力而又秩序井然 。2.4 倾 听 童 声 ，去 说 教 化 在 传 统 的 美 术 课 堂 中 ，学生的思想被淹 没在教师的见解中 。 而现代教育站在人文 主 义 的 立 场 上 ，着 眼 于 学 生 的 发 展 ，要求课堂应充满儿童的声音 。 同 时 ，美术能力的获得往往是悟 得 而 非 习 得 ，更不是灌输而得 ，儿童的美术学习过程应是灵性飞扬的 过 程 、思想不断催生的过程 ，儿童的声音便 是这一过程的缕缕足音 、粒 粒 嫩 芽 。 因 此 ，教师在美术教学过程中要抛弃说教 、灌输等陈旧的方 式 ，倾听儿童的声音 ，了解儿童的内心 ，与儿童展开平等的对话 ，因 势 利 导 ，使儿童的艺术才能得到发展 ，灵 性