冲砂底孔钢围堰设计.docVIP

冲砂底孔钢围堰设计书 基本情况 依据水下录像、探摸、测量，可以判定该孔孔口混凝土表面凸凹不平，平整度很差，错台明显（最大局部错台达到10cm），有较大面积的蜂窝麻面，且水下孔口结构形式有较大出入。 依据招标文件：2004年下水库水位为EL450.0m，冲砂底孔钢围堰底部高程原设计为EL430.15m（弧底高程为EL430.45m），由于EL430.45m以下为浆砌石，坝面极不平整，所以，该围堰底边高程只能定在EL430.45m，此钢围堰设计承受最大水深19.55m。 设计思路 原设计钢围堰固定方式较为烦琐，水下工作量极大，本次设计将原固定方式作了调整。同时将原设计的“Ω”型止水也作了调整。 根据实际情况，本围堰采用柔性钢结构加橡胶止水适应混凝土表面已有的大的不平整，裙边止水加塑性防水材料适应混凝土局部不平。具体如下： 围堰结构：采用单向受力柔性结构以适应混凝土表面大的不平整，整个围堰高度为22.2m，共分三块，第一块EL430.45~436m,第二块EL436～442m，第三块EL442～452.5。止水形式：采用“P”型橡胶止水，橡胶裙边止水内贴柔性防水卷材方式，以适应混凝土表面局部错台、凸凹不平及蜂窝麻面等条件。 固定方式：取消原设计的钢围堰固定方式，改为水上悬挂加水下定位锚栓固定方式。 钢围堰结构型式及布置 钢围堰尺寸的确定 根据下放模型框后的测量数据，确定围堰底块宽度为3.9m，中块和顶块宽度为1.99m。 主梁型式 主梁的型式根据水头和跨度而定，为便于制造和维护，决定底块和中块采用实腹式变截面焊接组合梁，顶块为型钢梁。 主梁的布置 为便于加工，在不改变主梁型式的基础上，考虑采用每梁承受相同水压力的不等间距布置，在两块围堰之间由于存在连接问题，考虑采用加强梁。 材料选择 钢材采用A3钢；焊条采用T422。 计算与设计 面板 底块面板采用12mm厚钢板，中块面板采用10mm厚钢板，顶块水下部分采用8mm厚钢板。 仅列表计算底块面板（中块和顶块面板不再进行计算）： 区格 a(mm) b(mm) b/a k p(N/mm2) t(mm) Ⅰ 585 993.5 1.7 0.479 0.1477 0.242 9.2 Ⅱ 585 995 1.7 0.479 0.1593 0.25 9.5 Ⅲ 585 910 1.56 0.462 0.1708 0.245 9.3 Ⅳ 585 860 1.47 0.493 0.1817 0.242 9.2 Ⅴ 585 900 1.53 0.475 0.1925 0.296 11.5 注：1.面板边长a、b都从面板与梁格的连接焊缝算起； 2. Ⅴ中系数k由三边固定一边简支板决定。 主梁 主梁按简支梁计算，主梁采用变截面“工”字型断面；最大梁高以弯矩控制，两端以剪力控制； 底块主梁计算如下： 设定下边第一道主梁处于距围堰下缘1m处，约为水下18.7m。 该梁承受的均布荷载为q＝18.7*1000*1.03=19261kg/m; 跨中弯矩M中＝ql2/8＝19261*3.92/8=36619.97kg.m; 最大剪力Vmax＝ql/2＝19261*3.9/2＝37558.95kg； 截面模量W＝M中/[δ]＝36619.97/144*0.1=2543cm3 主梁高度选择： hmin=0.24*[δ]L/E[ω/L]=0.24*14.4*3.9*102/2.06*104*(1/500)=32.7cm｛p84 3-22｝ hec=3.1W0.4=3.1*25430.4=71.3cm 选择梁高为50cm。 腹板厚度选择：tw=50/11=0.64cm,选择16mm钢板 由于腹板高度与厚度之比小于80，则不会丧失局部稳定。无需配置加劲肋。 翼缘截面选择： A1＝W/h0－tw*h0/6＝2543/50－1.6*50/6＝37.5cm2 翼缘板选用t1＝2.5cm b1＝A1/t1=37.5/2.5=15cm,本设计选翼缘宽为20cm(h/2.5)。 断面抵抗矩复核： Iz0＝（BH3-bh3）/12＝（20*503-18.4*453）/12=68608cm4 W= Iz0/(h/2)=68608/25=2744.3cm3 主梁剪切强度验算：在主梁两端剪力最大，梁高变为25cm。对该部位进行剪切强度验算（只考虑腹板抗剪）。 τ＝Vmax/A=375.6/1.6*25=9.39[τ]=9.5KN/cm2 中块主梁设计： P1＝（13.1+13.6）/2*0.5＝13.35t (13.1+13.1-x)/2*x=13.35→x=0.52m P=13.35*2=26.7t q=26.7/2=13.35t/m M＝ql2/8=13.35*22/8=6.68t.m W=M/0.9[δ]=6.68/