中小型水电站厂房混凝土吊车梁结构设计概述

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1、中小型水电站厂房混凝土吊车梁结构设计概述　　摘要:水电站厂房的吊车用于吊装水轮机与发电机。吊车梁系直接承受吊车荷载的承重结构，是厂房上部的重要结构之一，对于中、小型水电站厂房的吊车梁一般为钢筋混凝土结构，希望通过本文的论述和结构设计的实例，总结中、小型水电站厂房混凝土吊车梁结构设计的一般方法和规律，更好的服务于厂房的结构设计。　　关键词:吊车；吊车梁；T形；垂直轮压；横向水平力；纵向水平力；扭矩；挠度。　　　　一、吊车的特点　　　水电站厂房的吊车主要用于吊装水轮机与发电机。在使用上有下述特点：1.吊车的起吊

2、容量大；2．工作间歇大，利用率较低；3．操作速度缓慢；4．吊车除在机组安装及检修时满载外，很少在最大荷载下工作。因此，水电站厂房吊车属于轻级工作制。承受轻级工作制吊车的吊车梁，可不验算重复荷载作用下的疲劳强度。　　　二、吊车梁截面型式及其优缺点　　　钢筋混凝土吊车梁因造价低，施工简便，在中、小型水电站在设计中被广泛采用。近些年一些中型的电站也多采用钢结构的，但从经济的角度来说还是钢筋混凝土结构较为经济。　　钢筋混凝土吊车梁在施工上可分现浇、预制和叠合梁等形式，近年来以现浇和预制两种型式为多。现浇的吊车梁可做

3、成单跨简支或多跨连续结构。一般讲，连续梁在材料利用上更合理些，单跨简支的吊车梁多采用预制吊车，其优点是施工方便，加快施工进度，但多耗钢筋。　　吊车梁截面常用的有矩形、T形和I形等型式，其各有优缺点，矩形截面吊车梁：立模简单，施工方便。缺点是材料强度利用不充分，横向刚度较小，轨道固定不甚方便且缺少检查走道。起重量不大的吊车梁可采用矩形截面。T形截面吊车梁：与矩形截面相比，纵向、横向刚度均较大，抗扭性能较好，便于固定钢轨和有较宽的检查走道，起重量较大或中等的吊车梁宜采用。I字形截面吊车梁：其优点基本同T形。由于

4、下翼缘较宽，起重量较大的预应力混凝土吊车梁宜采用这种型式。钢筋砼吊车梁多为T形截面型式。　　　　三、吊车梁截面型式及其尺寸的选择　　　　由于水电站吊车梁承受荷载较大，因此截面尺寸较一般梁为大。以T形梁为例：梁高度一般为跨度的1/5～1/10。梁肋宽为高的1/3～1/7，一般取为200～400mm。翼板厚度常取为梁高的1/6～1/10，但不小于100mm。翼板宽度除考虑受力需要外，还应有足够尺寸布置钢轨及埋置钢轨的附件，一般不小于350mm。在梁端部，肋宽宜适当加大，以利主筋的锚固。矩形截面一般的高宽比取2～

5、。对于I形下翼缘宽度主要决定于预应力钢筋的根数和排列，一般小于或等于上翼缘宽度；翼缘的高度一般取1/5～1/8梁高。　　根据厂房设计规范，预制钢筋混凝土吊车梁的强度等级不低于C30，现浇的强度等级不应低于C25。钢筋宜采用Ⅱ级及Ⅱ级以上。　　　四、计算方法及工程实例　　　计算的方法　　吊车梁的截面尺寸初定后，按吊车梁实际布置情况选择单跨或多跨梁计算其荷载、内力及配筋并复核梁截面尺寸。吊车梁的荷载主要有：自重、垂直轮压和横向水平力。自重按实际截面尺寸及轨道附件重计算，垂直轮压及横向水平力按《水工结构荷载规范》

6、中的具体公式计算。内力计算需计算出梁垂直方向荷载的弯矩、剪力包络图和水平方向的最大扭矩。配筋计算按《水工混凝土结构设计手册》中的计算方法复核正截面、斜截面强度，计算出截面配筋，并根据最大扭矩复核梁的侧向稳定增加配抗扭钢筋。这些计算做完后还应验算梁的挠度和裂缝是否满足《水工混凝土结构设计规范》的允许值。　　工程结构设计举例　　1、工程概况　　某水电站为引水式电站，电站厂房为地面式厂房，厂房及引水建筑物的级别为IV级，建筑物抗震设防裂度为8°。主厂房长度，宽度。电站装机2台，装机容量8MW。主厂房采用电动双梁桥

7、式起重机，最大起吊重量为30t。单跨吊车梁最大跨度为。　　2、结构设计　　设计荷载　　1)自重q　　根据吊车梁截面尺寸拟定的一般规律，结合水机专业钢轨及埋置钢轨附件布置要求，初定T形截面吊车梁，其截面尺寸为：高800mm，梁肋宽端头为300mm，翼板厚120mm，翼板宽500mm。吊车梁用C30砼。　　梁的自重按实际截面尺寸计算；钢轨及附件的自重根据厂家资料求得108kg/m。计算得q=8kN/m(设计值)。　　2)垂直轮压P　　根据《水工结构荷载规范》计算公式，计算得每个轮子最大轮压为：P=296kN(设

8、计值)　　计算公式：P=α×1/m(1/2G1+G2(Lk-L1)/Lk+G3(Lk-L1)/Lk)　　式中G1、G2、G3―吊车、小车及起吊物最大重量；　　Lk―吊车跨度；　　L1―主吊钩至吊车梁轨道的最小极限距离；　　α―动力系数；　　m―小车轮数。　　3)横向水平力T　　根据《水工结构荷载规范》计算公式，计算得每个轮子的横向水平力为：T=(设计值)　　计算公式：T=/m(G2+G3)　　根据上式计算的横向水