水電站機墩結構自動計算表格Excel

1、機機 墩墩 結結 構構 計計 算算說明：1 本計算適用于圓筒式機墩的結構計算2 計算中未特殊說明處單位采用國際單位為N m kg s3 本計算主要參考資料為小型水電站-廠房（第二版 陳坤等著 水利電力出版社）4 黃色背景部分為輸入數據，除此之外不建議修改其他地方 5 若發(fā)現(xiàn)任何錯誤請發(fā)Email到徐林（2005.2） 3水水電電站站機機墩墩結結構構計計算算（一一）計計算算原原理理、內內容容及及相相關關假假定定 機墩為立式水輪機的支承結構，其底部固結在水輪機層大體積混凝土或蝸殼頂板上，上部與風罩或發(fā)電機層樓板相連接。上部荷載通過機墩傳遞到基礎上。 機墩必須進行靜力計算和動力計算。靜力計算根據短路

2、時荷載組合，求出機墩截面內力，作為配筋依據。動力計算則分別根據正常運行、短路時和飛逸時的三種荷載組合情況，驗算機墩共振、振幅、和動力系數，以保證結構的剛度和抗振條件。 該機墩的形式為圓筒式，結構簡圖如圖所示。在靜力計算中，假定圓筒或立柱的底部均為固定端，不考慮蝸殼頂板變形影響；在動力計算中則計入頂板變形影響。機墩頂部均假設為自由端，不考慮樓板剛度的作用，除分離式連接外，樓板荷載都傳遞到機墩頂部。作用于圓筒式機墩的樓板荷載、風罩自重及機組荷載均假定均布在機墩頂部，但必須根據各荷載世紀作用位置化算為相當圓筒中心圓周的荷載。 荷載組合（1）基本組合：正常運行時：垂直橫荷載+垂直集中荷載+正常扭矩+水

3、平離心力（2）特殊組合：短路時：垂直橫荷載+垂直集中荷載+正常扭矩+短路扭矩+水平離心力飛逸時：垂直橫荷載+垂直集中荷載+水平離心力( (二二）荷荷載載及及其其他他基基本本資資料料1 1 發(fā)發(fā)電電機機部部分分發(fā)電機的出力N=30000000 w發(fā)電機轉子連軸重230000 N發(fā)電機定子重106000 N上支架重68000 N下支架重17200 N機組正常轉速n=273 r/min功率因素cos=0.8發(fā)電機暫時電流暫0.24375發(fā)電時間因數Ta0.279 s勵磁機轉子重29000 N勵磁機定子及其附屬設備重47000 N2 2 水水輪輪機機部部分分水輪機轉輪連軸重21200 N軸向水推力V3

4、151000 N水輪機飛逸轉速np=600 r/min水輪機導葉葉片數16水輪機轉輪葉片數15上面兩數的最大公約數c1轉動部分偏心矩e0.0005 m3 3 蝸蝸殼殼部部分分蝸殼頂板計算跨度la2 m蝸殼頂板厚度t0.65 m蝸殼頂板中心到機組中心的距離ra2.45 m蝸殼頂板上的單位力到機組中心的距離r01.95 m4 4 鋼鋼筋筋混混凝凝土土的的材材料料特特性性機墩混凝土C15拉=1200000壓=1.00E+07鋼筋混凝土容重b=24000 N/m3混凝土泊松比=0.166667混凝土彈性模量E壓2.30E+10 N/m2混凝土彈性模量E彎1.45E+10 N/m245 5 荷荷載載樓板

5、傳遞到風罩的荷載p5=10400 N6 6 相相關關系系數數動力系數=1.5材料疲勞系數c0=2（三三）機機墩墩形形式式及及結結構構尺尺寸寸該機墩為圓筒式機墩，其結構形式如圖所示。其中各尺寸數值見下列數據（單位：m）。h1= 2.15Rd= 1.45h2= 0.45Dd= 1h3= 1.3B2= 0.82h4= 1.8r6= 2.075h5= 0.35Rf= 2.5h6= 1.75Df= 0.3典型機墩圖（四四）靜靜力力計計算算1 1 在在垂垂直直荷荷載載作作用用下下的的內內力力計計算算（法法向向應應力力的的計計算算）計算機墩的法向應力，并由此來進行機墩豎向鋼筋的配置。（1）荷載計算1）垂直荷

6、載(取單寬圓筒計算)風罩自重p1=10.31.324000=9360N圓筒自重p2=1(0.82-(2.5-1.45-1)0.4524000=8316 Np3=0.5(1.75-1.3+1.75+0.35-1.3)(2.5+0.3-1.45-1)24000=5250 Np4=12.15124000=51600N發(fā)電機層樓板荷載p5p5=10400 N發(fā)電機固定部分重量V1=68000+106000+47000=221000 N發(fā)電機固定部分荷載p6=V1/(2r6)=16951 N2)垂直動荷載5機組轉動部分重量V2=230000+21200+29000=280200 N機組轉動部分荷載p7=

7、V2/2r6=21491.7軸向水平推力V3傳遞來的荷載p8=V3/2r6=11581.88 N3）各荷載作用點位置r1= 2.65me1= 0.7mr2= 2.065me2= 0.115mr3= 2.608667me3= 0.658667 mr4= 1.95me4= 0mr5= 2.65me5= 0.7mr6= 2.075me6= 0.125m4)轉化為相當于單寬圓筒周長上的荷載p1= 12720Np2= 8806.431Np3= 7023.333Np4= 51600Np5= 14133.33Np6= 18037.56Np7= 22869.34Np8= 12324.31N(2)內力計算1）計

8、算模式選擇=0.935846/= 3.356955 H=2.15+0.45=2.6固固機機墩墩應應按按照照上上端端自自由由、下下端端固固定定的的偏偏心心受受壓壓單單寬寬，圓圓筒筒柱柱計計算算內內力力。2)最大內力發(fā)生在底面截面。計算最大縱向力和最大彎矩N= p1+p2+p3+p4+p5+p6+C0p7+C0p8= 217901.6NM= p1e1+p2e2+p3e3+p4e4+p5e5+p6e6+C0p7e6+C0p8e6= 39888.42Nm(內壁受拉)（3）邊緣發(fā)向應力計算，利用偏心受壓公式計算壓=N/A-0.5Mh/J=457232.1 N/m2壓= 10000000拉=N/A+0.5

9、Mh/J=-21428.9 N/m2拉= 1200000說說明明拉拉壓壓應應力力并并未未超超過過混混凝凝土土的的抗抗拉拉強強度度, ,只只需需要要按按照照構構造造進進行行配配筋筋即即可可2 2 主主拉拉應應力力驗驗算算以此驗算主拉應力是否超過混凝土的允許拉應力，以決定是否配置斜筋。（1）正常扭矩Mn引起的剪應力n正常扭矩Mn=0.975Ncos/n=85714.3圓筒水平截面的極慣性矩Jp=(D外4-D內4)/32=49.65209剪應力n=C0MnR內/Jp=7509.395 N/m2（2）短路扭矩Mn引起的剪應力n短路扭矩Mn=0.975N/n暫=439560沖擊系數=1.859293 （

10、式中t1=30/n=0.1099 )剪應力n=MnR內/Jp=23866.95 N/m2=-42202)1(3hgm=+-+-aaTTtaeetT01. 011)1 (1216（3）正常轉速下水平離心力Pm引起的剪應力m水平離心力pm=0.0011eV2n2=11485.7剪應力m=2812.308 N/m2（4）飛逸轉速下離心力Pmp引起的剪應力mp。Pmp=0.0011eV2np2=55480 Nmp=13584.39(5)機墩內壁的總剪應力值正常運行時1=n+m=10321.7 N/m2短路時2=n+m+n=34188.65 N/m2飛逸時2=mp=13584 N/m2(6)機墩內部主拉

11、應力（短路工況）Tmax=-46543 N/m2（拉應力）Tmax2030%0.95872030%0.9472030%均均滿滿足足要要求求！2.2. 動動力力系系數數驗驗算算垂直方向：-0.00431.5水平方向：1.001711.51.002811.5均均滿滿足足要要求求！故故靜靜力力計計算算中中動動力力系系數數仍仍取取1.51.5=rGJH=jjJ30=-1011nnn=-02022nnn=-03032nnn=-=2011111nnh=-=2022211nnh=-=2032311nnh83.3. 振振幅幅驗驗算算（1）垂直振幅A1。P1=p7+p8=33074 NG1=Pi+tlab=16

12、6151 N1=0.104n01=446.8412=1996651=0.104n=28.39212=806.10579.8E-06 m(2) 水平橫向振幅正常運行時2=0.104n02=686.8722=471794.92=0.104n=28.39222=806.10571.9E-07 m飛逸時2p=0.104np=62.42p2=3893.769.14E-07 m（3）水平扭矩轉振幅正常運行時3=0.104n03=535.9632=287250.11.13541E-06m（其中w3=w2)短路時6.95803E-06m（4） 振幅驗算垂直振幅A1=9.80581E-060.10.15 10-3m水平振幅之和正常運行時：A2+A3=1.32E-06 0.150.2 10-3m飛逸時：A2p=9.13926E-070.150.2 10-3m短路時：A2+A3=7.14612E-060.150.2 10-3m振振幅幅均均滿滿足足要要求求. .（六