吊車荷載計算

1、第十三章 水電站廠房結(jié)構(gòu)分析水電站廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容包括整體穩(wěn)定分析、地基應(yīng)力校核、構(gòu)件的強度和穩(wěn)定計算。第一節(jié) 水電站廠房的結(jié)構(gòu)特點一、水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用水電站地面廠房結(jié)構(gòu)可分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩大部分。上部結(jié)構(gòu)包括屋面系統(tǒng)、構(gòu)架、吊車梁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)(外墻)及樓板，基本上屬板、梁、柱系統(tǒng)，通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與一般工業(yè)建筑相同；下部結(jié)構(gòu)主要由機墩、蝸殼、尾水管、基礎(chǔ)板和外墻組成，為大體積水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復(fù)雜，要符合水工鋼筋混凝土規(guī)范。水電站廠房結(jié)構(gòu)組成如圖12-1 所示。各組成構(gòu)件的作用如下：圖12-1水電站廠房結(jié)構(gòu)組成1屋蓋結(jié)構(gòu) 起著圍護(hù)和承重等

2、雙重作用，包括： (1) 屋面板。它直接承受屋面荷載，如風(fēng)、雨、雪和自重等，并將它們傳給屋架或屋面大梁。 (2) 屋架或屋面大梁。它承受屋蓋上的全部荷載（包括風(fēng)、雨、雪和屋面板等）及屋架或屋面大梁自重，傳到排架柱或壁柱上。 2吊車梁 承受吊車荷載（包括起吊部件在廠房內(nèi)部運行時的移動集中垂直荷載），以及吊車在起重部件時，啟動或制動時產(chǎn)生的縱、橫向水平制動荷載，并將它們傳給排架柱或壁柱。 3排架柱或壁柱 承受屋架或屋面大梁、吊車梁、外墻傳來的荷載和排架柱或壁柱自重，并將它們傳給廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積混凝土。4發(fā)電機層和安裝間樓板發(fā)電機層樓板承受著自重、機電設(shè)備靜荷載和人的活荷載，傳給梁并部分傳到廠房

3、下部結(jié)構(gòu)的發(fā)電機機墩和水輪機層的排架柱。安裝間樓板承受自重、檢修或安裝時機組荷載和活荷載，傳到基礎(chǔ)，當(dāng)安裝間沒有下層時就傳給排架柱。 5圍護(hù)結(jié)構(gòu) (1) 外墻。承受風(fēng)荷載，并將它傳給排架柱或壁柱。 (2) 抗風(fēng)柱。承受廠房兩端山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它傳給屋架或屋面大梁和基礎(chǔ)或廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積塊體混凝土。(3) 圈梁和連系梁。承受梁上磚墻傳下的荷載和自重，并傳給排架柱或壁柱。6發(fā)電機機墩承受從發(fā)電機層樓板傳來的荷載和水輪發(fā)電機組等設(shè)備重量、水輪機軸向水壓力和機墩自重，并將它們傳給座環(huán)和蝸殼外圍混凝土上。7蝸殼和水輪機座環(huán)（固定導(dǎo)葉） 將機墩傳下來的荷載通過座環(huán)傳到尾水管上，另外水輪機層的設(shè)備

4、重量和活荷載通過蝸殼頂板也傳到尾水管上。 8尾水管承受水輪機座環(huán)和蝸殼頂板傳來的荷載，經(jīng)尾水管框架（尾水管頂板、閘墩、邊墩和底板構(gòu)成的）結(jié)構(gòu)再傳到基礎(chǔ)上。二、廠房的受力和傳力(一) 廠房主要荷載(1) 廠房結(jié)構(gòu)自重，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)水重；(2) 廠房內(nèi)機電設(shè)備自重，機組運轉(zhuǎn)時的動荷載；(3) 靜水壓力：尾水壓力，基底揚壓力，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)的水壓力，永久縫內(nèi)的水壓力，河床式廠房的上游水壓力；(4) 廠房四周的土壓力；(5) 活荷載：吊車運輸荷載，人群荷載及運輸工具荷載；(6) 溫度荷載；(7) 風(fēng)荷載；(8) 雪荷載；(9) 嚴(yán)寒地區(qū)的冰壓力； (10) 地震力。廠房在施工安裝

5、期、運轉(zhuǎn)期和檢修期的荷載是不同的。在結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)根據(jù)廠房在不同工作條件下可能同時發(fā)生的荷載進(jìn)行組合，并取最不利的組合作為設(shè)計的控制情況。(二) 廠房的傳力途徑作用于廠房的各種靜、動荷載，通過各承重構(gòu)件的傳力途徑如下：三、廠房混凝土澆筑的分期和分塊1. 廠房混凝土澆筑的分期由于機組到貨一般均遲于土建的施工期，為了適應(yīng)水輪發(fā)電機組的安裝要求，廠房中的混凝土需要分期澆筑，稱為一期和二期混凝土。一期混凝土包括底板、尾水管擴散段、尾水閘墩、尾水平臺、上下游邊墻、廠房構(gòu)架、吊車梁、部分樓板等，在施工時先期澆筑，以便利用吊車進(jìn)行機組安裝。二期混凝土是為了機組安裝和埋件需要而預(yù)留的，要等到機組和有關(guān)設(shè)備到貨后

6、、尾水管圓錐鋼板內(nèi)襯和金屬蝸殼安裝完畢后，再進(jìn)行澆筑。二期混凝土包括蝸殼外圍混凝土、尾水管直錐段外包混凝土、機墩、發(fā)電機風(fēng)罩外壁、部分樓層的樓板。 2混凝土澆筑分層、分塊水電站廠房水下部分的混凝土屬于大體積塊體混凝土。其特點是現(xiàn)場澆筑量大，結(jié)構(gòu)幾何形狀復(fù)雜，基礎(chǔ)高差大，對裂縫要求嚴(yán)格。由于受混凝土澆筑能力的限制和為了適應(yīng)廠房形狀的變化，因此每期混凝土要分層分塊澆筑。廠房一、二期混凝土的澆筑分層、分塊，視具體情況而定，一般原則如下：(1) 分層、分塊必須保證機組安裝方便；(2) 應(yīng)分在構(gòu)件內(nèi)力最小部位，這常與施工方便有矛盾，不易做到；(3) 分塊的大小應(yīng)與混凝土的生產(chǎn)能力、震搗工作強度及澆筑方法

7、相適應(yīng)；(4) 在保證質(zhì)量的前提下，混凝土分塊盡量大些高些，以加快施工進(jìn)度；(5) 分塊必須盡量使工作過程具有最大的重復(fù)性，以簡化施工和重復(fù)利用模板。同時最有效地利用機械設(shè)備。圖12-2表示了廠房混凝土澆筑的分期和分塊，圖中數(shù)字“”、“”分別代表一、二期混凝土，其下標(biāo)序數(shù)說明澆筑的先后次序。四、 廠房結(jié)構(gòu)的分縫和止水1分縫水電站廠房為防止不均勻沉陷，減小下部結(jié)構(gòu)受基礎(chǔ)約束產(chǎn)生的溫度和干縮應(yīng)力，必須沿廠房長度方向設(shè)置伸縮縫和沉降縫，如圖12-3所示。通常兩縫合一，稱為沉降伸縮縫。此種縫一般都是貫通至地基，只在地基相當(dāng)好時，伸縮縫才僅設(shè)在水上部分，但也需每隔數(shù)道伸縮縫設(shè)一道貫通地基的沉降伸縮縫。伸

8、縮縫和沉降縫統(tǒng)稱為永久縫；根據(jù)施工條件設(shè)置的混凝土澆筑縫，稱為施工縫，是一種臨時縫。圖12-2廠房混凝土分期分塊圖圖12-3主副廠房、安裝間、尾水平臺間的分縫巖基上大型廠房通常一臺機組段設(shè)一永久縫，中小型水電站可增至23臺機組設(shè)一條永久縫。在安裝間與主機房之間、主副廠房高低跨分界處，由于荷載懸殊，需設(shè)沉降縫。壩后式廠房的廠壩之間常沿整個廠房的上游外側(cè)設(shè)一條貫通地基的縱縫。永久縫的寬度一般為12cm，軟基上可寬一些，但不超過6cm。2止水廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水材料，以防止在施工或運行中被泥沙或雜物填死和風(fēng)雨對廠房內(nèi)部的侵襲。廠房水下部的永久縫應(yīng)設(shè)置止水，以防止沿縫隙的滲

9、漏，重要部位設(shè)兩道止水，中間設(shè)瀝青井。止水布置主要取決于廠房類型、結(jié)構(gòu)特點、地基特性等，應(yīng)采用可靠、耐久而經(jīng)濟的止水型式。第二節(jié) 廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算的內(nèi)容一般包括沿地基面的抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定和廠基面垂直正應(yīng)力計算。河床式廠房本身是擋水建筑物，廠房地基內(nèi)部存在軟弱層面時，還應(yīng)進(jìn)行深層抗滑穩(wěn)定計算。廠房在運行、施工和檢修期間，在抗滑、抗傾與抗浮方面必須有足夠的安全系數(shù)，以保證廠房的整體穩(wěn)定性。廠房地基應(yīng)力必須滿足承載能力的要求，不允許發(fā)生有害的不均勻沉陷。河床式廠房直接承受上游水壓力，在確定地下輪廓線、校核整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力時，基本原則與混凝土重力壩及水閘相似。但因

10、廠房機電設(shè)備多，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，故必須以兩個永久縫之間或一個機組段長度為計算單元，進(jìn)行穩(wěn)定分析和地基應(yīng)力計算時，不能取單寬進(jìn)行計算。廠房有大量的二期混凝土，并可能有分期安裝問題，故在機組安裝前后荷載變化較大，確定荷載與荷載組合時也有其特點。一、荷載及其組合(一) 荷載作用在水電站廠房上的荷載可分為基本荷載和特殊荷載兩類。1基本荷載：廠房結(jié)構(gòu)及永久設(shè)備自重；回填土石重；正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的靜水壓力；相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的揚壓力；相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計洪水位情況下的浪壓力；淤沙壓力；土壓力；冰壓力；其它出現(xiàn)機會較多的荷載。2特殊荷載：校核洪水位或檢修水位情況下的靜水壓力；相應(yīng)

11、于校核洪水位或檢修水位情況下的揚壓力；相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的浪壓力；地震力；其它出現(xiàn)機會較少的荷載。作用在廠房上的靜水壓力應(yīng)根據(jù)廠房在不同的運行工況下的上、下游水位確定。(二) 荷載組合廠房整體穩(wěn)定分析的荷載組合可按表12-1規(guī)定采用。廠房穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算要考慮廠房施工、運行和擴大檢修期的各種不利情況。1正常運行對河床廠房來說，a1組合情況下廠房承受的水頭最大；a2組合情況下?lián)P壓力最大，對穩(wěn)定不利。對壩后式廠房和引水式廠房來說，引起穩(wěn)定問題的水平荷載為下游水壓力，因此正常運行情況中取下游設(shè)計洪水位進(jìn)行組合。表12-1 廠房整體穩(wěn)定分析的荷載組合荷載組合計算情況水 位 選 取荷 載

12、 類 別附注結(jié)構(gòu)自重永久設(shè)備重回填土石重水重靜水壓力揚壓力浪壓力泥沙壓力土壓力冰壓力地震力基本組合正常運行a1上游正常蓄水位和下游最低水位a2上游設(shè)計洪水位和下游相應(yīng)水位b下游設(shè)計洪水位特殊組合機組檢修a上游正常蓄水位和下游檢修水位b下游檢修水位機組未安裝a上游正常蓄水位或設(shè)計洪水位和下游相應(yīng)水位b下游設(shè)計洪水位非常運行a上游校核洪水位和下游校核洪水位b下游校核洪水位地震情況a上游正常蓄水位和下游最低水位b下游滿載運行水位注：表中a適用于河床廠房，b適用于壩后和引水廠房。2機組檢修河床式廠房機組檢修情況下機組設(shè)備重不考慮，廠房承受的水頭大，而廠房的重量輕，只有結(jié)構(gòu)自重和水重，對穩(wěn)定不利。3機組

13、未安裝 廠房施工一般是先完成一期混凝土澆筑和上部結(jié)構(gòu)，以后順序逐臺安裝機組并澆筑二期混凝土，機組安裝周期較長，如機組是分期安裝的，廠房的施工安裝或更長，所以要進(jìn)行機組未安裝時的穩(wěn)定計算。在這種計算情況中，二期混凝土和設(shè)備重不計，廠房重量最輕，而廠房已經(jīng)承受水壓，對抗滑和抗浮不利。如廠房位于軟基上，地基承載力低，施工期還需考慮本臺機組已安裝，而吊車滿載通過的情況，如廠房尚未承受水壓，則廠基面無揚壓力作用，流道中也無水重。4廠房基礎(chǔ)設(shè)有排水孔時，特殊組合中還要考慮排水失效的情況。二、 計算方法和要求廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算應(yīng)以中間機組段、邊機組段和安裝間段作為一個獨立的整體，按荷載組合分別進(jìn)行。

14、邊機組段和安裝間段，除上下游水壓力作用外，還可能受側(cè)向水壓力的作用，所以必須核算雙向水壓力作用下的整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力。圖12-4 為河床式廠房穩(wěn)定分析時的受力圖。圖12-4 河床廠房穩(wěn)定分析受力圖 (一) 抗滑穩(wěn)定計算 廠房抗滑穩(wěn)定性可按抗剪斷強度公式或抗剪強度公式計算 1抗剪斷強度計算公式 (12-1)式中K 按抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f，C 滑動面的抗剪斷摩擦系數(shù)及抗剪斷粘結(jié)力，kPa；A 基礎(chǔ)面受壓部分的計算面積，m2；W 全部荷載對滑動面的法向分力（含揚壓力），kN; P 全部荷載對滑動面的切向分力（含揚壓力），kN。2抗剪強度計算公式 (12-2)式中K按抗剪強度計算的抗

15、滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f 滑動面的抗剪摩擦系數(shù)。巖基廠房整體抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)不分等級按表12-2選用。表12-2 抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷 載 組 合基 本 組 合特 殊 組 合無 地 震有 地 震K1.101.051.00K3.002.502.30(二) 抗浮穩(wěn)定性計算 廠房抗浮穩(wěn)定性可按下式計算 (12-3)式中 Kf 抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)； W 機組段的全部重量，kN； U 作用于機組段的揚壓力總和，kN。根據(jù)水電站廠房設(shè)計規(guī)范，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kf在任何計算情況下不得小于1.1。(三) 地基應(yīng)力計算1計算方法廠房地基面上的法向應(yīng)力，可按下式計算 (12-4)式中 廠基面垂直正應(yīng)力，

16、kPa； W 作用于機組段上全部荷載在廠基面上的法向分力總和，kN；Mx，My作用于機組段上全部荷載對計算截面形心軸x、y的力矩總和，kN.m； x、y 計算截面上任意點至形心軸的距離，m； Jx， Jy計算截面對形心軸x、y軸的慣性矩，m4； A廠基面計算截面積，m2。式(12-4)假定廠房基礎(chǔ)為剛體，廠基面地基應(yīng)力為線性分布。2計算要求巖基上廠房地基面上的垂直正應(yīng)力用材料力學(xué)計算時應(yīng)符合下列要求：(1) 廠房地基面上承受的最大垂直正應(yīng)力，不論是何種型式的廠房，在任何情況下均不應(yīng)超過地基允許承載力，在地震情況下地基允許承載力可適當(dāng)提高。(2) 廠房地基面上承受的最小垂直正應(yīng)力(計入揚壓力)應(yīng)

17、滿足下列條件：對于河床式廠房，除地震情況外都應(yīng)大于零，在地震情況允許出現(xiàn)不大于0.1MPa的拉應(yīng)力。對于壩后式和引水式廠房，正常運行情況下，一般應(yīng)大于零；機組檢修、機組未安裝及非常運行情況下，允許出現(xiàn)不大于0.10.2MPa的局部拉應(yīng)力。地震情況下，如出現(xiàn)大于0.2MPa的拉應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行專門論證。廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計算不滿足要求時，應(yīng)在廠房地基中采取防滲和排水措施。第三節(jié) 吊車梁及排架柱結(jié)構(gòu)計算廠房上部結(jié)構(gòu)的屋蓋、發(fā)電機樓板、圍護(hù)磚墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與一般工業(yè)廠房相同，這里不再贅述。吊車梁與構(gòu)架則有其不同于一般工業(yè)廠房的使用特點，現(xiàn)將結(jié)構(gòu)設(shè)計原理作簡要介紹。一、吊車梁吊車梁是直接承受吊車荷載的承重

18、結(jié)構(gòu)，是廠房上部的重要結(jié)構(gòu)之一。水電站廠房內(nèi)大多采用電動橋式吊車，其特點是起吊容量大、工作間歇性大、操作速度緩慢、使用率低(只在機組進(jìn)行安裝和檢修時才用)。水電站吊車性質(zhì)屬于輕級工作制，吊車梁可不驗算重復(fù)荷載作用下的疲勞強度?，F(xiàn)在我國大中型水電站已大多采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土吊車梁，也有采用鋼結(jié)構(gòu)的。鋼筋混凝土吊車梁在施工上可分為現(xiàn)澆、預(yù)制和疊合梁等形式?，F(xiàn)澆吊車梁可分為單跨簡支和多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)(在廠房伸縮縫處必須分開)。預(yù)制梁大多為單跨預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。吊車梁截面截面形式有矩形、T形和I字形。(一) 吊車梁荷載1固定荷載：包括自重(按吊車梁實際尺寸計算)，鋼軌及附件重根據(jù)廠家資料取，初估時可取1.

19、52.0kN/m。2移動荷載：(1) 豎向最大輪壓Pmax(如圖12-5)圖12-5 豎向最大輪壓計算簡圖一臺吊車工作時： (12-5)兩臺吊車工作時： (12-6)式中 m一臺吊車作用在一側(cè)吊車梁上的輪子數(shù)；G 吊車總重，kN；G1小車和吊具重，kN；G2最大起吊物重，kN；G3平衡梁重，kN；Lk吊車跨度，m；L1起吊最重件時，主鉤至吊車軌道的最小距離，m；在計算吊車梁時，豎向最大輪壓Pmax應(yīng)乘以動力系數(shù)，輕級工作制軟吊鉤吊車動力系數(shù)為1.1。(2) 橫向水平剎車制動力T1當(dāng)小車沿廠房橫向行駛突然剎車時，產(chǎn)生橫向水平制動力(圖12-6)，由大車一側(cè)各輪平均傳至軌頂，方向與軌道垂直，并考慮

20、正反兩個方向。各方向均考慮一側(cè)吊車承受，不再乘動力系數(shù)。當(dāng)一臺吊車工作時： 對硬鉤吊車： (12-7) 對軟鉤吊車： (12-8) 當(dāng)兩臺吊車工作時： 對硬鉤吊車： (12-9)對軟鉤吊車： (12-10)式中符號意義同前。圖12-6 吊車梁承受的橫向制動力和扭矩(3) 縱向水平剎車力T2縱向水平剎車力T2由大車一側(cè)制動輪傳至軌頂，方向與軌道一致，其值為： T2=0.1Pmax (12-11)式中 Pmax一側(cè)軌道上各制動輪最大輪壓之和，kN。此外，對預(yù)制吊車梁的運輸和吊裝過程，自重應(yīng)乘以動力系數(shù)1.5。(二) 吊車梁內(nèi)力計算吊車梁的內(nèi)力計算和截面設(shè)計包括以下內(nèi)容：(1) 承受移動豎向輪壓作用

21、的內(nèi)力計算。(2) 承受移動橫向水平制動力作用的內(nèi)力計算。(3) 正、斜截面的強度計算。(4) 扭矩計算。吊車梁受到的扭矩是由梁頂鋼軌安裝偏差e1(一般為2cm)和由橫向水平制動力T1對截面彎曲中心的距離e2(等于h0+y0)兩項組成，其中h0為軌頂?shù)降踯嚵喉數(shù)拇咕啵话闳?0cm；y0為截面彎曲中心到截面頂面的垂距，如圖12-6 所示。(5) 撓度計算。電動橋式吊車最大允許撓度：鋼筋混凝土吊車梁為L0 /600；鋼結(jié)構(gòu)為L0 /750。(L0為吊車梁計算跨度)(6) 裂縫寬度驗算和局部拉應(yīng)力計算。對預(yù)制吊車梁須進(jìn)行施工期的吊裝驗算。對預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁還需進(jìn)行局部應(yīng)力驗算。吊車梁是直接承受吊

22、車荷載的承重結(jié)構(gòu)，除吊車梁自重、軌道及附件等均布恒載外，主要承受移動的豎向集中荷載和橫向水平制動力，因此需用影響線求出各計算截面的最大(或最小)內(nèi)力，畫出內(nèi)力包絡(luò)圖，并據(jù)此進(jìn)行截面強度設(shè)計及抗裂或限裂、變形等驗算。二、排架柱排架柱是廠房上部的主要承重結(jié)構(gòu)，它承受屋面、吊車梁、樓板、風(fēng)雪等荷載。在高尾水位的水電站還承受下游水壓力。廠房排架柱一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以牛腿面為界分上柱和下柱。與一般工業(yè)廠房相比，水電站排架所具有的特點：(1) 承受的荷載大且種類繁多。大、中型水電站吊車容量常達(dá)數(shù)百噸，有的達(dá)數(shù)千噸。安裝間荷載常為0.05 0.2 MPa ，發(fā)電機層樓板荷載一般為0.020.07 MP

23、a。(2) 排架柱高度較高，通常為2030m。主廠房一般為單層排架，安裝間單層、多層均有。排架柱跨度一般在1025m范圍內(nèi)，且大多是單跨排架。(3) 排架柱的構(gòu)成多采用實復(fù)柱與屋面大梁現(xiàn)場澆筑的整接型式。有的水電站因特殊需要，屋面采用整片厚板，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土墻，由厚板、墻、柱整體澆筑構(gòu)成排架。(4) 由于水電站廠房水下結(jié)構(gòu)開有各種類型的孔洞及其它布置上的原因，排架柱往往形成上、下游柱腳不同高程的不等高結(jié)構(gòu)。(5) 在施工過程中，機組的安裝使排架柱處于獨立承載的不利受力狀態(tài)。另外，由于水電站廠房布置各不相同，排架柱的型式、尺寸、受荷情況也不相同，設(shè)計較難標(biāo)準(zhǔn)化、定型化。(一) 排架柱設(shè)計

24、荷載作用在排架柱上的荷載分恒載和活荷載兩類(圖12-7)。1恒載恒載一般包括：屋面自重g1(包括防水層重、天棚重)；小柱自重G1；大柱自重G2；吊車梁自重G3(包括軌道和附件重)；樓板荷載；如地面高程高出柱底高程時，在上游側(cè)尚有填土壓力或山巖壓力等。2活荷載一般包括屋面活荷載(人群荷載或雪荷載)p1，吊車豎向荷載Dmax、Dmin、橫向水平制動力Tmax，風(fēng)荷載p2、 p3等，溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力。如果下游水位高出柱底高程時，還有尾水壓力。如廠房建在地震區(qū)還有地震荷載。圖12-7 排架荷載圖作用在排架柱上的最大豎向荷載Dmax為吊車梁作用最大輪壓Pmax時的支座反力，Dmin為另一側(cè)相應(yīng)的反力，

25、Dmax與Dmin同時產(chǎn)生，計算時不考慮動力系數(shù)。如吊車梁為連續(xù)結(jié)構(gòu)時，可視為簡支梁來計算Dmax、Dmin。橫向水平制動力Tmax的計算，按下式進(jìn)行： (12-12)荷載組合要選擇可能發(fā)生的最不利情況進(jìn)行組合。(二) 排架計算簡圖廠房排架結(jié)構(gòu)為一空間構(gòu)架，但一般均簡化成按縱、橫兩方向的平面結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計算。由于縱向平面排架柱較多，剛度較大，荷載較小，往往可不必計算。但當(dāng)廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)為磚墻，開窗面積較大，且吊車梁又是簡支的情況下，應(yīng)進(jìn)行縱向平面排架柱的計算。橫向平面排架柱由于荷載大，剛度相對較小，為排架計算的主要內(nèi)容。1計算單元橫向平面排架是由相鄰柱距的中線劃出一個典型區(qū)段作為一個計算單元，如

26、圖12-8所示。除吊車等移動荷載外，圖中陰影線部分就是一個排架柱的受荷范圍。12-8 排架計算單元2計算簡圖排架由于上、下柱截面不等，為一變截面排架，其計算簡圖根據(jù)柱與屋面大梁、樓板和基礎(chǔ)連接的實際情況選取，如圖12-9 所示。(1) 當(dāng)排架柱與屋面大梁整體澆筑時，柱與梁視為剛接；屋蓋采用厚板結(jié)構(gòu)時，也為剛接；當(dāng)屋蓋采用屋架結(jié)構(gòu)時，柱與屋架視為鉸接。(2) 排架柱與基礎(chǔ)連接。排架上游柱腳一般假設(shè)固定在水輪機層塊體混凝土頂部，并避開進(jìn)廠鋼管或蝴蝶閥坑等大孔洞。如上游墻較厚，墻柱的剛度比在1215之間時，則上游柱可假設(shè)固定在底墻頂部。當(dāng)廠房下游墻為與尾水閘墩整體澆筑的厚墻時，排架下游柱腳可假設(shè)固定

27、在尾水閘墩頂部，否則按固定在水輪機層考慮。(3) 排架柱與樓板連接。主機間發(fā)電機層樓板一般為后澆的二期混凝土，且剛度較小，樓板可視為柱的鉸支承。安裝間樓板剛度較大，且大梁與柱均為一期混凝土整體澆筑，柱與梁可視為剛接。(4) 計算簡圖中，橫梁的計算工作線取截面形心線(屋架則取其下弦線)。柱取上部小柱的形心線，整個柱為一階形變截面構(gòu)件。3計算寬度計算排架各桿的剛度時，柱截面計算寬度的取法為：當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為磚墻時，取柱寬；當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為與柱整澆的混凝土墻時，取窗間凈距。橫桿計算寬度的取法是：當(dāng)橫桿為獨立梁(即采用預(yù)制屋面板)時，取梁寬；當(dāng)橫桿為整澆肋形結(jié)構(gòu)時，按T形截面梁計算剛度。圖12-9 主機間和安

28、裝間典型排架計算簡圖 (三) 內(nèi)力計算排架計算中，忽略桿件自身軸向變形的影響，各桿均視為剛桿計算。排架的內(nèi)力計算按結(jié)構(gòu)力學(xué)的一般方法進(jìn)行。如果排架為對稱的二階形柱形時，可利用現(xiàn)成的圖表計算內(nèi)力；如果排架柱為不對稱或桿件為變截面時，可利用專門圖表查出各桿件的形常數(shù)和載常數(shù)，然后用迭代法或力法計算內(nèi)力。水電站廠房排架大部分或全部為水上結(jié)構(gòu)，一般可按鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)排架的施工條件難以符合上述規(guī)范時，則按水工鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范設(shè)計。第四節(jié) 機墩與風(fēng)罩機墩是立式水輪發(fā)電機的支承結(jié)構(gòu)，其底部與蝸殼頂板聯(lián)成一體，承受著巨大的靜、動荷載，必須具有足夠的剛度、強度、穩(wěn)定性和耐久性。本節(jié)主要介紹適用

29、于大中型水電站廠房的圓筒式機墩的結(jié)構(gòu)計算原理與方法。一、機墩或風(fēng)罩與發(fā)電機層樓板的連接型式對于圓筒式發(fā)電機層樓板與機墩或風(fēng)罩的連接方式一般有一以下幾種：1整體式。這種連接方式可增強機墩結(jié)構(gòu)的抗扭、抗水平推力的剛度，改善了機墩的受力情況，是應(yīng)用最多的一種型式，但這種型式會因混凝土的收縮及機墩的振動而使樓板發(fā)生裂縫。2簡支式。有利于采用預(yù)制構(gòu)件，并在機墩處設(shè)置彈性防振墊層，以減輕樓板受機墩振動的影響，簡支式的連接構(gòu)造復(fù)雜些，又不能加強機墩的剛度，因此應(yīng)用不廣。 (a) 機墩與樓板整體式連接 (b) 機墩與樓板簡支式連接 (c) 機墩與樓板分離式連接1. 樓板 2. 機墩或風(fēng)罩 3. 彈性墊層 4.

30、 次梁圖12-10 機墩與樓板的連接方式3分離式。樓板與機墩自成獨立的受力系統(tǒng)，互不影響，樓板上的荷載通過梁柱系統(tǒng)直接傳給基礎(chǔ)，樓板不受機墩振動的影響。對小型水電站沒有單獨的副廠房時，可將部分輔助設(shè)備布置在發(fā)電機層樓板上，由于樓板不支承在機墩上，樓板的澆筑及樓板上的設(shè)備的安裝均可在機墩施工前進(jìn)行，可加快電站的施工進(jìn)度。二、作用在機墩上的荷載及荷載組合(一) 荷載1.垂直靜荷載A1。包括：機墩自重，發(fā)電機層樓板重及其荷載，發(fā)電機定子、勵磁機定子及附屬設(shè)備等重，上機架、下機架重，定子基礎(chǔ)板重，下支架在頂起轉(zhuǎn)子時的負(fù)荷。這些荷載通過定子基礎(chǔ)板作用于機墩頂部。2.垂直動荷載A2。包括：發(fā)電機轉(zhuǎn)子連軸及

31、勵磁機等重，水輪機轉(zhuǎn)輪連軸重，軸向水推力。通過推力軸承傳給機架再傳至機墩。發(fā)電機層樓板傳來的荷載應(yīng)由廠房上部結(jié)構(gòu)計算得出。機組部分重量和軸向水推力資料應(yīng)由制造廠家提供，在未取得廠家資料以前，機組重量可參考機組造型參數(shù)表數(shù)據(jù)，軸向水推力可由下式估算：(kN) (12-13)式中：D1水輪機轉(zhuǎn)輪直徑(m)；Hmax最大水頭(m)；K系數(shù)。3水平動荷載A3。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子中心與轉(zhuǎn)動中心不相重合，有一個偏心距e，因而機組在運行中就產(chǎn)生了慣性離心力，從而引起機墩的振動離心力。通過導(dǎo)軸承傳給機墩。按下式計算： 正常運行： Pm= 0.0011eGn02 (12-14) 飛 逸 ： Pmp= 0.0011e

32、Gnp2 (12-15) 式中：e 機組轉(zhuǎn)動部分的偏心距，m；G機組轉(zhuǎn)動部分的重量，kN；n0機組額定轉(zhuǎn)速，r/min;np機組飛逸轉(zhuǎn)速，r/min; 4扭矩荷載A4。轉(zhuǎn)子磁場對定子磁場的引力受到切向力的作用，通過機墩基礎(chǔ)板的固定螺栓形成機墩扭矩。由下式計算：機組的正常扭矩： (12-16 )式中：Mn正常扭矩，kN.m； N 機組的視在功率，kV.A； 功率因數(shù)； n0機組額定轉(zhuǎn)速，r/min。發(fā)電機短路時，由于巨大的短路電流而產(chǎn)生的突然扭矩，是一個沖擊荷載，其值比正常扭矩大得多，可按下式計算： (12-17)式中：短路扭矩，kN.m；2發(fā)電機的暫態(tài)電抗，其值在0.180.33之間，由廠家提

33、供。(二) 荷載組合機墩荷載組合按表12-3采用。表12-3 機 座 荷 載 組 合 表荷 載 組 合計 算 情 況荷 載 名 稱A1A2A3A4正常飛逸正常短路基本組合正常運行特殊組合1短路時2飛逸時三、圓筒式機墩的結(jié)構(gòu)計算(一)靜力計算圓筒式機墩按上端自由(不計發(fā)電機層樓板的剛度)下端固結(jié)于蝸殼頂蓋上(矮機墩除外)的等截面圓筒計算。作用在機墩上的荷載，可按均布荷載計算，即按實際作用位置分別換算為沿相當(dāng)圓筒中心圓周上的垂直均布靜、動荷載，作用于機墩截面形心。根據(jù)力的平移法則，將全部垂直荷載簡化為作用在圓筒截面中和軸上的軸力P和它對中和軸的彎矩M，如圖12-11所示。在靜力計算時，除軸向水壓力

34、外，所有靜動荷載均乘以1.31.5的動力系數(shù)。圖12-11 圓筒式機墩結(jié)構(gòu)計算簡圖1內(nèi)力計算當(dāng)圓筒較矮厚，即圓筒高度L/時，可按整體薄壁長圓筒計算，當(dāng)筒頂單位周長作用彎矩M時，距端頂x處截面彎矩Mx為 (12-20)式中函數(shù): M 作用于圓筒頂部中心的單位周長彎矩，kN.m；R0 機墩的平均半徑，m；h 圓筒的壁厚，m；作用于距筒頂x處單位周長上的軸力: Px= P (12-21) 2各截面的垂直應(yīng)力分布求得截面的Mx及Px后，可按偏心受壓構(gòu)件的計算公式求各截面的垂直應(yīng)力分布： (12-22)式中：Px作用在距筒頂x處單位周長上的軸力，kN；F圓筒單位周長上的受壓面積，F(xiàn)=1h，m2；C這里取

35、h/2，m；J圓筒單位周長上的斷面慣性矩；J=1h3/12 ，m4； 3. 扭矩及水平離心力作用下剪應(yīng)力計算 (1) 扭矩作用下的剪應(yīng)力 正常扭矩： (12-23) 短路扭矩： (12-24)式中 動力系數(shù)； r 計算點距圓筒中心的距離，m ; JP圓環(huán)截面極慣性矩，m4。其中d、D分別為計算圓環(huán)的內(nèi)外直徑，m； 短路扭矩的沖擊系數(shù)，Ta為發(fā)電機的時間因數(shù)(s)，t1=30/np(np為發(fā)電機的飛逸轉(zhuǎn)速)。 (2) 水平離心力作用下的剪應(yīng)力正常運行： (12-25)飛 逸： (12-26)式中 F圓環(huán)截面積，m2。其它同前。 4機墩強度校核 按第三強度理論進(jìn)行校核。機墩內(nèi)外壁最大主拉應(yīng)力按下式

36、驗算： Rl/Kh (12-27)當(dāng)機組正常運行時，=x1+x3；短路時，=x1+x1+x3；飛逸=x4。式中 Rl混凝土的抗拉強度，MPa；Kh混凝土抗拉強度安全系數(shù)，按水工鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范采用。 (二) 動力計算(包括驗算共振、振幅和動力系數(shù)計算) 機墩動力計算目的是：(1) 校核機墩強迫振動和自振之間是否會產(chǎn)生共振現(xiàn)象；(2) 驗算振幅是否在允許范圍內(nèi)； (3) 核算動力系數(shù)(為靜力計算所用)。機墩自振頻率的計算通常簡化為單自由度體系的振動，將機墩圓筒本身的重量，用一個作用于筒頂?shù)募匈|(zhì)量(相當(dāng)質(zhì)量)來代替，在計算自振頻率和動力系數(shù)中，假定為無阻尼作用，并認(rèn)為機墩振動是在彈性范圍內(nèi)的微

37、幅振動。1自振頻率計算機墩的自振頻率，一般分為垂直、水平和扭轉(zhuǎn)三種自振頻率。(1) 垂直自振頻率。機墩的振動是由無阻尼單自由度體系來確定自由振動頻率，因而其垂直自振頻率為： (r/min) (12-28)式中：H機墩的高度，m；F機墩截面面積，m2；Eh混凝土的彈性模量，kPa；Pi作用在機墩頂部的全部垂直荷載，kN；Pa 蝸殼頂板自重， kN；P0 機墩自重， kN；p蝸殼頂板在單位垂直力作用下的撓度，m/kN。(2) 水平橫向自振頻率(r/min) (12-29)式中 Jp機墩截面慣性矩，m42為機墩頂端作用單位水平力時的水平變位，m/kN；可按下端固定，上端自由的空心圓筒懸臂梁求得，即忽

38、略樓板對機墩頂?shù)墓探Y(jié)影響。(3) 水平扭轉(zhuǎn)自振頻率(r/min) (12-30)式中：J相當(dāng)于集中在機墩頂端的荷載轉(zhuǎn)動慣量，kN.m2。可按下式計算： J=Piri2+0.35P0R02； (12-31)式中 ri垂直荷載至回轉(zhuǎn)中心距離，m；R0機墩的平均半徑，m；單位扭矩作用下機墩的扭轉(zhuǎn)角， ，rad/kN.m； G混凝土的剪切彈模，kPa； Ip機墩的極慣性矩， ,m4 ；d、 D機墩內(nèi)外直徑，m 。2機組強迫振動頻率機組在正常運行時，機墩受迫振動一般可有以下兩種：(1) 由機組轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的強迫振動，其頻率等于機組每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，即n1= n(或np)(r/min) (12-32)這就

39、是機組離心力的振動頻率，對機墩來講，它是外力，所以稱為強迫振動頻率，振動的方向是水平的。(2) 由水力沖擊產(chǎn)生的強迫振動，其頻率等于導(dǎo)葉葉片與轉(zhuǎn)輪葉片在運動中的相互交會次數(shù)，即： (r/min) (12-33)式中Z1 、Z2導(dǎo)葉葉片數(shù)與轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)；a為Z1 、Z2的最大公約數(shù) 。3共振校核求出強迫振動頻率n1、n2以及自振頻率n01、n02、n03后，即可進(jìn)行共振校核。為避免與機墩自振頻率發(fā)生共振，要求機墩的自振頻率與強迫振動頻率之差和自振頻率之比應(yīng)大于20%30% 。如果不能滿足時，則應(yīng)修改機組尺寸。4振幅計算振幅計算包括垂直振幅、水平振幅和扭轉(zhuǎn)振幅三種。(1) 垂直振幅 (12-34)式

40、中：1垂直方向的自振圓頻率， ，1/s； 1垂直方向的迫振圓頻率， ，1/s； P1作用在機墩上的垂直動荷載kN。 (2) 水平橫向振幅 (12-35)式中：2水平方向的自振圓頻率， ，1/s； 1水平方向的迫振圓頻率， ，1/s； G2作用在機墩上的全部垂直荷載加0.35倍機墩自重，kN； P2作用在機墩上的水平動荷載，即離心力，kN。 (3) 水平扭轉(zhuǎn)振幅 (12-36)式中：Mn正常扭矩或短路扭矩，kN.m； R機墩的外圓半徑，m； I作用在機墩頂部荷載的轉(zhuǎn)動慣量加0.35倍自重的轉(zhuǎn)動慣量，kN.m2；3機墩扭轉(zhuǎn)自振頻率，3=0.1047n03，1/s； 3機墩扭轉(zhuǎn)迫振頻率，3=0.10

41、47np，1/s； 5. 振幅校核標(biāo)準(zhǔn)為保持機組的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，算出的振幅值應(yīng)滿足 ： 垂直振幅A10.100.15mm； 水平振幅A2+A30.150.20mm；6動力系數(shù)的核算由于結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的變形與應(yīng)力比靜荷載所產(chǎn)生的變形與應(yīng)力大，即： (12-37)式中：為動力系數(shù)； ni機墩強迫振動頻率，r/min； n0i機墩在相應(yīng)于ni方向的自振頻率，r/min； 在機墩結(jié)構(gòu)計算時，將動荷載乘以動力系數(shù)當(dāng)成靜荷載計算，設(shè)計中值一般采用1.31.5。從上式中計算出的值若小于1.31.5時，仍采用1.31.5。四、圓筒式機墩配筋圓筒式機墩沿圓筒圓周配置豎向鋼筋、水平環(huán)向鋼筋、孔口鋼筋，一般不布置

42、斜向鋼筋。豎向受力筋應(yīng)按偏心受壓柱計算確定。直徑不小于16mm，間距不大于30cm，沿內(nèi)外壁各布置一層，兼起架立筋的作用。環(huán)向筋起固定豎向筋、抵抗溫度應(yīng)力、混凝土收縮應(yīng)力及環(huán)向力作用。由于機墩水平環(huán)向截面大，環(huán)向應(yīng)力相對較小，一般均按構(gòu)造配筋。直徑不小于12mm，間距不大于30cm。大孔口根據(jù)孔口應(yīng)力計算結(jié)果，按應(yīng)力大小在孔邊配環(huán)向筋，直徑1016mm，間距不大于1015cm；小孔孔邊配適量的鋼筋。五、風(fēng)罩墻的結(jié)構(gòu)計算 風(fēng)罩墻一般是鋼筋混凝土薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，底部與機墩圓筒頂部固結(jié)，頂部與發(fā)電機層樓板的連接有整體式、簡支式和分離式三種。風(fēng)罩墻一般是整體澆筑，也可用預(yù)制構(gòu)件分片組合。(一)風(fēng)罩墻計算

43、簡圖風(fēng)罩墻結(jié)構(gòu)計算簡圖通常有兩種：(1) 當(dāng)風(fēng)罩墻半徑與壁厚之比(R/)大于10，并且高度較大時，可按有限長的薄壁圓筒公式計算，底部固結(jié)，頂部自由或徑向簡支；(2) 當(dāng)開孔較多且尺寸較大，破壞圓筒整體性時，按圓周上為單寬的豎向梁計算，底部固結(jié)，頂部采用自由、鉸支、固接或與發(fā)電機層樓板剛結(jié)，風(fēng)罩墻與發(fā)電機層樓板一起按型框架計算，但環(huán)向要適當(dāng)布筋加強。(二) 荷載風(fēng)罩墻承受的荷載有：(1) 結(jié)構(gòu)自重；(2) 發(fā)電機層樓板傳來的荷載；(3) 發(fā)電機上支架千斤頂水平推力；(4) 發(fā)電機產(chǎn)生短路扭矩時，發(fā)電機層樓板施于風(fēng)罩的約束扭矩；(5) 溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力不與千斤頂力組合。 (三) 內(nèi)力計算及配筋

44、根據(jù)各項算出的縱向彎矩、水平徑向剪力、縱向軸力、環(huán)向彎矩和環(huán)向軸力后，分別按最不利組合疊加。以縱向彎矩、縱向軸力按偏心受壓構(gòu)件配置風(fēng)罩墻縱向鋼筋，以環(huán)向彎矩按受彎構(gòu)件配置環(huán)向鋼筋，環(huán)向軸力忽略不計，并用水平徑向剪力校核風(fēng)罩墻水平截面的抗剪強度。第四節(jié) 蝸殼結(jié)構(gòu)計算 蝸殼是水輪機的進(jìn)水設(shè)備，進(jìn)口與引水鋼管連接，把水流引向水輪機導(dǎo)水葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。其尺寸與斷面形狀由制造廠家根據(jù)水力模型試驗確定。蝸殼必須滿足強度條件，并不應(yīng)開裂與滲漏。當(dāng)電站最高水頭在Hmax40m時，應(yīng)采用圓形斷面的金屬蝸殼，外包以鋼筋混凝土。當(dāng)電站最高水頭40m時，可采用梯形斷面的鋼筋混凝土蝸殼，但對水頭超過30 m的情況，宜采用薄

45、鋼板襯砌，防止混凝土裂縫而滲水。 一、鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)計算(一) 構(gòu)造方法金屬蝸殼是圓形薄壁結(jié)構(gòu)，金屬蝸殼與外圍混凝土之間，在蝸殼上半部與外圍混凝土之間應(yīng)設(shè)24層總厚為24cm左右的瀝青油毛氈或軟木瑪締脂等彈性墊層，使二者互相分離，受力互不傳遞。鋼蝸殼承擔(dān)全部內(nèi)水壓力，外圍混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載及自重，如圖12-12所示。對此種蝸殼，結(jié)構(gòu)計算主要是針對蝸殼中心線以上的外圍混凝土結(jié)構(gòu)，蝸殼中心線以下部分混凝土與塊體結(jié)構(gòu)整體澆筑，不必計算。當(dāng)金屬蝸殼與外圍混凝土之間不設(shè)墊層時，外圍混凝土結(jié)構(gòu)除承受結(jié)構(gòu)自重和外荷載外，還要承受部分內(nèi)水壓力。圖12-12 金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu) (二)荷

46、載與荷載組合金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)承受的荷載及荷載組合如下：1荷載(1) 結(jié)構(gòu)自重A1。 (2) 機墩傳來的荷載A2。機墩靜力計算中求出的底面正應(yīng)力假定為直線分布。 (3) 水輪機層地面活荷載A3。參考實際工程資料確定。 (4) 內(nèi)水壓力(包括水擊壓力)A4 。 (5) 外水壓力A5。(6) 溫度影響力A6。 2荷載組合 蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)荷載組合按表12-4采用。表12-4 蝸 殼 荷 載 組 合 表 蝸 殼 型 式荷 載 組 合荷 載 名 稱A1A2A3A4A5A6金屬蝸殼外圍混凝土基 本 組 合鋼筋混凝土蝸殼基 本 組 合特殊組合1正常運行+溫度影響力2蝸殼放空3校核洪水位運行(三)蝸殼

47、結(jié)構(gòu)計算模型 蝸殼外圍混凝土是空間整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)不考慮金屬蝸殼與外圍混凝土結(jié)構(gòu)聯(lián)合作用時，內(nèi)力計算一般按平面問題處理。設(shè)計中常沿蝸殼中心線徑向切取若干單位寬度的截面，按平面框架進(jìn)行計算；對大型工程宜采用三維有限元分析。當(dāng)有技術(shù)經(jīng)濟論證時，也可考慮由蝸殼與外圍混凝土聯(lián)合作用，水壓力由鋼蝸殼與外圍混凝土共同承擔(dān)。內(nèi)力計算由三維有限元分析、結(jié)構(gòu)模型試驗確定。因蝸殼尺寸及外因混凝土厚度在沿蝸殼中心線的平面內(nèi)是變化的，所取的截面一般為0、90、180包角線處，而0截面(蝸殼進(jìn)口處)往往是控制截面?？蚣軝M梁(頂板)與座環(huán)連接端假定為鉸接，蝸殼邊墻底部固接于下部塊體混凝土上或安裝高程處，如圖12-13所示。1

48、機墩2座環(huán)3彈性墊層4外墻5二期混凝土6一期混凝土7剛性結(jié)點8圓拱圖12-13 鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)計算簡圖蝸殼外圍結(jié)構(gòu)的一、二期混凝土間易形成冷縫，故形剛架截面厚度僅考慮二期混凝的厚度。計算簡圖的選取以桿件曲面中心軸線為準(zhǔn)。當(dāng)桿件截面厚度較小，截面最小高度h與計算跨度L之比h/Ll/5或蝸殼尺寸很小時，可忽略結(jié)點寬度和剪切變形影響，按一般形剛架計算。當(dāng)桿件截面厚度很大，h/Ll/5時，應(yīng)考慮結(jié)點剛度和剪力引起的剪切變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，可將結(jié)點寬度范圍內(nèi)的桿件用剛性桿段代替，如圖12-13(b)所示。為簡化計算，可按桿件中心線長度L及h構(gòu)成的形剛架計算跨中彎矩，用凈跨長L1及h1構(gòu)成的形剛架

49、計算結(jié)點彎矩。初步估其時也可按凈跨L1及h1構(gòu)成的形剛架計算內(nèi)力，不考慮剛性桿段作用。3. 若蝸殼邊墻較厚，或相鄰兩機組段之間不設(shè)永久性變形縫，蝸殼邊墻剛度比頂板剛度大8倍以上時，可考慮按一端鉸接于座環(huán)，另一端固接于邊墻的梁或圓拱計算，如圖12-13(c)所示。 (四)內(nèi)力計算 根據(jù)計算簡圖及荷載，用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出桿件內(nèi)力。 (1) 不考慮剪切變形和結(jié)點剛性影響。形剛架的內(nèi)力計算可直接利用有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)計算手冊圖表及公式進(jìn)行。 (2) 考慮剪切變形和結(jié)點剛性影響。這種形剛架的內(nèi)力計算。在桿件形常數(shù)和載常數(shù)計算中，需計入剪切變形和結(jié)點剛性影響，其他計算完全相同。 (五)配筋原則由于蝸殼斷面小的地方用形剛架計算內(nèi)力不很合理，一般除進(jìn)口斷面按計算配筋外，其余部位可采用計算值的80%配筋或按構(gòu)造配筋。蝸殼頂板按受彎構(gòu)件配筋。受力筋徑向輻射等距布置、上下各一層。上層剛筋可分區(qū)按一