預(yù)應(yīng)力閘墩設(shè)計(jì)大綱范本

4 4 4 7 7 9 14 工程位于省河上，距市(縣)km。初步設(shè)計(jì)報(bào)告于年審查布置溢流表(中)孔共孔，由m×m的弧型閘門控制。初設(shè)階段確定弧門支承為牛腿式錨塊結(jié)構(gòu)，并采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。2設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范2.1本工程初設(shè)階段的有關(guān)文件(1)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告；(2)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告審批文件；(3)工程技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)書。2.2主要設(shè)計(jì)規(guī)范(1)SDJ20—78水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)；(2)SDJ10—78水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)；(3)SDJ21—78混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范及補(bǔ)充規(guī)定(試行)。2.3主要參考資料(1)有關(guān)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)規(guī)范：JGJ19—92冷拔低碳鋼絲預(yù)應(yīng)力混凝土中小構(gòu)件設(shè)計(jì)與施工規(guī)程；JGJ/T92—93無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土中小構(gòu)件設(shè)計(jì)與施工規(guī)程。(2)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3卷，華東水利學(xué)院、電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編，水利電力出版社1984年版。3基本資料3.1建筑物級(jí)別建筑物級(jí)別為級(jí)。3.2地震烈度(1)壩址區(qū)基本地震烈度為度；(2)閘墩設(shè)計(jì)地震烈度為度。3.3洪水標(biāo)準(zhǔn)(1)設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期：T=a;(2)校核洪水重現(xiàn)期：T=a；(3)水位和流量：項(xiàng)目校核洪水設(shè)計(jì)洪水正常蓄水位入庫(kù)流量，m3/s下泄流量，m3/s庫(kù)水位，m3.4氣象3.4.1氣溫(1)多年平均氣溫℃;(2)多年月平均氣溫，見表2；123456789(3)最高月平均氣溫℃;(4)最低月平均氣溫℃;(5)絕對(duì)最高氣溫℃;(6)絕對(duì)最低氣溫℃。3.4.2風(fēng)速和吹程(1)多年平均最大風(fēng)速m/s；(2)多年實(shí)測(cè)最大風(fēng)速m/s；(3)設(shè)計(jì)采用風(fēng)速m/s；(4)吹程km。3.5材料特性及安全系數(shù)3.5.1混凝土(1)混凝土容重KN/m3;鋼筋混凝土容重KN/m3;(2)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈性模量，見表3；表3混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈性模量混凝土標(biāo)號(hào)設(shè)計(jì)強(qiáng)度彈性模量軸心抗壓彎曲抗壓抗拉抗裂(3)混凝土泊桑比。3.5.2預(yù)應(yīng)力鋼材及普通鋼筋(1)預(yù)應(yīng)力鋼材：型號(hào)；公稱直徑mm；公稱面積mm2;標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MPa；彈性模量MPa；(2)普通鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈性模量，見表4。表4鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈性模量鋼筋種類符號(hào)受拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度受壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度彈性模量I級(jí)II級(jí)III級(jí)3.5.3安全系數(shù)(1)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度安全系數(shù)，見表5；建筑物級(jí)別荷載組合基本荷載組合特殊荷載組合受力特征偏心受壓構(gòu)件、局部承壓受彎、偏心受拉構(gòu)件(2)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度安全系數(shù)，見表6；建筑物級(jí)別荷載組合基本荷載組合特殊荷載組合受力特征軸心受壓、偏心受壓、局部承壓、斜截面受剪、受扭軸心受拉、受彎、偏心受拉(3)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂安全系數(shù)，見表7；建筑物級(jí)別荷載組合基本荷載組合特殊荷載組合受力特征軸心受拉、小偏心受拉構(gòu)件偏心受壓、受彎、大偏心受拉構(gòu)件(4)最大裂縫寬度允許值mm。3.5.4初設(shè)階段閘墩結(jié)構(gòu)布置圖(1)樞紐平面布置圖；(2)閘墩結(jié)構(gòu)布置圖。4閘墩布置墩。重要工程的閘墩型式或新型閘墩如折流墩、寬尾墩等定?；￠T支承結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力錨塊。如果根據(jù)計(jì)算只在有而采用短錨索，閘墩中部需預(yù)留張拉施工豎井或槽，井或4.2閘墩厚度(1)布置要求：一般弧形工作門上游布置檢修門、檢修門槽及(2)穩(wěn)定和應(yīng)力要求：閘墩是固結(jié)于壩頂?shù)膽冶哿?，可用材?.3閘墩高度和長(zhǎng)度提示：泄洪時(shí)壩頂橋梁、開啟后的弧門、弧門支鉸均要高出水面線，5荷載及組合5.1.2上部結(jié)構(gòu)荷載(A2)(1)壩頂工程橋、交通橋荷載門機(jī)重：kN;吊重：kN;車輛荷載。(2)閘墩上部其它設(shè)備荷載。5.1.3靜水壓力(A3)(2)凈水壓力包括：閘墩頭部靜水壓力；一側(cè)開門5.1.4浪壓力(A4)5.1.5動(dòng)水壓力(A5)5.1.6閘門推力(A6)提示：閘門推力即閘門所受的水壓力及浪壓力傳至弧門支鉸。由金屬5.1.7滲透壓力(A7)提示：(1)閘門全關(guān)時(shí)，門前滲透壓力為全水頭，閘門后在兩倍墩厚5.1.8地震荷載(A8)(2)對(duì)于高地震烈度的重要閘墩，應(yīng)做震動(dòng)試驗(yàn)，以5.1.9預(yù)應(yīng)力荷載(A9)提示：預(yù)應(yīng)力荷載可用平面有限元計(jì)算確定。最終數(shù)5.1.10溫度作用(A10)(1)張拉施工時(shí)間的選定。以免錨索隨溫度變化而不(2)如使用短錨索，閘墩中部予留槽或井的封填時(shí)間選5.2荷載組合5.2.1正常組合(1)雙側(cè)關(guān)站——對(duì)稱荷載A1＋A2＋A3＋A4＋A6＋A7＋A9＋A10提示：雙側(cè)關(guān)門時(shí)的上游水位一般指設(shè)計(jì)洪水位，門推力指正(2)一側(cè)開門一側(cè)關(guān)門——非對(duì)稱荷載A1＋A2＋A3＋A4＋A5A7＋A9＋A105.2.2特殊組合(1)正常擋水遇地震A1＋A2＋A3＋A4＋A6＋A7＋A8＋A9(2)施工期荷載組合A1＋A96閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提示：采用弧門擋水的預(yù)應(yīng)力閘墩結(jié)構(gòu)，適用于工程規(guī)模較大、6.1弧門支座支承結(jié)構(gòu)型式選擇與錨索布置提示：弧門支座支承結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土錨(1)簡(jiǎn)單錨塊：與錨塊連接的頸部閘墩厚度不變。這種錨塊尺寸(2)復(fù)雜錨塊：閘墩與錨塊連接的頸部向內(nèi)扣槽，縮窄頸部寬度的頸部，可以增加預(yù)應(yīng)力效果。頸縮后，弧門支座向閘墩中心靠作用點(diǎn)與閘墩中心的距離，減少了弧門推力的彎矩值。預(yù)應(yīng)力錨塊尺寸小，預(yù)應(yīng)力鋼材用量少，比較經(jīng)濟(jì)。復(fù)雜錨塊的頸部縮窄(3)錨索的長(zhǎng)度及布置：由于弧門推力在錨塊頸部產(chǎn)生的拉應(yīng)力張拉畢回填。主錨索布置應(yīng)盡量使預(yù)應(yīng)力合力與弧門推力平行(1)弧門支座支承結(jié)構(gòu)型式：采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土錨塊。(2)錨索布置平行索上游錨固在閘墩頭部，斜錨索為短錨索，上游端錨固在閘墩側(cè)面預(yù)留洞內(nèi)。如是復(fù)雜錨塊，錨索必須彎曲布置。上游端可錨固在閘墩頭部，部的預(yù)留施工豎井或槽內(nèi)。為了使彎曲錨索的下游端與錨塊下游工水平、局部承壓和避免局部次生拉應(yīng)力過大等，每束永存噸位可設(shè)計(jì)為2000kN~最小間距、頸部寬度的控制。同時(shí)錨索彎曲半徑R越大每墩束，每束kN；采用長(zhǎng)(或短)錨索，上、下游樁號(hào)分別為0+m，和0+m；錨索分層、排布置。向上游水平面擴(kuò)散角度，垂直面擴(kuò)散角度；彎曲錨索的彎曲半徑m，中心角度。6.2閘墩和錨塊結(jié)構(gòu)計(jì)算6.2.1錨塊尺寸(見圖1)(1)滿足布置和施工要求。錨塊的寬度和厚度需要滿足弧門支座(2)滿足強(qiáng)度要求：保證運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)合理。復(fù)雜錨塊縮窄(1)錨塊寬度L=m。提示：L為沿壩軸線方向尺寸。由金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)提供支座中心距錨塊側(cè)邊m。支座中心距頸部外側(cè)邊m。(2)錨塊厚度H=m。提示：錨塊厚度可暫按弧門支座高度加一定富裕度并滿足(3)錨塊有效高度a=m按牛腿結(jié)構(gòu)抗剪經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算a值：(1)a式中：Q---錨塊一側(cè)施加的預(yù)應(yīng)力；Rf---錨塊混凝土抗裂強(qiáng)度；a---錨塊有效高度；H---錨塊厚度；C1---預(yù)應(yīng)力合力距閘墩邊的距離；K---安全系數(shù)。6.2.2閘墩和錨塊結(jié)構(gòu)計(jì)算及應(yīng)力分析(1)閘墩墩身強(qiáng)度核算提示：閘墩的厚度和長(zhǎng)度，要充分考慮工作門槽、檢修門槽、公路橋和要求。墩身強(qiáng)度的控制工況，一般為一側(cè)泄洪、一側(cè)擋水，按固計(jì)算原則及假定：沿閘墩垂直方向切取受側(cè)向力較大的單寬條帶進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算出所取條帶上的內(nèi)力，按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算應(yīng)力。(2)簡(jiǎn)單錨塊計(jì)算灬平面有限元計(jì)算提示：計(jì)算目的為最終確定預(yù)應(yīng)力噸位及預(yù)應(yīng)力施加范采用平面有限元程序?qū)﹂l墩進(jìn)行計(jì)算。邊界條件：提示：邊界條件指計(jì)算模型的邊界條件假定。模型的選取原則-計(jì)算成果：提示：計(jì)算成果主要指應(yīng)力分布情況。經(jīng)過分析比較可力的范圍。即采用的預(yù)應(yīng)力荷載在控制工況時(shí)，閘墩的各主要受r三維有限元計(jì)算(3)復(fù)雜錨塊計(jì)算(計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1)灬材料力學(xué)法計(jì)算頸部斷面提示：復(fù)雜錨塊頸部斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，用材料力學(xué)法進(jìn)計(jì)算公式：(2)式中：σ—倒“T”形斷面各角點(diǎn)應(yīng)力；N—弧門推力和預(yù)應(yīng)力在閘墩軸線方向投影的合力；A—倒“T”形斷面面積；B—閘墩厚度；M—弧門推力和預(yù)應(yīng)力對(duì)閘墩中心線的彎矩的和；b—閘墩頸縮后的厚度；h—頸縮部分度度。經(jīng)計(jì)算分析比較選定錨塊頸縮比為；提示：頸縮比是復(fù)雜錨塊頸縮后的頸部厚度與閘墩厚度的頸縮部分尺寸：厚度(b)m；高度(h)m；單墩預(yù)應(yīng)力荷載kN；預(yù)應(yīng)力與弧門推力的比值。r三維有限元計(jì)算豎井或預(yù)留槽的底部。這些部位應(yīng)如實(shí)模擬，加密下幾個(gè)問題：合理的錨塊頸部斷面尺寸；論證預(yù)應(yīng)采用三維有限元程序?qū)﹂l墩進(jìn)行計(jì)算。邊界條件：共有節(jié)點(diǎn)，單元。計(jì)算工況：正常組合見5.2.1(1)`(2).計(jì)算成果：提示：有后處理程序時(shí)，切取主要斷面，畫出各工況的應(yīng)力6.3配筋計(jì)算6.3.1墩身配筋(1)依據(jù)閘墩墩身懸臂梁計(jì)算的內(nèi)力成果，按單一安全系數(shù)極限(2)錨塊上游有預(yù)留施工豎井或槽周邊的配筋，按三維有6.3.2錨塊結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算提示：錨塊結(jié)構(gòu)按三維有限元計(jì)算成果配筋。由于施加給混仍存在有拉應(yīng)力。除局部承壓區(qū)和預(yù)留豎井(槽)外，其(1)簡(jiǎn)單錨塊頸部、錨塊兩側(cè)面、復(fù)雜錨塊的兩個(gè)側(cè)面和小牛腿的三個(gè)面，按三維有限元應(yīng)力成果配筋。拉應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān)。(2)錨塊上、下游局部承壓區(qū)的配筋計(jì)算按SDJ20—78進(jìn)行。7單束張拉噸位及錨具選定7.1預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算提示：以后裝后張法施工為例。前述的預(yù)應(yīng)力荷載，除施指永存噸位。張拉時(shí)由于錨具摩阻、鋼鉸線回縮水平、錨具型式及錨具質(zhì)量有關(guān)；由于孔道不光損失按《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行計(jì)算；重要的工程，在施工前應(yīng)做預(yù)應(yīng)力損失分項(xiàng)計(jì)算結(jié)果如下：(以XM錨為例)錨口摩阻損失%；錨固損失%；錨索松馳損失%；孔道摩阻損失%；混凝土徐變損失%；總預(yù)應(yīng)力損失%。7.2單束張拉噸位(1)單束控制張拉噸位kN；(2)單束永存噸位kN；(3)單束超張拉噸位kN；7.3預(yù)應(yīng)力粘結(jié)方式選定7.4錨具選定8模型試驗(yàn)及構(gòu)造要求8.1模型試驗(yàn)擬采用模型試驗(yàn)。8.2構(gòu)造要求(1)閘墩混凝土標(biāo)號(hào)為號(hào)，抗凍標(biāo)號(hào)為號(hào)；預(yù)應(yīng)力錨塊、頸部及復(fù)雜錨塊的小牛腿混凝土標(biāo)號(hào)為號(hào)。提示：水泥應(yīng)采用高標(biāo)號(hào)、低熱、對(duì)高強(qiáng)鋼材無(wú)腐蝕的優(yōu)質(zhì)水泥。預(yù)(2)預(yù)應(yīng)力張拉端及固定端(當(dāng)固定端不在井或槽內(nèi)，而在閘墩頭部時(shí))，錨具外澆筑cm厚的二期混凝土。二期混凝土內(nèi)加設(shè)防裂溫度筋φ,間距a=cm。(3)閘墩的各個(gè)部位均需配置適當(dāng)?shù)臏囟冉睿员苊饣蛳拗茰囟攘芽p的出現(xiàn)與開展。采(4)采用短錨束時(shí)，閘墩中部的施工預(yù)留槽或井與二期回填混凝土的結(jié)合面均需嚴(yán)格按施工縫處理，以保證閘墩能整體受力。(5)為不使壩體混凝土對(duì)閘墩產(chǎn)生過大的約束而導(dǎo)致溫度裂縫，壩體和閘墩應(yīng)連續(xù)分層澆筑，不得分期施工。(6)