水工结构模型试验作业参考

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1、某预应力闸墩结构模型试验设计（模型比尺1：5）华北水利水电学院15工程概况某抽水蓄能电站，位于辽宁省宽甸满族自治县境内，距丹东市约60km,该电站是我国东北拟建中的第一座大型抽水蓄能电站，总装机容量为1200MW，单机容量为300MW，共4台机组。本工程为Ι等工程，工程规模为大⑴型。枢纽中主要建筑物的级别均为Ι级。电站建成后将在东北电网中担任调峰、填谷、调频和事故备用。原型基本资料下水库大坝为混凝土重力坝，挡水坝段分普通坝段、门库坝段、导流底孔坝段。坝轴线方位为NE39.07196º,坝顶高程为70.1m，坝顶全长

2、为336m（包括泄洪排沙闸和单孔溢流坝），最大坝高34.1m.普通坝段顶宽9.5m,门库坝段坝顶宽度16.5m。挡水坝的下游坝坡为1∶0.75。泄洪排沙闸布置在主河床，中心线方位SE129.07196º,全长130m,坝顶宽度16.5m。共设7孔，每孔净宽14m，闸墩厚4m，溢流前缘净宽为98m。采用开敞式泄洪方式，堰面采用WES曲线，堰顶高程48m，堰上布置弧形工作闸门挡水，弧门前设一道检修平板门。泄洪排沙闸下游为底流消力池消能，消力池全长65.34m,宽122m，底板高程38m，底板厚2m。消力池尾坎顶高程43

3、.8m。消力池两侧设边墙，边墙顶高程59m，顶宽2m。闸墩设计中采用的混凝土标号为C30，预应力锚块、颈部的混凝土标号为C40，初拟锚块尺寸为：锚块高5m，外伸长度1.8m，厚5.5m，即7.6×5.5×5(长×宽×高)。原型预应力闸墩的立面图见图1。预应力锚束的布置见图1至图4。某电站下库泄洪排沙闸平面布置图见图5。15图1原型预应力中墩立面图（单位:cm）图2原型预应力中墩剖面图A-A（单位:cm）15图3原型锚块剖面图B-B（单位:cm）图4原型锚块剖面图C-C（单位:cm）15图5某电站下库泄洪排沙闸平面布

4、置图根据上述原型资料设计1：5试验模型。主要内容：1.确定模型的相似常数；2.绘制模型结构图；3.计算模型预应力钢筋的张拉力和数量；4.计算作用于锚块上的弧门推力（只计算在双侧弧门关闭情况）5.计算附加自重。以下为1：10计算成果，仅供参考15表1模型的相似常数序号物理量量纲相似常数1模型比尺LCL＝102砼的应力σCFL-2Cσ＝13砼的应变εC-Cε＝14砼的变形模量ECFL-2CE＝15砼的泊松比μC-Cμ＝16砼的密度ρFL-3Cρ＝0.17钢筋的应力σgFL-2Cσ＝18钢筋的应变εg-Cε＝19钢筋的弹

5、性模量EgFL-2CE＝110钢筋面积AL2CA＝10011集中荷载QFCQ＝10012水压力强度pFL-2CP＝1模型结构详图模型结构图中包括：模型结构的立面图A-A(图2.1),模型结构的前视图B-B(图2.2),模型结构的后视图C-C(图2.3),模型结构的俯视图D-D(图2.4),模型锚块的平面图E-E(图2.5),模型模块的立面图F-F(图2.6)，模型模块的立面图G-G(图2.7)。15图1模型结构的立面图A-A（单位：cm）图2模型结构的前视图B-B（单位：cm）15图3模型结构的后视图C-C（单位：

6、cm）图4模型结构的俯视图D-D（单位：cm）15图5模型锚块的平面图E-E（单位：cm）图6模型模块的立面图F-F（单位：cm）图7模型模块的立面图G-G（单位：cm）15模型预应力钢筋的选择及布置(1)主锚束预应力钢筋根据设计原型结构的每束预应力钢筋由19根1×7øs15.2的钢绞线组成，其断面为2610mm2，原型每边布置8束，两边共计16束，总断面面积41760mm2。按照相似条件，模型预应力筋的总断面积应为417mm2，选用Ø5的高强钢丝(1860MPa)作为模型预应力筋，每边布置4束(其中每束3根)，共

7、计24根，每根张拉力为2.34t，每束张拉吨位为7吨(见表2)。表2模型主锚束预应力钢筋与原型预应力钢筋的几项指标对比类别直径mm钢筋强度Mpa每束预应力钢筋束数总断面面积mm2总张拉力t根数断面积mm2总拉断力t张拉力t原型15.2186019261051735016417605600模型51860358.810.47847056(2)次锚束预应力钢筋根据设计原型结构的每束预应力钢筋由12根1×7øs15.2的钢绞线组成，其断面为1648.5mm2，原型布置3排，每排5束，共计15束，总断面面积24727.5mm

8、2。按照相似条件，模型预应力筋的总断面积应为247mm2，选用Ø5的高强钢丝(1860MPa)作为模型次锚束预应力筋，布置3排。每排3束，每束2根，共计18根，每束张拉力为3.83t，每根的张拉力为1.915t，以上次锚束每排的张拉力和原型严格相似。原型模型预应力钢筋的对照见下表3。表3模型次锚束预应力钢筋与原型预应力钢筋的几项指标对比类别直径mm钢筋强度M