导流底孔顶部模板施工结构受力计算

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1、大岗山水电站拱坝导流底孔顶部模板施工结构计算书批准审定审查校核编写日期：2012年月日1.工程概况2.模板结构设计3.受力计算3.1荷载分析导流底孔宽5.5m，高8.0m，拟采用长度为m的热轧普通工字钢，3.2计算3.2.1横梁计算一根工字钢承受宽度为0.75m，厚度为1m，长度为5.5m的混凝土重量；混凝土体积V=0.75×1×5.5=4.125m3；混凝土对模板的面荷载q1=4.125m3×(2.5t/m3)×(10KN/t)/(5.5×0.75)m2=25KN/m2；考虑其他荷载，施工人员及设备q2=2.0KN

2、/m2；振捣混凝土时产生的垂直荷载q3=2.0KN/m2；混凝土卸料入仓时产生的荷载q4=10KN/m2；所以单位长度上的永久荷载g=q1×5.5×0.75/5.5=0.75q1=18.75KN/m;单位长度上的可变荷载q=（q2+q3+q4）×5.5×0.75=10.5KN/m；单位长度上承受的总荷载Q=g+q=29.25KN/m；结构受力简化为通过查阅规范要求得到如下资料均布荷载作用下等跨连续板梁的跨中弯矩、支座弯矩及支座截面剪力的计算公式M=αgl02+α1ql02V=βgl0+β1ql0式中：g、q——单位长

3、度上的永久荷载及可变荷载；l0——梁的计算跨度；α、α1、β、β1、为弯矩、剪力计算系数，具体数值见表一；支座反力为左右二截面的剪力绝对值之和。均布荷载作用下等跨连续板梁的跨中弯矩、支座弯矩及支座截面剪力的计算系数表：表一：双跨梁弯力、剪力计算系数表荷载简图α或α1β或β1跨中弯矩支座弯矩剪力M1M2MBVAVB1VB2VC0.0700.070-0.1250.375-0.6250.625-0.375计算步骤：M1=M2=0.07（g+q）l02=15.48KN·m；MB=-0.125（g+q）l02=-27.65KN

4、·m；VA=-VC=0.375（g+q）l0=30.2KN；VB1=-VB2=-0.625（g+q）l0=-50.3KN；VB=｜VB1｜+｜VB2｜=100.6KN;弯矩、剪力图如下：对于扎成的工字钢材料：材料的截面抵抗弯矩W=M/[σ],材料的允许弯应力[σ]=1700kg/cm2；W=27.65KN·m/1700kg/cm2=162.65cm3;查阅规范要求得到热轧普通工字钢的材料性能资料；表二：热轧工字钢（GB706-65）材料性能型号尺寸(mm)x-xhbdlIx（cm4）截面抵抗距W（cm3）Sx（cm3

5、）10100684.57.62454928.212.61267458.448877.52944.414140805.59.171210258.4161608869.9112714180.818180946.510.71669185106.520a200100711.42370237137.820b200102911.42500250147.9通过计算得到荷载对材料造成的最大截面抵抗弯矩W=162.65cm3﹤185cm3，因此采用18#满足弯应力强度要求；此时，弯应力σ=M/W=27.65KN·m/185cm3=14

6、94.6kg/cm2﹤1700kg/cm2，安全；剪应力强度计算公式：τ=VS/Iδ﹤[τ]其中：V——最大剪力；S——半截面的面积矩；I——惯性矩；δ——腹板厚度；[τ]——允许剪应力;根据计算和规范，剪力V=100.6KN，材料相关数据根据表二可得，δ=6.5mm，Ix=1669cm4，Sx=106.5cm3，带入计算得τ=100.6KN×106.5cm3/1669cm4×6.5mm=987.7kg/cm2﹤1000kg/cm2安全；挠度验算计算公式：f/L=βPL2/EIx﹤[f/L]其中：[f/F]——允许相

7、对挠度；β——系数，根据梁的荷载分布与支持情况而定。受均布荷载的简支梁β=5/384；P——梁受到的荷载总值；EIx——梁的抗弯刚度，E为材料弹性模量为210Gpa，Ix为惯性矩，值见表二；L——梁的跨度，此处为2.75m；根据计算和规范，P=（g+q）L，Ix=1669cm4，[f/L]=1/250=0.004；带入计算得f/L=βPL2/EIx=5/384×29.25KN·m×5.5m×5.5m×5.5m/1669cm4×2.1×1011N/m2=0.0023﹤[f/L]=0.004，安全；3.2.2竖向压杆计算

8、压杆稳定要求n=Pcr/p＞nst。对于金属结构中的压杆，规范规定nst的取值在1.8—3.0.根据上面的剪力图可以看出，梁上最大剪力在中间处，其值为100.6KN，在此处设置竖向压杆，相当于对压杆施加100.6KN的力，竖向压杆长8m，采用DN100的圆钢管，外径为114mm，管壁厚4mm；首先，压杆简化为上下端皆固定的压杆，所以长度系数μ=