镇墩结构计算

支墩与钢管之间摩擦系数………………………………f=0.1003.339m/s3.000m镇（支）墩与地基摩擦系数……………………………f=0.400套管式伸缩节止水填料与钢管摩擦系数……………μ1＝镇墩上游端钢管中心计算水头…………………………H3=68.130m镇墩下游端钢管中心计算水头…………………………H4=72.240m套管式伸缩节套管外径…………………………………D1=3.024m套管式伸缩节止水盘根沿管轴向长度…………………b1=0.300m套管式伸缩节套管内径…………………………………D2=72.240m镇墩上游伸缩节至镇墩距………………………………L1=40.141m镇墩下游伸缩节至镇墩距离……………………………L2=4.500m0.400镇墩上游段钢管支座个数………………………………n=4个镇墩上游段钢管支座间距………………………………l=9.000m钢材重度………………………………………………γs=76.93kN/m³水的容重………………………………………………γw=9.80kN/m³压力钢管内径……………………………………………D0=压力钢管引用流量………………………………………Q=3.00m压力钢管壁厚……………………………………………t=0.012m　压力钢管满负荷时管内流速………………………v0＝《水电站》（第三版）河海大学刘启钊主编2、设计基本资料23.60m3/s3、作用在镇墩上的基本荷载3.1单位管长钢管自重qs和单位管长管内水重qw计算水电站压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1、设计依据及参考资料（1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（DL/T5141--2001）（1）参考资料：《小型水电站机电设计手册金属结构》砼的容重………………………………………………γh=24.00kN/m³地基容许承载力………………………………………[σ]d=200kPa镇墩中钢管长度…………………………………………L=11.827m镇墩上游钢管倾角……………………………………α1=0.722镇墩下游钢管倾角……………………………………α2=0.000镇墩上游伸缩节中心计算水……………………………H1=41.400m镇墩下游伸缩节中心计算水头…………………………H2=D0tγsγwqsqw3.000.0176.939.809.7869.27温升温降4.9484.948004719.5094719.5095004.2185004.21846.06946.06980.38880.388578.162-578.1621008.85-1008.855281.741-281.741678.71378.713355.724355.724355.752355.752在计算升缩节止水盘根对管壁摩擦力时，考虑在进行压水实验时不应产生漏水现象，盘根压缩力可取为计算水压力的1.25倍。（单位管长管内水重）单位管长钢管自重qs和单位管长管内水重qw计算表结果　　计算公式：（单位管长钢管自重，考虑刚性环等附件的附加重量约为钢管自重的12%）3伸缩节端水压力管段计算公式上游段下游段上游段序号荷载名称3.2运行工况下作用在镇墩上的基本荷载74温度变化时，伸缩节止水盘根对管壁摩擦力上游段下游段1钢管自重的轴向分力2内水压力温度变化时，支墩对管壁的摩擦力上游段下游段弯管段下游段弯管水流离心力镇墩前半跨管的法向力镇墩厚管段长的法向力上游段ssttDq025.1wwDq2025.0111sinLqAs221sinLqAs32034HDAw42034HDAw1111625.1HbDAw2111625.1HbDAw17coslfqqnAwswgvDAA20208841cos21lqqQws）（12cos)(LqqQws1222154HDDAw2222154HDDAw温升温降4.9484.94800578.162-578.1621008.85-1008.85334.868-34.86844.02544.02544.02844.028温升温降4.9484.948005899.3875899.3876255.2726255.27257.58757.587100.485100.485355.724355.724355.752355.752镇墩厚管段长的法向力结果1钢管自重的轴向分力校核工况下的基本荷载只有水压试验时的作用力，水压试验的压力按正常设计水压力的1.25倍计算3伸缩节端水压力上游段下游段2内水压力上游段下游段计算公式镇墩前半跨管的法向力3.4校核工况下作用在镇墩上的基本荷载4上游段下游段上游段下游段温度变化时，支墩对管壁的摩擦力上游段管段4镇墩前半跨管的法向力镇墩厚管段长的法向力荷载名称2温度变化时，伸缩节止水盘根对管壁摩擦力3.3检修工况下作用在镇墩上的基本荷载序号荷载名称管段计算公式上游段下游段1钢管自重的轴向分力序号结果111sinLqAs221sinLqAs11116HbDAw21116HbDAw17coslfnqAs1cos21lqQs12cosLqQs111sinLqAs221sinLqAs3203425.1HDAw4203425.1HDAw1cos21lqqQws）（12cos)(LqqQws122215425.1HDDAw222215425.1HDDAw温升温降5709.1423989.3365708.6893989.01971.92150.2556172.1694154.469-6172.169-4154.46900-4.481-4.481355.696355.69600355.752355.752-467.961-169.931783.369761.703温升温降617.978-608.082617.929-608.0347.785-7.661008.85-1008.85-1008.851008.8500-0.555-0.55544.02244.0220044.02844.028-391.476400.26195.83580.39总的作用力水平分力（→）垂直分力（↓）镇墩后法向力水平分力（→）垂直分力（↓）镇墩前法向力水平分力（→）垂直分力（↓）自下游指向镇墩的力合力水平分力（→）垂直分力（↓）名称方向计算公式镇墩前法向力镇墩后法向力水平分力（→）垂直分力（↓）水平分力（→）垂直分力（↓）总的作用力4.1运行工况下荷载组合名称方向计算公式4、荷载组合结果自上游指向镇墩的力合力水平分力（→）垂直分力（↓）自下游指向镇墩的力水平分力（→）垂直分力（↓）水平分力（→）垂直分力（↓）4.2检修工况下荷载组合结果自上游指向镇墩的力合力水平分力（→）垂直分力（↓）合力765831AAAAAAA1cosA1sinA765831AAAAAAA2cosA2sinA1cosQ1sinQ2sinQ2cosQ2121coscoscoscosQQAAX2121sinsincossinQQAAY1cosA1sinA61AAA2cosA2sinA1cosQ1sinQ2sinQ2cosQ2121coscoscoscosQQAAX2121sinsincossinQQAAY761AAAA温升温降5961.9225961.9225961.4495961.44975.10575.1056355.7576355.757-6355.757-6355.75700-4.481-4.481355.696355.69600355.752355.752-398.789-398.789786.553786.553温升温降温升温降温升温降1-467.961-169.931-391.476400.261-398.789-398.7892783.369761.70395.83580.39786.553786.5533-2538.223-1398.944-1563.871420.589-2282.012-2282.012总的作用力水平分力（→）垂直分力（↓）镇墩后法向力水平分力（→）垂直分力（↓）镇墩前法向力水平分力（→）垂直分力（↓）自下游指向镇墩的力合力水平分力（→）垂直分力（↓）自上游指向镇墩的力合力水平分力（→）垂直分力（↓）名称方向计算公式结果4.1校核工况下荷载组合计算成果列于表1-1运行工况检修工况校核工况水平推力（kN）→作用力序号体积力为：Gd=垂直压力（kN）↓所需体积力（kN）注：体积力公式：K为抗滑稳定安全系数，K=1.3～1.5，本次取1.5由表1-1得:计算镇墩体积：25.055m31420.589kN819.281kN弯管水重：5、镇墩体积计算最大垂直力：786.553kN最小基础面积：22.071m2531AAAA1cosA1sinA531AAAA2cosA2sinA1cosQ1sinQ2sinQ2cosQ2121coscoscoscosQQAAX2121sinsincossinQQAAYYfXKdG4G20wDLhwddGGVddR1温升温降温升温降温升温降-1637.864-594.759-1370.1661400.914-1395.762-1395.762652.546634.49979.83166.965655.199655.1992337.9941352.6762377.7341047.6593805.8731597.4311597.43110006.3699984.7039318.8359303.39010009.55310009.5530.1350.2380.1120.4090.160.16187.764195.129173.244193.836189.715189.715167.348159.215157.47136.329165.511165.511温升温降温升温降温升温降8.55323.5039.5229.29710.0410.04未出现小于大于1.5，地基容许应力，满足要求。满足要求。由表1-3可知镇墩抗滑稳定安全系数7、分析与结论由表1-2可知镇墩上下游缘拉应力，且最大压应力为195.129kPa表1-3镇墩抗滑安全系数计算式运行工况检修工况校核工况检修工况镇墩重力作用6、拟定镇墩尺寸垂直力总和表1-2镇墩地基应力镇墩实际体积力…………………………………………Gd=9223.000kN镇墩基础面宽度（垂直水流方向）……………………b=镇墩合力作用点与镇墩基础面高差……………………h1=4.000m14.089m3.500m0.833m镇墩重力作用点与镇墩基础面形心距离………………l2=镇墩基础面长度（顺水流方向）…………………………h=镇墩合力作用点与镇墩基础面形心距离………………l1=-0.197m对基础偏心距镇墩上游缘应力镇墩下游缘应力项目水平推力力矩垂直推力力矩力矩之和校核工况运行工况xyGfKd8.735kN69.272kN526.888kN52.689kN387.756kN（←）360.600kN（↓）308.671kN（←）430.243kN（↓）支墩与地基摩擦系数…………………………………f1=0.400支墩与钢管