直接空冷支撑柱及基础结构计算及程序设计

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1、直接空冷支撑柱及基础结构计算及程序设计摘要：直接空冷系统广泛用于国内外火力发电厂中，直接空冷支撑结构设计也是结构设计的重要组成部分。结构设计时，需要进行荷载组合分析及和直接空冷支撑管柱、管柱桩基、桩基承台的相关计算。为解决工程中的实际需要，在深入分析和掌握相关理论、计算公式、工程设计实际需要的前提下，编写了可用于直接空冷支撑柱及基础结构计算的计算机可视化程序。该程序可供实际工程施工图设计及前期投标阶段利用，并能有效提高设计效率和准确率。关键词：直接空冷；支撑结构；管柱；桩基；承台中图分类号：TV314文献标识

2、码：A直接空冷系统具有节水，占地面积小，可以选择的地方多，空冷岛下很多地方可以再利用等优点，能有效解决富煤贫水地区的发电问题，在世界上获得了快速发展。我国是一个水资源贫乏的国家，水资源时空分布不均，煤炭基地多半集中在缺水地区，特别是在“富煤缺水”的东北、华北、西北发展电力工业，采用直接空冷技术建设节水型电厂是非常有效的节水途径【1】。高效、环保、节水是21世纪燃煤发电的三大课题，实现可持续发展战略，大型火电直接空冷技术是实施“节水最大化、排放最小化”的新技术。直接空冷支撑柱及基础结构是直接空冷电厂的重要组成部

3、分，直接空冷支撑柱及基础结构的设计也是电厂结构设计中的一个重要组成部分。然而以往人工手动计算存在工程量巨大、过程繁琐、耗时耗力、容易出错等诸多弊端，采用VB进行可视化程序设计能实现上述计算过程，并能有效避免上述弊端，保证设计质量，提高设计速度。同时，在VisualBasic的集成开发环境中设计界面、编写代码、调试直至把应用程序编译成可在Windows系统中运行的可执行文件，开发后的程序可以经过打包处理生成脱离VisualBasic环境仍可安装运行的可执行文件，能为结构设计提供很大的方便【5】。1计算方法1.1

4、荷载组合分析计算空冷凝汽器支架体系主要由钢桁架平台和平台下部钢筋混凝土柱组成。要对下部钢筋混凝土柱进行结构计算时，首先需要对上部钢结构进行有限元分析，得到各柱节点在不同荷载作用下的反力值。上部结构荷载输入主要包括结构自重、挡风墙载荷、风载荷、雪载荷、地震载荷以及风机动力载荷等。具体输入过程、荷载组合情况及有限元分析过程不在此文赘述，只提取其计算结果作为下部空冷柱的计算依据。根据上部结构计算的分析结果，首先对各管柱进行荷载组合分析，荷载分项系数、准永久值系数、组合值系数以及荷载组合方式的选取，遵循现行国家及电力

5、行业荷载规范的规定。荷载组合方式主要包括荷载标准组合、荷载基本组合及荷载偶然组合，根据荷载组合方式最终确定，荷载标准组合计算共计考虑68个工况，荷载标准组合计算共计考虑48个工况，荷载标准组合计算共计考虑16个工况，计算得到各柱在上述工况下的内力值。1.2管柱配筋计算混凝土管柱的最大弯矩位于柱脚处，因此取荷载标准组合工况下支座反力作为柱的设计荷载。当柱脚满足的时候，其它地方都是满足的【2】。沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面偏心受压构件，其正截面受压承载力应满足以下两式的要求【3】。说明：本文只摘录主要公式，公

6、式中各符号的含义见相应规范中的详细说明。（1）（2）此外，管柱受剪截面尺寸应符合下式的要求：（3）受剪承载力应符合应符合下式的要求：（4）1.1桩基承载力计算当地质条件不够好，管柱地基处理拟采用桩基时，需要对桩基及桩基承台进行设计。桩的选型与布置、基桩构造及承台构造等应满足相关规范的要求。同时，验算桩基承载力时，应验算在不同荷载组合作用下轴心竖向力作用下单桩桩顶竖向力、偏心竖向力作用下单桩桩顶竖向力和水平力作用下单桩桩顶水平力分别按以下公式计算【6】：（5）（6）（7）计算后按要求分别判断其是否满足桩基承载力

7、要求。1.2桩基承台的计算承台的设计及计算主要包括以下几个方面：1）承台的受弯计算：对于管柱常用的多桩矩形承台，承台的弯矩设计值可按下列公式计算：（8）（9）取上述弯矩较大值按照《混凝土结构设计规范》进行承台的受弯承载力及配筋计算，且承台配筋面积应该满足最小配筋率的要求。2）柱对承台的冲切验算：根据《建筑地基基础设计规范》，柱对承台的冲切验算时应满足以下公式：（10）3）角桩对承台的冲切验算：根据《建筑地基基础设计规范》，角桩对承台的冲切验算时应满足以下公式：（11）4）承台的斜截面受剪承载力计算：根据《建筑

8、地基基础设计规范》，承台的斜截面承载力应满足以下公式：（12）1可视化程序设计1.1程序运行的软硬件环境计算机硬件环境要求：CPU：Pentium41.0G及以上，内存：256MB，硬盘：20G可用空间。计算机软件：操作系统：Windows，程序语言：VisualBasic6.0。1.2程序设计思路该程序利用上述理论计算方法并结合工程设计要求编写【4】，框图见图1所示。图1主程序框图Fig.1Mai