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,坝顶全长为336m(包括泄洪排沙闸和单孔溢流坝),最大坝高34.1m

2、.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43.8m。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

3、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

4、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

5、(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: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

6、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

7、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24727.5mm2。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

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