水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)作業(yè)參考(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上某預(yù)應(yīng)力閘墩結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)（模型比尺1：5）華北水利水電學(xué)院工程概況某抽水蓄能電站，位于遼寧省寬甸滿族自治縣境內(nèi)，距丹東市約60km,該電站是我國東北擬建中的第一座大型抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量為1200MW，單機(jī)容量為300MW，共4臺機(jī)組。本工程為等工程，工程規(guī)模為大型。樞紐中主要建筑物的級別均為級。電站建成后將在東北電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰、填谷、調(diào)頻和事故備用。原型基本資料下水庫大壩為混凝土重力壩，擋水壩段分普通壩段、門庫壩段、導(dǎo)流底孔壩段。壩軸線方位為NE39.07196º,壩頂高程為70.1m，壩頂全長為336m（包括泄洪排沙閘和單孔溢流壩），最大壩高34

2、.1m.普通壩段頂寬9.5m,門庫壩段壩頂寬度16.5m。擋水壩的下游壩坡為10.75。泄洪排沙閘布置在主河床，中心線方位SE129.07196º,全長130m,壩頂寬度16.5m。共設(shè)7孔，每孔凈寬14m，閘墩厚4m，溢流前緣凈寬為98m。采用開敞式泄洪方式，堰面采用WES曲線，堰頂高程48m，堰上布置弧形工作閘門擋水，弧門前設(shè)一道檢修平板門。泄洪排沙閘下游為底流消力池消能，消力池全長65.34m,寬122m，底板高程38m，底板厚2m。消力池尾坎頂高程43.8m。消力池兩側(cè)設(shè)邊墻，邊墻頂高程59m，頂寬2m。閘墩設(shè)計(jì)中采用的混凝土標(biāo)號為C30，預(yù)應(yīng)力錨塊、頸部的混凝土標(biāo)號為C40

3、，初擬錨塊尺寸為：錨塊高5m，外伸長度1.8m，厚5.5m，即7.6×5.5×5 (長×寬×高)。 原型預(yù)應(yīng)力閘墩的立面圖見圖1。預(yù)應(yīng)力錨束的布置見圖1至圖4。某電站下庫泄洪排沙閘平面布置圖見圖5。圖1 原型預(yù)應(yīng)力中墩立面圖 （單位:cm）圖2 原型預(yù)應(yīng)力中墩剖面圖A-A （單位:cm）圖3 原型錨塊剖面圖B-B （單位:cm）圖4 原型錨塊剖面圖C-C （單位:cm）圖5 某電站下庫泄洪排沙閘平面布置圖根據(jù)上述原型資料設(shè)計(jì)1：5試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。主要?nèi)容：1.確定模型的相似常數(shù)；2.繪制模型結(jié)構(gòu)圖；3.計(jì)算模型預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力和數(shù)量；4.計(jì)算作用于錨塊上的弧

4、門推力（只計(jì)算在雙側(cè)弧門關(guān)閉情況）5.計(jì)算附加自重。以下為1：10計(jì)算成果，僅供參考表1 模型的相似常數(shù)序號物 理 量量綱相似常數(shù)1模型比尺LCL102砼的應(yīng)力CFL-2C13砼的應(yīng)變C-C14砼的變形模量ECFL-2CE15砼的泊松比C-C16砼的密度FL-3C0.17鋼筋的應(yīng)力gFL-2C18鋼筋的應(yīng)變g-C19鋼筋的彈性模量EgFL-2CE110鋼筋面積AL2CA10011集中荷載QFCQ10012水壓力強(qiáng)度pFL-2CP1模型結(jié)構(gòu)詳圖模型結(jié)構(gòu)圖中包括：模型結(jié)構(gòu)的立面圖A-A(圖2.1), 模型結(jié)構(gòu)的前視圖B-B(圖2.2), 模型結(jié)構(gòu)的后視圖C-C(圖2.3), 模型結(jié)構(gòu)的俯視圖D-D

5、(圖2.4), 模型錨塊的平面圖E-E(圖2.5), 模型模塊的立面圖F-F(圖2.6)，模型模塊的立面圖G-G(圖2.7)。圖1 模型結(jié)構(gòu)的立面圖A-A （單位：cm）圖2 模型結(jié)構(gòu)的前視圖B-B（單位：cm）圖3 模型結(jié)構(gòu)的后視圖C-C （單位：cm）圖4 模型結(jié)構(gòu)的俯視圖D-D （單位：cm）圖5 模型錨塊的平面圖E-E（單位：cm）圖6 模型模塊的立面圖F-F（單位：cm）圖7 模型模塊的立面圖G-G（單位：cm）模型預(yù)應(yīng)力鋼筋的選擇及布置(1)主錨束預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)設(shè)計(jì)原型結(jié)構(gòu)的每束預(yù)應(yīng)力鋼筋由19根1×7øs15.2的鋼絞線組成，其斷面為2610mm2，原型每邊布

6、置8束，兩邊共計(jì)16束，總斷面面積41760mm2。按照相似條件，模型預(yù)應(yīng)力筋的總斷面積應(yīng)為417 mm2，選用Ø5的高強(qiáng)鋼絲(1860MPa)作為模型預(yù)應(yīng)力筋，每邊布置4束(其中每束3根)，共計(jì)24根，每根張拉力為2.34t，每束張拉噸位為7噸(見表2)。表2 模型主錨束預(yù)應(yīng)力鋼筋與原型預(yù)應(yīng)力鋼筋的幾項(xiàng)指標(biāo)對比類別直徑mm鋼筋強(qiáng)度Mpa每束預(yù)應(yīng)力鋼筋束數(shù)總斷面面積mm2總張拉力t根數(shù)斷面積mm2總拉斷力t張拉力t原型15.2186019261051735016417605600模型51860358.810.47847056(2)次錨束預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)設(shè)計(jì)原型結(jié)構(gòu)的每束預(yù)應(yīng)力鋼筋由12

7、根1×7øs15.2的鋼絞線組成，其斷面為1648.5mm2，原型布置3排，每排5束，共計(jì)15束，總斷面面積24727.5mm2。按照相似條件，模型預(yù)應(yīng)力筋的總斷面積應(yīng)為247 mm2，選用Ø5的高強(qiáng)鋼絲(1860MPa)作為模型次錨束預(yù)應(yīng)力筋，布置3排。每排3束，每束2根，共計(jì)18根，每束張拉力為3.83t，每根的張拉力為1.915t，以上次錨束每排的張拉力和原型嚴(yán)格相似。原型模型預(yù)應(yīng)力鋼筋的對照見下表3。表3模型次錨束預(yù)應(yīng)力鋼筋與原型預(yù)應(yīng)力鋼筋的幾項(xiàng)指標(biāo)對比類別直徑mm鋼筋強(qiáng)度Mpa每束預(yù)應(yīng)力鋼筋束數(shù)總斷面面積mm2總張拉力t根數(shù)斷面積mm2總拉斷力t張拉力t

8、原型15.21860121648.5306.62301524727.53450模型51860239.257.33.839353.2534.5圖8 模型預(yù)應(yīng)力主錨束立面圖（單位:cm）圖9 模型預(yù)應(yīng)力主錨束剖面圖A-A（單位:cm）圖10 模型主、次錨束立面布置圖（單位:cm）圖11 模型主次錨束后視圖（單位:cm） 荷載計(jì)算及加載系統(tǒng)某預(yù)應(yīng)力閘墩所承受的荷載主要有預(yù)應(yīng)力荷載、水壓荷載和自重荷載，預(yù)應(yīng)力荷載屬于集中荷載，水壓荷載為均布荷載，自重荷載為體積力。荷載計(jì)算模型自重及模型附加自重計(jì)算根據(jù)模型的相似常數(shù)C0.1，即m=10p。實(shí)際上，要獲得完全相似模型是非常困難的，問題在于：模型材料的選擇

9、的困難，設(shè)模型比尺為CL，原型材料的密度為p，模型材料的密度為m，則mCLp，在實(shí)際工作中混凝土的密度約為25KN/m3，本課題CL10，模型混凝土的密度為m250KN/m3，顯然，這樣的材料在自然界是不存在的，唯一的方法就是通過附加自重的辦法來解決。即：通過公式：附加自重荷載模型自重原型自重/100 得出附加自重荷載。原型結(jié)構(gòu)的混凝土方量為5689.75m3（不包括堰體，只包括從高程34m到70.1m的中墩部分），按容重為25KN/m3計(jì)算，原型的自重為KN，模型混凝土方量為5.576m3，模型結(jié)構(gòu)自重141.85KN（不包括堰體），應(yīng)施加附加自重荷載為1280.15 KN。模型預(yù)應(yīng)力荷載計(jì)

10、算原型主錨束每束張拉力為350t，共16束，總張拉力為Qp350×185600t。根據(jù)相似條件，模型預(yù)應(yīng)力荷載Qp=CQQm，CQ100，則QmQp/100=56t。模型預(yù)應(yīng)力筋布置時，主錨束由8束（三根Ø5的1860高強(qiáng)鋼絲組成），兩邊為對稱布置，共計(jì)24根Ø5的高強(qiáng)鋼絲組成，模型每束張拉力為7t，每根張拉力為2.33t。原型次錨束每束張拉力為230t，共15束，總張拉力為Qp230×153450t。根據(jù)相似條件，模型預(yù)應(yīng)力荷載Qp=CQQm，CQ100，則QmQp/100=34.5t。模型次錨束預(yù)應(yīng)力筋由三排共9束（兩根Ø5的1860高強(qiáng)鋼

11、絲組成），共計(jì)18根Ø5的高強(qiáng)鋼絲組成，模型次錨束每束張拉力為3.83t，每根張拉力為1.915t。水壓荷載計(jì)算 對于閘墩而言，兩側(cè)閘門關(guān)閉的情況下，對弧形閘門產(chǎn)生的水壓力。 (2)閘墩弧門水推力計(jì)算 因某抽水蓄能電站下水庫泄洪排沙閘采用的是弧形閘門，所以在計(jì)算時分別計(jì)算出水平分力Px和豎直分力Pz。取正常蓄水位66m，弧門底端高程47.412m，則計(jì)算水深H=6647.41218.588m。圖12 原型弧門水壓力計(jì)算圖求水平分力PxPx 式中：水的重度，9.8KN/m3； H弧門底端處的水深，m；b 弧門寬度，m。原型的水平分力：Px23702.24KN 求垂直分力Pz Pz 式中：弧門曲