【计算小程序】弧形闸门支座-结构计算

1、工程概况2、计算依据2.1、规程规范和主要参考文献《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-1996《水工钢筋混凝土结构学》(第三版)中国水利水电出版社《水工混凝土结构设计手册》中国水利水电出版社2.2、基本资料2.2.1、《X河XXX水电站可行性研究报告》2.2.2、X河XXX水电站施工图设计有关图纸。2.2.3、金结专业提供的弧门支座推力及相关数据。2.3、计算说明2.4、计算参数2.4.1、工程等别与建筑物级别根据《X河XXX水电站可行性研究报告》，本工程为三等中型工程，其主要建筑物为3级建筑物，其水闸为主要泄水建筑物，同样为3级，相应建筑物结构安全级别为Ⅱ级。XXX水电站X#泄冲闸弧形闸门支座结构计算12.4.2、基本参数表2.3.2.1混凝土强度标准值(N/mm2)表C20C25C30C35C40C45C50C55轴心抗压fck13.517.020.023.527.029.532.034.0抗拉ftk1.501.752.002.252.452.602.752.85表2.3.2.2混凝土强度设计值(N/mm2)表C20C25C30C35C40C45C50C55轴心抗压fc10.012.515.017.519.521.523.525.0抗拉ft1.101.301.501.651.801.902.002.10表2.3.2.3基本参数表最小配筋率结构系数结构重要性系数设计状况系数荷载分项系数保护层厚度保护层厚度符号ρminγdγ0ψγQcc单位/////(mm)(mm)数值3102100.15%1.251.000.951.2050100备注Ⅰ级钢筋Ⅱ级钢筋弧门支座钢筋砼Ⅱ级结构短暂状况可变荷载弧门支座闸墩2.4.3、金结专业提供参数单支支座弧门推力：Ft=792.7吨＝7776kN铰座尺寸：宽＝1200mm，高＝1400mm。3、计算简图：强度种类符号混凝土强度等级强度种类符号混凝土强度等级钢筋强度fy(N/mm2)2表3结构尺寸表名称支座高度支座宽度中墩厚度边墩厚度缝墩厚度支座闸墩符号hbh1asasa单位(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)38003300300035002500220082128800中墩偏心矩边墩偏心矩缝墩偏心矩中墩边墩缝墩支座拟选主筋闸墩所选主筋符号h0D1D2单位(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)37182300255020502872337223723228说明：部分符号的定义见简图及下文公式说明4、弧门支座尺寸的拟定4.1、弧门支座附近闸墩的局部受拉区的裂缝控制要求弧门支座附近闸墩的局部受拉区的裂缝控制应满足下列公式要求：4.1.1、闸墩受两侧弧门支座推力作用时4.1.2、闸墩受一侧弧门支座推力作用时4.1.3、公式说明式中Fs——由荷载标准按荷载效应短期组合计算的闸墩一侧弧门支座推力值；b——弧门支座宽度；Be0B0'bBftksF7.0?20.055.00+?BbBefFtks3B——闸墩厚度；e0——弧门支座推力对闸墩厚度中心线的偏心距；ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值。4.1.4、闸墩受两侧弧门支座推力作用计算表表4.1.4闸墩受两侧弧门支座推力作用时计算表（中墩）符号Ftγ0FsftkBb/P判断结果单位(kN)/(kN)(N/mm2)(mm)(mm)/(kN)/C207776177761.530003300/10395满足C257776177761.7530003300/12128满足C30777617776230003300/13860满足说明：P为公式右侧部分计算值。4.1.5、闸墩受一侧弧门支座推力作用时计算表表4.1.5.1闸墩受一侧弧门支座推力作用时计算表（中墩）符号Ftγ0FsftkBbe0P判断结果单位(kN)/(kN)(N/mm2)(mm)(mm)(mm)(kN)/C207776177761.53000330023008449满足C257776177761.753000330023009857满足C30777617776230003300230011266满足表4.1.5.2闸墩受一侧弧门支座推力作用时计算表（右边墩）符号Ftγ0FsftkBbe0P判断结果单位(kN)/(kN)(N/mm2)(mm)(mm)(mm)(kN)/C207776177761.535003300255010262满足C257776177761.7535003300255011972满足C30777617776235003300255013682满足表4.1.5.3闸墩受一侧弧门支座推力作用时计算表（缝墩）（左边墩）符号Ftγ0FsftkBbe0P判断结果单位(kN)/(kN)(N/mm2)(mm)(mm)(mm)(kN)/C207776177761.52500385020507785满足C257776177761.752500330020507785满足C3077761777622500330020508897满足44.1.6、小结由以上计算可知，拟定的方案及尺寸满足要求。4.2、构造要求及支座裂缝宽度要求4.2.1、剪跨比要求弧门支座的剪跨比a/h0宜小于0.3。表4.2.1剪跨比计算表符号ahash0a/h0控制值单位(mm)(mm)(mm)(mm)//80038008237180.21520.3说明：1.a为弧门推力作用点至闸墩边缘的距离。2.h0为h-as值。从上表可知计算的支座剪跨比满足要求。4.2.2、弧门支座的裂缝控制要求弧门支座的截面尺寸应满足以下弧门支座的裂缝控制要求公式表4.2.2弧门支座裂缝控制要求计算表符号Ftγ0Fsftkhb/P判断结果单位(kN)/(kN)(N/mm2)(mm)(mm)/(kN)/C207776177761.538003300/13167满足C257776177761.7538003300/15362满足C30777617776238003300/17556满足从上表可知，计算的支座宽度满足要求。4.2.3、弧门支座的外边缘高度控制要求支座的外边缘高度h1不应小于h/3。表4.2.3外边缘高度控制要求计算表符号h1hh/3单位(mm)(mm)(mm)220038001266.7从上表可知，计算的外边缘高度满足要求。4.2.4、支座支撑面应力控制要求在弧门支座推力设计值F作用下，支座支承面上的局部受压应力不应超过0.9fc。判断结果/满足判断式判断结果//h1h满足bhfFtks7.0?5表4.2.4支座支撑面应力控制要求计算表符号FtγQγ0ψF铰座宽度铰座高度支撑面积压应力单位(kN)///(kN)(mm)(mm)(mm2)(N/mm2)C2077761.2010.958865120014002E+065.28C2577761.2010.958865120014002E+065.28C3077761.2010.958865120014002E+065.28符号fc0.9Fc单位(mm)(mm)C20109C2512.511.25C301513.5从上表可知，支座支撑面受压应力满足要求。4.3、支座尺寸拟定结论通过以上计算，拟设计方案满足裂缝控制要求。表4.3拟定支座尺寸表闸墩厚度砼强度等级支座高度支座宽度符号B/hb单位(m)/(m)(m)3C303.83.33.5C303.83.32.5C303.83.32.5C203.83.855、闸墩扇形局部受拉钢筋计算5.1、计算公式闸墩局部受拉区的扇形局部受拉钢筋截面面积应满足下列公式要求：5.1.1、闸墩受两侧弧门支座推力作用时由上式推得并设：5.1.2、闸墩受一侧弧门支座推力作用时判断式判断结果//压应力0.9fc满足压应力0.9fc满足压应力0.9fc满足闸墩类别//部位中墩右边墩缝墩及左边墩缝墩及左边墩inisiydAfrFcos11sydinisisAfFrAAcos16由上式推得并设：5.1.3、公式说明式中F——闸墩一侧弧门支座推力的设计值；γd——钢筋砼结构的结构系数；Asi——闸墩一侧局部受拉有效范围内的第i根局部受拉钢筋的截面面积；fy——受拉钢筋强度设计值；B'0——受拉边局部受拉钢筋中心至闸墩另一边的距离；θi——第i根局部受拉钢筋与弧门推力方向的夹角。[As],As——左、右侧公式计算扇形受拉钢筋总面积。5.2、闸墩受两侧弧门支座推力作用时计算表表5.2.1闸墩受两侧弧门支座推力作用时As计算表（中墩）符号FtγQγ0ψFγdfyAsAs/2单位(kN)///(kN)/(N/mm2)(mm2)(mm2)77761.2010.9588651.253103574617873表5.2.2闸墩受两侧弧门支座推力作用时[As]计算表（中墩）说明第一根与推力方向夹角钢筋间夹角钢筋序号与弧门推力方向的夹角余弦值第i根钢筋截面积Asi*cosθii根钢筋面积所需根数符号θ1θiθiAsi单位(°)(°)(°)(mm2)(mm2)0.3850.7710.3851804.3######121.1550.9998804.3######1608231.9250.9994804.3######2412342.6950.9989804.3######3216453.4650.9982804.3######4019564.2350.9973804.3######4821675.0050.9962804.3######56227inisiyssdAfaBeaBrFcos5.0110/0+sssydinisisAaBaBefFrAA+/0015.0cos785.7750.9949804.3######6422896.5450.9935804.3######72219107.3150.9919804.3######801910118.0850.9901804.3######881511128.8550.9881804.3######961012139.6250.9859804.3######10403131410.3950.9836804.3######11194141511.1650.9811804.3######11983151611.9350.9784804.3######12770161712.7050.9755804.3######13555171813.4750.9725804.3######14337181914.2450.9693804.3######15116192015.0150.9659804.3######15893202115.7850.9623804.3######16667212216.5550.9585804.3######1743822[As]/22317.3250.9546804.3######1820623[As]364125.3、闸墩受一侧弧门支座推力作用时计算表5.3.1、中墩计算表5.3.1.1闸墩受一侧弧门支座推力作用时As计算表（中墩）符号FtγQγ0ψFγdfye0B单位(kN)///(kN)/(N/mm2)(mm)(mm)77761.201.000.9588651.2531023003000符号asB0'AsAs/2单位(mm)(mm)(mm2)(mm2)8228724763623818表5.3.1.2闸墩受一侧弧门支座推力作用时[As]计算表（中墩）说明第一根与推力方向夹角钢筋间夹角钢筋序号与弧门推力方向的夹角余弦值第i根钢筋截面积Asi*cosθii根钢筋面积所需根数符号θ1θiθiAsi单位(°)(°)(°)(mm2)(mm2)0.3850.7710.3851804.3######121.1550.9998804.3######1608231.9250.9994804.3######24123842.6950.9989804.3######3216453.46