预应力闸墩设计大纲范本

4 4 4 7 7 9 14 工程位于省河上，距市(县)km。初步设计报告于年审查布置溢流表(中)孔共孔，由m×m的弧型闸门控制。初设阶段确定弧门支承为牛腿式锚块结构，并采用预应力钢筋混凝土。2设计依据文件和规范2.1本工程初设阶段的有关文件(1)工程初步设计报告；(2)工程初步设计报告审批文件；(3)工程技术设计任务书。2.2主要设计规范(1)SDJ20—78水工钢筋混凝土结构设计规范(试行)；(2)SDJ10—78水工建筑物抗震设计规范(试行)；(3)SDJ21—78混凝土重力坝设计规范及补充规定(试行)。2.3主要参考资料(1)有关预应力设计规范：JGJ19—92冷拔低碳钢丝预应力混凝土中小构件设计与施工规程；JGJ/T92—93无粘结预应力混凝土中小构件设计与施工规程。(2)《水工设计手册》第3卷，华东水利学院、电力部水利水电规划设计院主编，水利电力出版社1984年版。3基本资料3.1建筑物级别建筑物级别为级。3.2地震烈度(1)坝址区基本地震烈度为度；(2)闸墩设计地震烈度为度。3.3洪水标准(1)设计洪水重现期：T=a;(2)校核洪水重现期：T=a；(3)水位和流量：项目校核洪水设计洪水正常蓄水位入库流量，m3/s下泄流量，m3/s库水位，m3.4气象3.4.1气温(1)多年平均气温℃;(2)多年月平均气温，见表2；123456789(3)最高月平均气温℃;(4)最低月平均气温℃;(5)绝对最高气温℃;(6)绝对最低气温℃。3.4.2风速和吹程(1)多年平均最大风速m/s；(2)多年实测最大风速m/s；(3)设计采用风速m/s；(4)吹程km。3.5材料特性及安全系数3.5.1混凝土(1)混凝土容重KN/m3;钢筋混凝土容重KN/m3;(2)混凝土的设计强度及弹性模量，见表3；表3混凝土设计强度及弹性模量混凝土标号设计强度弹性模量轴心抗压弯曲抗压抗拉抗裂(3)混凝土泊桑比。3.5.2预应力钢材及普通钢筋(1)预应力钢材：型号；公称直径mm；公称面积mm2;标准强度MPa；弹性模量MPa；(2)普通钢筋设计强度及弹性模量，见表4。表4钢筋设计强度及弹性模量钢筋种类符号受拉设计强度受压设计强度弹性模量I级II级III级3.5.3安全系数(1)混凝土结构构件的强度安全系数，见表5；建筑物级别荷载组合基本荷载组合特殊荷载组合受力特征偏心受压构件、局部承压受弯、偏心受拉构件(2)钢筋混凝土结构构件的强度安全系数，见表6；建筑物级别荷载组合基本荷载组合特殊荷载组合受力特征轴心受压、偏心受压、局部承压、斜截面受剪、受扭轴心受拉、受弯、偏心受拉(3)钢筋混凝土结构构件的抗裂安全系数，见表7；建筑物级别荷载组合基本荷载组合特殊荷载组合受力特征轴心受拉、小偏心受拉构件偏心受压、受弯、大偏心受拉构件(4)最大裂缝宽度允许值mm。3.5.4初设阶段闸墩结构布置图(1)枢纽平面布置图；(2)闸墩结构布置图。4闸墩布置墩。重要工程的闸墩型式或新型闸墩如折流墩、宽尾墩等定。弧门支承结构采用预应力锚块。如果根据计算只在有而采用短锚索，闸墩中部需预留张拉施工竖井或槽，井或4.2闸墩厚度(1)布置要求：一般弧形工作门上游布置检修门、检修门槽及(2)稳定和应力要求：闸墩是固结于坝顶的悬臂梁，可用材料4.3闸墩高度和长度提示：泄洪时坝顶桥梁、开启后的弧门、弧门支铰均要高出水面线，5荷载及组合5.1.2上部结构荷载(A2)(1)坝顶工程桥、交通桥荷载门机重：kN;吊重：kN;车辆荷载。(2)闸墩上部其它设备荷载。5.1.3静水压力(A3)(2)净水压力包括：闸墩头部静水压力；一侧开门5.1.4浪压力(A4)5.1.5动水压力(A5)5.1.6闸门推力(A6)提示：闸门推力即闸门所受的水压力及浪压力传至弧门支铰。由金属5.1.7渗透压力(A7)提示：(1)闸门全关时，门前渗透压力为全水头，闸门后在两倍墩厚5.1.8地震荷载(A8)(2)对于高地震烈度的重要闸墩，应做震动试验，以5.1.9预应力荷载(A9)提示：预应力荷载可用平面有限元计算确定。最终数5.1.10温度作用(A10)(1)张拉施工时间的选定。以免锚索随温度变化而不(2)如使用短锚索，闸墩中部予留槽或井的封填时间选5.2荷载组合5.2.1正常组合(1)双侧关站——对称荷载A1＋A2＋A3＋A4＋A6＋A7＋A9＋A10提示：双侧关门时的上游水位一般指设计洪水位，门推力指正(2)一侧开门一侧关门——非对称荷载A1＋A2＋A3＋A4＋A5A7＋A9＋A105.2.2特殊组合(1)正常挡水遇地震A1＋A2＋A3＋A4＋A6＋A7＋A8＋A9(2)施工期荷载组合A1＋A96闸墩结构设计提示：采用弧门挡水的预应力闸墩结构，适用于工程规模较大、6.1弧门支座支承结构型式选择与锚索布置提示：弧门支座支承结构预应力钢筋混凝土锚(1)简单锚块：与锚块连接的颈部闸墩厚度不变。这种锚块尺寸(2)复杂锚块：闸墩与锚块连接的颈部向内扣槽，缩窄颈部宽度的颈部，可以增加预应力效果。颈缩后，弧门支座向闸墩中心靠作用点与闸墩中心的距离，减少了弧门推力的弯矩值。预应力锚块尺寸小，预应力钢材用量少，比较经济。复杂锚块的颈部缩窄(3)锚索的长度及布置：由于弧门推力在锚块颈部产生的拉应力张拉毕回填。主锚索布置应尽量使预应力合力与弧门推力平行(1)弧门支座支承结构型式：采用预应力钢筋混凝土锚块。(2)锚索布置平行索上游锚固在闸墩头部，斜锚索为短锚索，上游端锚固在闸墩侧面预留洞内。如是复杂锚块，锚索必须弯曲布置。上游端可锚固在闸墩头部，部的预留施工竖井或槽内。为了使弯曲锚索的下游端与锚块下游工水平、局部承压和避免局部次生拉应力过大等，每束永存吨位可设计为2000kN~最小间距、颈部宽度的控制。同时锚索弯曲半径R越大每墩束，每束kN；采用长(或短)锚索，上、下游桩号分别为0+m，和0+m；锚索分层、排布置。向上游水平面扩散角度，垂直面扩散角度；弯曲锚索的弯曲半径m，中心角度。6.2闸墩和锚块结构计算6.2.1锚块尺寸(见图1)(1)满足布置和施工要求。锚块的宽度和厚度需要满足弧门支座(2)满足强度要求：保证运行安全和经济合理。复杂锚块缩窄(1)锚块宽度L=m。提示：L为沿坝轴线方向尺寸。由金属结构专业提供支座中心距锚块侧边m。支座中心距颈部外侧边m。(2)锚块厚度H=m。提示：锚块厚度可暂按弧门支座高度加一定富裕度并满足(3)锚块有效高度a=m按牛腿结构抗剪经验公式计算a值：(1)a式中：Q---锚块一侧施加的预应力；Rf---锚块混凝土抗裂强度；a---锚块有效高度；H---锚块厚度；C1---预应力合力距闸墩边的距离；K---安全系数。6.2.2闸墩和锚块结构计算及应力分析(1)闸墩墩身强度核算提示：闸墩的厚度和长度，要充分考虑工作门槽、检修门槽、公路桥和要求。墩身强度的控制工况，一般为一侧泄洪、一侧挡水，按固计算原则及假定：沿闸墩垂直方向切取受侧向力较大的单宽条带进行计算。计算出所取条带上的内力，按偏心受压构件计算应力。(2)简单锚块计算灬平面有限元计算提示：计算目的为最终确定预应力吨位及预应力施加范采用平面有限元程序对闸墩进行计算。边界条件：提示：边界条件指计算模型的边界条件假定。模型的选取原则-计算成果：提示：计算成果主要指应力分布情况。经过分析比较可力的范围。即采用的预应力荷载在控制工况时，闸墩的各主要受r三维有限元计算(3)复杂锚块计算(计算简图见图1)灬材料力学法计算颈部断面提示：复杂锚块颈部断面优化设计时，用材料力学法进计算公式：(2)式中：σ—倒“T”形断面各角点应力；N—弧门推力和预应力在闸墩轴线方向投影的合力；A—倒“T”形断面面积；B—闸墩厚度；M—弧门推力和预应力对闸墩中心线的弯矩的和；b—闸墩颈缩后的厚度；h—颈缩部分度度。经计算分析比较选定锚块颈缩比为；提示：颈缩比是复杂锚块颈缩后的颈部厚度与闸墩厚度的颈缩部分尺寸：厚度(b)m；高度(h)m；单墩预应力荷载kN；预应力与弧门推力的比值。r三维有限元计算竖井或预留槽的底部。这些部位应如实模拟，加密下几个问题：合理的锚块颈部断面尺寸；论证预应采用三维有限元程序对闸墩进行计算。边界条件：共有节点，单元。计算工况：正常组合见5.2.1(1)`(2).计算成果：提示：有后处理程序时，切取主要断面，画出各工况的应力6.3配筋计算6.3.1墩身配筋(1)依据闸墩墩身悬臂梁计算的内力成果，按单一安全系数极限(2)锚块上游有预留施工竖井或槽周边的配筋，按三维有6.3.2锚块结构配筋计算提示：锚块结构按三维有限元计算成果配筋。由于施加给混仍存在有拉应力。除局部承压区和预留竖井(槽)外，其(1)简单锚块颈部、锚块两侧面、复杂锚块的两个侧面和小牛腿的三个面，按三维有限元应力成果配筋。拉应力全部由钢筋承担。(2)锚块上、下游局部承压区的配筋计算按SDJ20—78进行。7单束张拉吨位及锚具选定7.1预应力损失计算提示：以后装后张法施工为例。前述的预应力荷载，除施指永存吨位。张拉时由于锚具摩阻、钢铰线回缩水平、锚具型式及锚具质量有关；由于孔道不光损失按《水工设计手册》进行计算；重要的工程，在施工前应做预应力损失分项计算结果如下：(以XM锚为例)锚口摩阻损失%；锚固损失%；锚索松驰损失%；孔道摩阻损失%；混凝土徐变损失%；总预应力损失%。7.2单束张拉吨位(1)单束控制张拉吨位kN；(2)单束永存吨位kN；(3)单束超张拉吨位kN；7.3预应力粘结方式选定7.4锚具选定8模型试验及构造要求8.1模型试验拟采用模型试验。8.2构造要求(1)闸墩混凝土标号为号，抗冻标号为号；预应力锚块、颈部及复杂锚块的小牛腿混凝土标号为号。提示：水泥应采用高标号、低热、对高强钢材无腐蚀的优质水泥。预(2)预应力张拉端及固定端(当固定端不在井或槽内，而在闸墩头部时)，锚具外浇筑cm厚的二期混凝土。二期混凝土内加设防裂温度筋φ,间距a=cm。(3)闸墩的各个部位均需配置适当的温度筋，以避免或限制温度裂缝的出现与开展。采(4)采用短锚束时，闸墩中部的施工预留槽或井与二期回填混凝土的结合面均需严格按施工缝处理，以保证闸墩能整体受力。(5)为不使坝体混凝土对闸墩产生过大的约束而导致温度裂缝，坝体和闸墩应连续分层浇筑，不得分期施工。(6)