混凝土重力坝自重荷载计算.docx

混凝土重力坝自重荷载计算程应昌王思仁(南昌大学 330029)(江西省吉安地区农业开发办 343000)摘 要论文推导了一套完整的混凝土重力坝自重荷载计算式, 提高了工程设计成果的精度及质量, 可推广应用于碾压混凝土和浆砌石坝等实体重力坝。关键词混凝土重力坝 自重荷载 计算式分别推导出各区自重荷载计算式。 坝的自重荷载计算式按每米坝长度计算。1前言自重荷载是确定混凝土重力坝特征的主要荷载211挡水坝的自重荷载计算式图 1 为重力坝的挡水坝段剖面, 由图可知: (1) 力荷载计算之一。 目前重力坝的设计, 由于自重荷 载的计算还不够完善, 它与实际情况存在差异, 特别是溢流坝段 的自重荷载计算, 常近似用直线或折线来代替曲线,虽简化了工程计算, 但必然导致荷载计算结果的误差, 直接影响了工程设计的精度及质量。 因此, 采用 一套精确的自重荷载计算式, 对合理确定重力坝的 体形就显得尤为重要, 也是工程设计人员一直追求的目标。基于上述原因, 笔者在编制碾压混凝土重力 坝体形优化设计程序时, 将重力坝剖面进行分区, 推 导一套完整精确的重力坝自重荷载计算式。W 1 = 1 h n Z 2(1)(2)2W 2 = hB H i12( )W 3 = 2 hm Y3(2) 弯矩荷载计算M 1 = 1 h n Z 2 1 (n Z + B + m Y ) -3n Z (4)2222自重荷载计算式图 1 和图 2 分别为混凝土重力坝的挡水坝段和 1 1M 2 = hB H i 2 (n Z + B + m Y ) - n Z - 3 B (5)M 3 = 1 hm Y 2 2 m Y - 1 (n Z + B + m Y 溢流坝段剖面。为便于对自重荷载计算公式的推导,对两个剖面分别按几何图形进行分区, 即将挡水坝 剖面划分为 3 个区, 而将溢流坝剖面划分为 5 个区,(6)232图 1 挡水坝段剖面图图 2 W E S I 型溢流堰剖面图212溢流坝段自重荷载计算式由图 2 可知, 溢流坝的溢流堰面是采用规范推荐的W E S I 型溢流堰面, 即溢流坝的堰顶前沿为椭圆曲线 x 2 (aH s ) 2 +(bH s - y ) 2 (bH s ) 2 = 1,015x 1185 H s 0185 , 斜直线及反弧段至挑流鼻坎, 则斜直线上切点 C 的坐标为依次下接曲线 y =34程应昌、王思仁: 混凝土重力坝自重荷载计算1185 ( 40) 1 H m - 1 , 1 ( 40 0185H m - 1185,018501850185ss372 37下切点 D 距坝基面的高度为 H 0 + R co s- R co s, 其中 = a rc tg (1m ) , m(1) 力荷载计算的几何意义如图 2 所示。W 1 = 1 h n Z 2(7)232W 2 = h aH s P - h (bH s + bH s sin ) (- aH s sin ) d= h aH s (P - bH s + H s )(8)4 bx 1185x ch0W 3 = h P x c -0185 dx210Hs( 40 )517- 1 ( 40 ) 1185H m - 1185 11H m -(9)= P -0185018501850185h ss3737W 4 = 1 hm (P - y c ) 2 - (H 0 + R co s- R co s) 2 21 hm P -1 ( 40) 0185H sm - 0185 2 -11851185(H 0 + R co s-R co s) 2 =(10)22 3732 + W 5 = h3 (H 0 + R co s+ R sin ) (- R sin ) d2 - h R 2 1 (+ ) +1 ( sin 2+ sin 2) = hR (H 0 + R co s) ( sin + sin ) -(、 以弧度制计量) (2) 弯矩荷载计算溢流坝剖面坝基面上下游的长度:(11)24( 40 )1 ( 40 ) 0185H sm - 0185 -111185118585H sm - 0185 + m P -T = n Z + aH s +H 0 - R co s+ R co s+R sin + R sin 01372 37令 L = 1 T , 则:2M 1 = 1 h n Z 2 (L - 2 n Z )(12)2M 2 = h aH s (P -3bH s ) (L - n Z - 1 aH s ) +(1-4 ) aH s h a bH 2 L -(13)4 n Z -s3aH s - x ) dx2aH s - 1 x c ) -1185x cx0M 3 = h P x c (L -(L -n Z -hn Z -210H s 01852L - n Z -( 40 )1 ( 40)5 17- 1 ( 40) 2185 H21852m -111H m -1 P H m -=-01850185aH s0185018501850185h ssh s372 3737(L - n Z - aH s ) + 717- 1 ( 40 ) 0185 hH s 3m - 018531853185(14)37M 4 = 1 hm P -1 ( 40 ) 0185H sm - 0185 2 -11851185(H 0 + R co s2R co s) 2 2 1 m P -2 371 ( 40 ) 1185H m - 1185- H 0 - R co s+ R co s01850185s3 2 P -2 37( 40 ) 1185H m - 1185+ H 0 + R co s- R co s01850185s371 ( 40) 1185H m - 1185- 1(15) P -+ H 0 + R co s- R co s + R sin + R sin -L 01850185s2 3732 + M 5 = h3 (H 0 + R co s+ R sin ) (R sin -L ) (-R sin ) dR co s-2 - = h 1 R 2 (H 0 + R co s) (co s2- co s2) - 1 R 3 (co s3 -co s3 ) - R (H 0 + R co s) (L - R sin )43( sin + sin ) + R 2 (L - R sin ) 1 (+ ) + 1 ( sin 2+ sin 2(16)2435 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. V o l116, N o 12第 16 卷第 2 期红水河变截面外伸梁挠度的简化计算方法张玉欣(广西大学 南宁 530004)摘要 本文研究了变截面外伸梁在任意荷载作用下的变形特点, 提出了用影响线确定外伸梁任意截面在任意荷载作用下挠度简化计算方法。 给出了计算图表, 能够迅速算出足够精确的结果。关键词 外伸梁 移动荷载 挠度影响线左端支座为 L i 的截面上挠度影响线1问题的提出建筑结构的设计, 需要验算受弯构件的挠度。因L 3方程为: V i j =(1)105 E I K i j此, 常常必须计算受弯构件控制截面上的挠度。 在建筑结构静力计算手册及建筑结构设计手册中 列举了最简单荷载下简支梁和悬臂梁的挠度计算公 式; 对较复杂的荷载, 需要利用这些公式进行繁复的 计算; 如果由于梁截面尺寸改变、荷载类型不同, 问题就更为复杂。本文针对工业民用建筑, 桥梁工程和 水利水电建筑中经常出现的变截面外伸梁结构, 提 出了用影响线确定外伸梁在任意截面任意荷载作用 下挠度简化计算方法。式中 V ij 表示截面 i 在单位移荷载在 j 处挠度值, K ij 表示截面 i 处挠度影响线和相对纵座标; E I表示简支跨的抗弯刚度。 由功的互等定理推出:5 10 2 r X( X ) 2 - 2 (L i X L )(2)K i j =-6L LL i其中 =。当 X L i 时, 由位移互等定理可L得 V j i = V i j 。当移动荷载在悬臂跨上移动时, 当 i 截面在 B支座以左 ( L i L) 52外伸梁挠度影响线方程的建立研究对象如图 1 所示外伸梁。 简支跨度为 LK i j = -10 (1 -X2 ) (- 1 ,6 X L +L,(L1 )( )L3其悬臂长度为 L 1 。 该梁在单位集中移动荷载下, 距参考文献朱伯芳等 1 结构优化设计原理与应用 1 水利电力出版 社, 1994王思仁 1 实体重力坝体形优化设计程序 1 水利水电工程 微机通用程序 ( 1 0 版续集) , 科学出版社, 1994, 119139王思仁, 史震古 1 实体重力坝体形优化设计有关问题 1基建管理优化, 1996, (1)程应昌 1 我国高混凝土重力坝建设现状及展望 1 红水 河, 1988, (2)程应昌 1 水利水电工程结构可靠度设计 1 红水河, 1993, (2)上述各式中:h 坝体材料密度 ( tm 3 ) ;a 溢流堰顶前沿椭圆长轴系数;b 溢流堰顶前沿椭圆短轴系数;H s 溢流堰定型设计水头 (m ) ;其他变量及参量见图中所示。 弯矩以使坝体向上游转动为正, 反之为为负 (已分别包含在上述各计算公式中)。123453结语上述各式为一套完整的混凝土重力坝自重荷载计算式, 能避免因荷载计算公式选用不当给工程设计带来的误差, 提高了设计成果的精度与质量, 可推