水電站鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、目 錄1. 計(jì)算總說明11.1 計(jì)算的目的與要求11.2 依據(jù)資料及參考書目11.3 計(jì)算原則與假定11.4 符號(hào)說明22. 計(jì)算過程22.1 鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22.1.1 基本資料22.1.2 最高水位運(yùn)行工況下下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載42.1.3 檢修條件下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載62.1.4校核情況下作用于鎮(zhèn)墩的校核荷載（水壓試驗(yàn)）62.1.5 荷載組合后的水平、垂直分力72.1.6 抗滑穩(wěn)定需要的體積力142.1.7 鎮(zhèn)墩體積及幾何尺寸擬定152.1.8 地基應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定系數(shù)162.2 鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)192.2.1 基本資料192.2.2 最高水位運(yùn)行工況下下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載202.2

2、.3 檢修條件下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載222.2.4校核情況下作用于鎮(zhèn)墩的校核荷載（水壓試驗(yàn)）222.2.5 荷載組合后的水平、垂直分力232.2.6 抗滑穩(wěn)定需要的體積力302.2.7 鎮(zhèn)墩體積及幾何尺寸擬定302.2.8 地基應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定系數(shù)313成果分析34+水電站鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)計(jì)算書1. 計(jì)算總說明1.1 計(jì)算的目的與要求本計(jì)算書對+水電站技施階段鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。鎮(zhèn)墩設(shè)計(jì)主要完成的內(nèi)容有： 計(jì)算不同工況下鎮(zhèn)墩所受的荷載； 確定抗滑穩(wěn)定所需要的體積力； 根據(jù)計(jì)算的體積力，擬定鎮(zhèn)墩的型式、形狀和幾何尺寸； 校核地基承載力，擬定鋼管與鎮(zhèn)墩、鎮(zhèn)墩與地基間的固結(jié)設(shè)施。1.2 依據(jù)資料及參考書目小型

3、水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊 金屬結(jié)構(gòu) 水利電力出版社 1991.8水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范（sl281-2003）中國水利水電出版社 2003.3 +水電站初設(shè)報(bào)告第五章（工程布置及建筑物） +水電站招標(biāo)階段引水發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙一套1.3 計(jì)算原則與假定 見附圖1+水電站引水發(fā)電系統(tǒng)縱剖面圖，選取和鎮(zhèn)墩作為計(jì)算鎮(zhèn)墩，計(jì)算不同工況下作用在鎮(zhèn)墩上的荷載，在滿足抗滑穩(wěn)定和地基允許承載力的條件下擬定鎮(zhèn)墩的結(jié)構(gòu)尺寸； 假定管道沿程水錘升壓成線性變化，管道軸線上任意一點(diǎn)的的水錘升壓最大值為：，式中表示進(jìn)水口到鋼管末端（蝶閥處）的軸線長度，表示點(diǎn)到進(jìn)水口的軸線長度，表示鋼管末端水錘升壓最大值；（說明：水錘升壓最大值利

4、用+水電站初設(shè)報(bào)告第五章表5.4-4的計(jì)算成果。） 為安全計(jì)，計(jì)算水頭時(shí)不考慮水頭損失和尾水渠尾水的影響； 鋼管附件重按鋼管主材12%計(jì)。1.4 符號(hào)說明1 軸向力 鋼管金屬結(jié)構(gòu)自重的軸向分力； 鎮(zhèn)墩內(nèi)彎管前、后端水壓力； 鎮(zhèn)墩前后兩個(gè)伸縮節(jié)端面水壓力； 溫度變化時(shí)，伸縮節(jié)止水填料對鋼管變形的摩擦力； 溫度變化時(shí)，中間支墩對鋼管變形的摩擦力（傳給鎮(zhèn)墩的摩擦力）； 彎管中水流離心力的管軸向分力。2 垂直管軸的法向力鎮(zhèn)墩前、后鋼管自重及水重形成對鎮(zhèn)墩的法向分力。計(jì)算時(shí)，鎮(zhèn)墩的上游側(cè)僅記入半個(gè)跨段，鎮(zhèn)墩下游側(cè)則計(jì)算至伸縮節(jié)。3 其它力 鎮(zhèn)墩自重。2. 計(jì)算過程2.1 鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.1 基本資料

5、根據(jù)技施階段+電站前池水力學(xué)計(jì)算的計(jì)算成果：最高水位：最低水位：管道末端中心線高程：最高水位對應(yīng)壓力管道末端水錘升壓最大值：采用+電站引水發(fā)電管道水力計(jì)算的計(jì)算成果。 鋼管：鋼管內(nèi)徑，計(jì)算壁厚 ； 進(jìn)水口到管道末端軸線長度，主管段最大引用流量，相應(yīng)流速為：； 鎮(zhèn)墩的四個(gè)計(jì)算點(diǎn)、到進(jìn)水口的軸線長度及前池最高水位對應(yīng)的靜水頭見附圖2，最高水位對應(yīng)的管道末端的靜水頭；鎮(zhèn)墩上游方向伸縮節(jié)（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：；鎮(zhèn)墩上游端（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：；鎮(zhèn)墩下游端（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：；鎮(zhèn)墩下

6、游方向伸縮節(jié)（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：； 支墩采用帶支承環(huán)的滑動(dòng)式支墩，鋼管與支承環(huán)摩擦系數(shù)：（查小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊 金屬結(jié)構(gòu)部分表15-9）； 伸縮節(jié)內(nèi)止水盤根用油浸麻及橡皮圈，止水盒寬，平均摩擦系數(shù)； 鎮(zhèn)墩上游端至伸縮節(jié)的管軸長：，下游端至伸縮節(jié)長：； 支墩間距：； 地基與鎮(zhèn)墩摩擦系數(shù)； 地基容許承載力；說明：地質(zhì)參數(shù)依據(jù)地質(zhì)互提資料單，見附頁。2.1.2 最高水位運(yùn)行工況下下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載鎮(zhèn)墩上游方向敷設(shè)角為，下游方向敷設(shè)角為?；竞奢d： 鋼管自重的軸向分力上游方向 管壁重 記入附件增重12%后 下游方向管壁重 記入附件增重12%后 鎮(zhèn)墩上

7、、下游端內(nèi)水壓力（轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)水壓力）上游端 下游端 伸縮節(jié)管端水壓力（接頭處邊縫處內(nèi)水壓力）上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 溫度變化時(shí)，伸縮節(jié)止水盤根對管壁摩擦力。考慮在進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，參考小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊（金屬結(jié)構(gòu)部分）第428頁，盤根壓縮力可取為計(jì)算水壓力的1.25倍。上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 溫度變化時(shí)，支墩對管壁的摩擦力（傳給鎮(zhèn)墩的摩擦力）上游方向 記入附件重量0.12，實(shí)際單位長管重 則 下游方向 （下游方向伸縮節(jié)至鎮(zhèn)墩之間無支墩） 鎮(zhèn)墩中彎管水流離心力的軸向分力 鎮(zhèn)墩前、后鋼管（記入水重）對鎮(zhèn)墩的法向力鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力鎮(zhèn)墩后管段的法向力2.1.3 檢修條件下作用在鎮(zhèn)

8、墩上的基本荷載作為短暫設(shè)計(jì)工況，壓力鋼管內(nèi)無水，此時(shí)無須考慮水壓力的影響，只考慮，和的作用。 鋼管自重軸向分力上游方向 下游方向 溫度變化時(shí)，伸縮節(jié)止水盤根對管壁的摩擦力上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 溫度變化時(shí)，支墩對管壁的摩擦力（傳給鎮(zhèn)墩的摩擦力）上游方向 下游方向 鎮(zhèn)墩前、后鋼管對鎮(zhèn)墩的法向力鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力 鎮(zhèn)墩后管段的法向力 2.1.4校核情況下作用于鎮(zhèn)墩的校核荷載（水壓試驗(yàn)）參照水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范（dl/t5141-2001）第5頁“”現(xiàn)場水壓試驗(yàn)的壓力值取正常情況最高內(nèi)水壓力設(shè)計(jì)值（含水錘）的1.25倍。水壓實(shí)驗(yàn)情況屬于短暫設(shè)計(jì)工況，不考慮溫度變化產(chǎn)生的影響；水壓試驗(yàn)時(shí)，不考慮彎

9、管水流離心力的作用。只考慮，和的作用。 鋼管自重的軸向分力 上游方向 下游方向 鎮(zhèn)墩上、下游端內(nèi)水壓力上游端 下游端 伸縮節(jié)管端水壓力上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 鎮(zhèn)墩前、后鋼管對鎮(zhèn)墩的法向力鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力 鎮(zhèn)墩后管段長的法向力 2.1.5 荷載組合后的水平、垂直分力2.1.5.1運(yùn)行工況（前池最高水位時(shí)）基本荷載簡圖見下圖2.1-1。 溫升時(shí)自上游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫升時(shí)總的水平推力、垂直力分別為 溫降時(shí)基本荷載簡圖見圖2.1-2。自上游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂

10、直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫降時(shí)總的水平推力、垂直力分別為 2.1.5.2檢修工況 溫升時(shí)基本荷載簡圖見圖2.1-3。自上游方向指向鎮(zhèn)墩水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫升時(shí)總的水平推力、垂直力分別為 溫降時(shí)基本荷載簡圖見圖2.1-4。自上游方向指向鎮(zhèn)墩水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫降時(shí)總的水平推力、垂直力分別

11、為 2.1.5.3校核狀況（水壓試驗(yàn)）基本荷載簡圖見圖2.1-5。 自上游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 總的水平推力、垂直力分別為2.1.5.4計(jì)算成果匯總綜合以上不同工況下的成果，列表如下：表2.1-1 計(jì)算成果序計(jì)算值運(yùn)行工況檢修狀況水壓試驗(yàn)情況溫升溫降溫升溫降1水平推力（）82.63-316.81-107.54391.15-160.852垂直壓力（）976.72481.69135.8398.43815.49說明：水平力以向右（下游）為正，垂直力以豎直向下為正，反之為負(fù)。2.1

12、.6 抗滑穩(wěn)定需要的體積力在鎮(zhèn)墩與地基間摩擦系數(shù)為的情況下，鎮(zhèn)墩體積由水平推力最大、向下垂直力最?。ɑ蛳蛏洗怪绷ψ畲螅┑哪且唤M力決定。通過計(jì)算可知，檢修狀況溫降時(shí)所需要的鎮(zhèn)墩的體積最大。鎮(zhèn)墩的抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式： 式中：為抗滑穩(wěn)定系數(shù)，。??； 為鎮(zhèn)墩與地基之間摩擦系數(shù)，； 為平行于地基開挖面推力之和，單位； 垂直于地基開挖面垂直力之和，單位。所以，抗滑穩(wěn)定體積力 2.1.7 鎮(zhèn)墩體積及幾何尺寸擬定由2.1.6節(jié)計(jì)算結(jié)果知檢修狀況溫降時(shí)所需要的鎮(zhèn)墩的體積最大，則鎮(zhèn)墩的最小體積由式計(jì)算。鎮(zhèn)墩重度取，鎮(zhèn)墩包裹的鋼管長度按考慮，水的體積。所需鎮(zhèn)墩最小體積：擬定鎮(zhèn)墩幾何尺寸時(shí)，按地基容許承載力粗估基礎(chǔ)面積

13、。由表2.1-1可知方向向下的最大垂直力為，記入鎮(zhèn)墩重量，總的垂直力最大值為地基不均勻系數(shù)取。因此，最小基礎(chǔ)面積為 按構(gòu)造要求，鋼管兩側(cè)混凝土厚采用0.4，即，鎮(zhèn)墩最小寬度，根據(jù)初步計(jì)算確定基礎(chǔ)面寬度為，基礎(chǔ)面最小長度為：按裹住彎管及部分直管段要求，基礎(chǔ)面長度取。綜合上述諸方面，采用基礎(chǔ)面積。鎮(zhèn)墩需要的最小平均高度為。鎮(zhèn)墩底面可設(shè)計(jì)成齒形面，放在堅(jiān)固、完整的基巖上，鎮(zhèn)墩底面最好垂直于各組荷載組合中合力最大的方向。同時(shí)應(yīng)考慮基巖的產(chǎn)狀、層面、主節(jié)理方向及傾角等，防止沿層面或節(jié)理滑動(dòng)。若在完整的厚巖層基巖上設(shè)計(jì)鎮(zhèn)墩，還可以以比較薄的混凝土墩體配合插入基礎(chǔ)的錨桿，以減小鎮(zhèn)墩體積。地基條件許可時(shí)，直接

14、利用基巖及錨桿固定鋼管。依據(jù)鎮(zhèn)墩所處地質(zhì)地形條件，鎮(zhèn)墩設(shè)計(jì)成全封閉形式，見附圖3鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)簡圖。2.1.8 地基應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定系數(shù) 地基應(yīng)力計(jì)算鎮(zhèn)墩縱剖面簡化圖見圖2.1-6。 鎮(zhèn)墩的幾何形狀以管軸為中心左右對稱，按平面問題計(jì)算鎮(zhèn)墩縱剖面的形心位置。見圖2.1-6，利用cad軟件求出：形心離下游邊緣距離為3.432m，距底部距離為2.749m。已知各工況下作用力集中在前后管軸的交點(diǎn)上，計(jì)算各作用力及鎮(zhèn)墩自重對基礎(chǔ)面中心的力矩，以垂直力和力矩值計(jì)算鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)應(yīng)力，計(jì)算簡圖見圖2.1-7。 水平軸力距鎮(zhèn)墩底面中心o的距離為3.00m,垂直力通過底面中心o，鎮(zhèn)墩重力距底面中心o的水平距離為0.068m。

15、鎮(zhèn)墩的體積 重度取，水的體積，則 鎮(zhèn)墩基底應(yīng)力計(jì)算成果見表2.1-2。 鎮(zhèn)墩的抗滑穩(wěn)定系數(shù)鎮(zhèn)墩抗滑安全系數(shù)：式中，見表2.1-2中第4項(xiàng)，見表2.11。列表計(jì)算如下。表2.1-3 鎮(zhèn)墩抗滑安全系數(shù)運(yùn)行工況檢修狀況水壓試驗(yàn)情況溫升溫降溫升溫降20.004.5912.243.339.87由表2.1-3計(jì)算成果可知鎮(zhèn)墩能滿足抗滑穩(wěn)定的要求。表2.1-2 鎮(zhèn)墩地基應(yīng)力序運(yùn)行工況檢修狀況水壓試驗(yàn)鎮(zhèn)墩重力作用備注溫升溫降溫升溫降1水平推力形成力矩（順時(shí)針為正，）第 三項(xiàng) 和第 四項(xiàng) 應(yīng)記 入鎮(zhèn) 墩重 力作 用2垂直力形成力矩（順時(shí)針為正，）000003力矩總和（）462.40-735.92-108.119

16、58.94-268.044垂直力總和（）4131.223636.193290.333252.933969.995對基礎(chǔ)中心偏心矩（）0.11 -0.20 -0.03 0.29 -0.07 6鎮(zhèn)墩上游邊緣應(yīng)力（）98.29 112.29 89.03 63.97 110.52 7鎮(zhèn)墩下游邊緣應(yīng)力（）119.15 79.09 84.15 107.23 98.43 鎮(zhèn)墩地基應(yīng)力計(jì)算公式： 。即為表2.1-2中第4項(xiàng)，為表2.1-2中第5項(xiàng)，。由計(jì)算結(jié)果可知地基應(yīng)力值遠(yuǎn)小于地基允許承載力。2.2 鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 基本資料最高水位：最低水位：管道末端中心線高程：最高水位對應(yīng)壓力管道末端水錘升壓最大

17、值：查+水電站初設(shè)報(bào)告第五章表5.4-4的計(jì)算成果； 鋼管：鋼管內(nèi)徑，計(jì)算壁厚 ； 進(jìn)水口到管道末端軸線長度，主管段最大引用流量，相應(yīng)流速為：； 鎮(zhèn)墩的四個(gè)計(jì)算點(diǎn)、到進(jìn)水口的軸線長度及前池最高水位對應(yīng)的靜水頭見附圖2，最高水位對應(yīng)的管道末端的靜水頭；鎮(zhèn)墩上游方向伸縮節(jié)（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：；鎮(zhèn)墩上游端（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：；鎮(zhèn)墩下游端（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：；鎮(zhèn)墩下游方向伸縮節(jié)（記為點(diǎn)）到進(jìn)水口軸線距離：；水錘升壓：；靜水頭：；計(jì)算水頭：； 支墩采用帶支承環(huán)的滑動(dòng)式支墩，鋼管與

18、支承環(huán)摩擦系數(shù)：； 伸縮節(jié)內(nèi)止水盤根用油浸麻及橡皮圈，止水盒寬，平均摩擦系數(shù)； 鎮(zhèn)墩上游端至伸縮節(jié)的管軸長：，下游端至伸縮節(jié)長：； 支墩間距：； 地基與鎮(zhèn)墩摩擦系數(shù)； 地基容許承載力；說明：以上地質(zhì)參數(shù)參考+水電站初設(shè)報(bào)告第五章表5.1-8的成果。2.2.2 最高水位運(yùn)行工況下下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載鎮(zhèn)墩上游方向敷設(shè)角為，下游方向敷設(shè)角為?；竞奢d： 鋼管自重的軸向分力上游方向 管壁重 記入附件增重12%后 下游方向管壁重 記入附件增重12%后 鎮(zhèn)墩上、下游端內(nèi)水壓力（轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)水壓力）上游端 下游端 伸縮節(jié)管端水壓力（接頭處邊縫處內(nèi)水壓力）上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 溫度變化時(shí)，伸縮節(jié)止水盤根對

19、管壁摩擦力?？紤]在進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，參考小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊（金屬結(jié)構(gòu)部分）第428頁，盤根壓縮力可取為計(jì)算水壓力的1.25倍。上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 溫度變化時(shí)，支墩對管壁的摩擦力（傳給鎮(zhèn)墩的摩擦力）上游方向 記入附件重量0.12，實(shí)際單位長管重 則 下游方向 （下游方向伸縮節(jié)至鎮(zhèn)墩之間無支墩） 鎮(zhèn)墩中彎管水流離心力的軸向分力 鎮(zhèn)墩前、后鋼管（記入水重）對鎮(zhèn)墩的法向力鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力鎮(zhèn)墩后管段的法向力2.2.3 檢修條件下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載作為短暫設(shè)計(jì)工況，壓力鋼管內(nèi)無水，此時(shí)無須考慮水壓力的影響，只考慮，和的作用。 鋼管自重軸向分力上游方向 下游方向 溫度變化時(shí)，伸

20、縮節(jié)止水盤根對管壁的摩擦力上游伸縮節(jié) 下游伸縮節(jié) 溫度變化時(shí)，支墩對管壁的摩擦力（傳給鎮(zhèn)墩的摩擦力）上游方向 下游方向 鎮(zhèn)墩前、后鋼管對鎮(zhèn)墩的法向力鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力 鎮(zhèn)墩后管段的法向力 2.2.4校核情況下作用于鎮(zhèn)墩的校核荷載（水壓試驗(yàn)）參照水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范（dl/t5141-2001）第5頁“”現(xiàn)場水壓試驗(yàn)的壓力值取正常情況最高內(nèi)水壓力設(shè)計(jì)值（含水錘）的1.25倍。水壓實(shí)驗(yàn)情況屬于短暫設(shè)計(jì)工況，不考慮溫度變化產(chǎn)生的影響；水壓試驗(yàn)時(shí)，不考慮彎管水流離心力的作用。只考慮，和的作用。 鋼管自重的軸向分力 上游方向 下游方向 鎮(zhèn)墩上、下游端內(nèi)水壓力上游端 下游端 伸縮節(jié)管端水壓力上游伸縮節(jié)

21、 下游伸縮節(jié) 鎮(zhèn)墩前、后鋼管對鎮(zhèn)墩的法向力鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力 鎮(zhèn)墩后管段長的法向力 2.2.5 荷載組合后的水平、垂直分力2.2.5.1運(yùn)行工況（前池最高水位時(shí)）基本荷載簡圖見下圖2.2-1。 溫升時(shí)自上游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫升時(shí)總的水平推力、垂直力分別為 溫降時(shí)基本荷載簡圖見圖2.2-2。自上游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫降時(shí)總的水平推力、垂直力分別

22、為 2.2.5.2檢修工況1 溫升時(shí)基本荷載簡圖見圖2.2-3。自上游方向指向鎮(zhèn)墩水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫升時(shí)總的水平推力、垂直力分別為 2 溫降時(shí)基本荷載簡圖見圖2.2-4。自上游方向指向鎮(zhèn)墩水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 溫升時(shí)總的水平推力、垂直力分別為 2.2.5.3校核狀況（水壓試驗(yàn)）基本荷載簡圖見圖2.2-5。自上游方向指向鎮(zhèn)墩 水平方向分力 垂直方向分力 自下游方向指向鎮(zhèn)墩 水平

23、方向分力 垂直方向分力 法向力的水平分力 的垂直分力 的水平分力 的垂直分力 總的水平推力、垂直力分別為2.2.5.4計(jì)算成果匯總綜合以上不同工況下的成果，列表如下：表2.2-1 計(jì)算成果序計(jì)算值運(yùn)行工況檢修狀況水壓試驗(yàn)情況溫升溫降溫升溫降1水平推力（）1125.31-60.85175.93-50.81664.522垂直壓力（）-1335.21-690.81-321.35492.211301.75說明：水平力以向右（下游）為正，垂直力以豎直向下為正，反之為負(fù)。2.2.6 抗滑穩(wěn)定需要的體積力在鎮(zhèn)墩與地基間摩擦系數(shù)為的情況下，鎮(zhèn)墩體積由水平推力最大、向下垂直力最小（或向上垂直力最大）的那一組力決

24、定。通過計(jì)算可知，運(yùn)行工況溫升時(shí)所需要的鎮(zhèn)墩的體積最大。鎮(zhèn)墩的抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式： 式中：為抗滑穩(wěn)定系數(shù)，。??； 為鎮(zhèn)墩與地基之間摩擦系數(shù)，； 為平行于地基開挖面推力之和，單位； 垂直于地基開挖面垂直力之和，單位。所以，抗滑穩(wěn)定體積力 2.2.7 鎮(zhèn)墩體積及幾何尺寸擬定由2.2.6節(jié)計(jì)算結(jié)果知運(yùn)行工況溫升時(shí)所需要的鎮(zhèn)墩的體積最大，則鎮(zhèn)墩的最小體積由式計(jì)算。鎮(zhèn)墩重度取，鎮(zhèn)墩包裹的鋼管長度按考慮，水的體積 所需鎮(zhèn)墩最小體積：擬定鎮(zhèn)墩幾何尺寸時(shí)，按地基容許承載力粗估基礎(chǔ)面積。由表2.2-1可知方向向下的最大垂直力為，記入鎮(zhèn)墩重量，總的垂直力最大值為地基不均勻系數(shù)取。因此，最小基礎(chǔ)面積為 按構(gòu)造要求，鋼

25、管兩側(cè)混凝土厚采用0.4，即，鎮(zhèn)墩最小寬度，根據(jù)初步計(jì)算確定基礎(chǔ)面寬度為，基礎(chǔ)面最小長度為：按裹住彎管及部分直管段要求，基礎(chǔ)面長度取。綜合上述諸方面，采用基礎(chǔ)面積。鎮(zhèn)墩需要的最小平均高度為。鎮(zhèn)墩底面可設(shè)計(jì)成齒形面，放在堅(jiān)固、完整的基巖上，鎮(zhèn)墩底面最好垂直于各組荷載組合中合力最大的方向。同時(shí)應(yīng)考慮基巖的產(chǎn)狀、層面、主節(jié)理方向及傾角等，防止沿層面或節(jié)理滑動(dòng)。若在完整的厚巖層基巖上設(shè)計(jì)鎮(zhèn)墩，還可以以比較薄的混凝土墩體配合插入基礎(chǔ)的錨桿，以減小鎮(zhèn)墩體積。地基條件許可時(shí)，直接利用基巖及錨桿固定鋼管。依據(jù)鎮(zhèn)墩所處地質(zhì)地形條件，鎮(zhèn)墩設(shè)計(jì)成全封閉形式，見附圖4鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)簡圖。2.2.8 地基應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定系數(shù)

26、地基應(yīng)力計(jì)算計(jì)算地基應(yīng)力的時(shí)候，將鎮(zhèn)墩底面進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?，如圖2.2-6所示。鎮(zhèn)墩的幾何形狀以管軸為中心左右對稱，按平面問題計(jì)算鎮(zhèn)墩縱剖面的形心位置。見圖2.2-6，利用cad軟件求出：形心離下游邊緣距離為5.355m，距底部距離為5.095m。已知各工況下作用力集中在前后管軸的交點(diǎn)上，計(jì)算各作用力及鎮(zhèn)墩、鎮(zhèn)墩內(nèi)鋼管水重（檢修時(shí)，不考慮水重）對鎮(zhèn)墩地面中心的力矩，以垂直力和力矩值計(jì)算鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)應(yīng)力，計(jì)算簡圖見圖2.2-7。水平軸力距鎮(zhèn)墩底面中心o的距離為7.00m,垂直力距底面中心o距離為0.50m，鎮(zhèn)墩重力距底面中心o的距離為0.355m。鎮(zhèn)墩的體積 ，重度取，水的體積，則 鎮(zhèn)墩基底應(yīng)力計(jì)算成果見表2.2-2。 鎮(zhèn)墩的抗滑穩(wěn)定系數(shù)鎮(zhèn)墩抗滑安全系數(shù)：式中，見表2.2-2中第4項(xiàng)，見表2.2-1。列表計(jì)算如下。表2.2-3 鎮(zhèn)墩抗滑安全系數(shù)運(yùn)行工況檢修狀況水壓試驗(yàn)情況