預(yù)應(yīng)力閘墩設(shè)計大綱范本

4 4 4 7 7 9 14 工程位于省河上，距市(縣)km。初步設(shè)計報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)計報告；(2)工程初步設(shè)計報告審批文件；(3)工程技術(shù)設(shè)計任務(wù)書。2.2主要設(shè)計規(guī)范(1)SDJ20—78水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(試行)；(2)SDJ10—78水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范(試行)；(3)SDJ21—78混凝土重力壩設(shè)計規(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)計與施工規(guī)程；JGJ/T92—93無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土中小構(gòu)件設(shè)計與施工規(guī)程。(2)《水工設(shè)計手冊》第3卷，華東水利學(xué)院、電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計院主編，水利電力出版社1984年版。3基本資料3.1建筑物級別建筑物級別為級。3.2地震烈度(1)壩址區(qū)基本地震烈度為度；(2)閘墩設(shè)計地震烈度為度。3.3洪水標(biāo)準(zhǔn)(1)設(shè)計洪水重現(xiàn)期：T=a;(2)校核洪水重現(xiàn)期：T=a；(3)水位和流量：項目校核洪水設(shè)計洪水正常蓄水位入庫流量，m3/s下泄流量，m3/s庫水位，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)絕對最高氣溫℃;(6)絕對最低氣溫℃。3.4.2風(fēng)速和吹程(1)多年平均最大風(fēng)速m/s；(2)多年實測最大風(fēng)速m/s；(3)設(shè)計采用風(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)計強(qiáng)度及彈性模量，見表3；表3混凝土設(shè)計強(qiáng)度及彈性模量混凝土標(biāo)號設(shè)計強(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；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)計強(qiáng)度及彈性模量，見表4。表4鋼筋設(shè)計強(qiáng)度及彈性模量鋼筋種類符號受拉設(shè)計強(qiáng)度受壓設(shè)計強(qiáng)度彈性模量I級II級III級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閘墩高度和長度提示：泄洪時壩頂橋梁、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，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)對于高地震烈度的重要閘墩，應(yīng)做震動試驗，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算確定。最終數(shù)5.1.10溫度作用(A10)(1)張拉施工時間的選定。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間選5.2荷載組合5.2.1正常組合(1)雙側(cè)關(guān)站——對稱荷載A1＋A2＋A3＋A4＋A6＋A7＋A9＋A10提示：雙側(cè)關(guān)門時的上游水位一般指設(shè)計洪水位，門推力指正(2)一側(cè)開門一側(cè)關(guān)門——非對稱荷載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)計為2000kN~最小間距、頸部寬度的控制。同時錨索彎曲半徑R越大每墩束，每束kN；采用長(或短)錨索，上、下游樁號分別為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)驗公式計算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)行計算。計算出所取條帶上的內(nèi)力，按偏心受壓構(gòu)件計算應(yīng)力。(2)簡單錨塊計算灬平面有限元計算提示：計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)行計算。邊界條件：提示：邊界條件指計算模型的邊界條件假定。模型的選取原則-計算成果：提示：計算成果主要指應(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，閘墩的各主要受r三維有限元計算(3)復(fù)雜錨塊計算(計算簡圖見圖1)灬材料力學(xué)法計算頸部斷面提示：復(fù)雜錨塊頸部斷面優(yōu)化設(shè)計時，用材料力學(xué)法進(jìn)計算公式：(2)式中：σ—倒“T”形斷面各角點應(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三維有限元計算豎井或預(yù)留槽的底部。這些部位應(yīng)如實模擬，加密下幾個問題：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)行計算。邊界條件：共有節(jié)點，單元。計算工況：正常組合見5.2.1(1)`(2).計算成果：提示：有后處理程序時，切取主要斷面，畫出各工況的應(yīng)力6.3配筋計算6.3.1墩身配筋(1)依據(jù)閘墩墩身懸臂梁計算的內(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)配筋計算提示：錨塊結(jié)構(gòu)按三維有限元計算成果配筋。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)簡單錨塊頸部、錨塊兩側(cè)面、復(fù)雜錨塊的兩個側(cè)面和小牛腿的三個面，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)計手冊》進(jìn)行計算；重要的工程，在施工前應(yīng)做預(yù)應(yīng)力損失分項計算結(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模型試驗及構(gòu)造要求8.1模型試驗擬采用模型試驗。8.2構(gòu)造要求(1)閘墩混凝土標(biāo)號為號，抗凍標(biāo)號為號；預(yù)應(yīng)力錨塊、頸部及復(fù)雜錨塊的小牛腿混凝土標(biāo)號為號。提示：水泥應(yīng)采用高標(biāo)號、低熱、對高強(qiáng)鋼材無腐蝕的優(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)，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)閘墩的各個部位均需配置適當(dāng)?shù)臏囟冉?，以避免或限制溫度裂縫的出現(xiàn)與開展。采(4)采用短錨束時，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)