官地水电站中孔启闭机底层板梁排架安全稳定性分析.doc

官地水电站中孔启闭机房底层板梁排架安全稳定性分析
1.1概述
根据启闭机房底层板梁施工要求，启闭机房底层板梁与相连左右边墩混凝土同仓浇筑，为此根据拟定施工分层规划，需在中孔左右墩墙浇筑过程中需在高程1262.2预埋钢支座，钢支座上安设I28找平工字钢，找平工字钢上安设I28水平梁，作为启闭机房底层板梁支撑系统。中孔启闭机房板梁混凝土采用C25混凝土，模板采用组合钢模板。启闭机房底层板梁支撑系统结构形式见图1.1、图1.2及图1.3。
图中单位以分米计
图1.1 启闭机房板梁支撑系统结构图
图中单位以分米计
图1.2 启闭机房板梁支撑系统结构图
图中单位以分米计
图1.2 启闭机房板梁支撑系统结构图
2、计算参数
中孔启闭机房底层最大梁L2截面尺寸为1.2m×1.5m,启闭机房底板厚度为35cm，梁跨度为8.0m，梁L6截面尺寸为0.4m×1.2m,I28找平工字钢总重2784kg， I28水平梁跨度为7.74m及6.14m，水平梁加固采用￠32螺纹钢筋，模板排架钢管采用满堂脚手架管，横竖平均间距约50cm；模板采用组合钢模板，支撑埋件爪筋采用￠32钢筋，启闭机房底层板梁C25混凝土容重γ取2700kg/m3，钢材均采用Q235。
3、左中孔启闭机房板梁支撑系统受力分析及变形及强度复核计算
3.1 受力简化分析
中孔启闭机房板梁I28支撑水平梁为研究对象，根据支撑位置不同，则水平梁系受力简图可等效为3.1及3-2图所示：其中q为I28支撑水平梁上部混凝土、钢筋及模板钢管排架等对水平支撑梁的作用力分布。
图中单位以分米计
3.1中孔启闭机房I28支撑水平梁受力简图

图中单位以分米计
3.2中孔启闭机房I28支撑水平梁受力简图
3.2荷载计算
以梁L2周边底部3榀水平梁为研究对象，根据3.1最不利受力简图进行安全进行受力分析及安全稳定性复核
有已知条件可得每一榀I28支撑水平梁线恒荷载标准值为:
q1=[（G1+G2+G3+G4）/(3×b×L)+( q1+q2)]×b=26.11KN/m。其中：
梁L2自重（含钢筋）G1=[（1.2×1.5×8×2700kg/m3+3900 kg）×9.81 N/kg =419.672KN
梁L6自重（含钢筋）G2=[0.4×1.2×2.32/2×2×2700kg/m3+520kg]×9.81N/kg =34.597KN
底板自重（含钢筋）G3=[（0.85+2.32/2）×0.35×8×2700kg/m3+300kg]×9.81 N/kg =152.012KN
钢管排架自重G4=2500kg×9.81 N/kg =24.525KN
b为I28支撑水平梁间距0.75m，L为I28支撑水平梁跨度7.74m。
每一榀I28支撑水平梁线可变荷载标准值为:
q2= (q3+q4)×0.75=2.25KN/m
作业人员及设备荷载标准值q3=1KN/m2
振捣混凝土产生的荷载标准值q4=2KN/m2。
取混凝土自重、模板及钢管排挤自重等恒荷载分项系数为1.2，作业人员及设备、振捣混凝土产生的可变荷载分项系数为1.4
则：左中孔启闭机房I28支撑水平梁对应的荷载设计值为:
q=1.2×q1+1.4×q2=33.695KN/m
3.3变形强度复核计算
中孔启闭机房底层I28支撑水平梁结构安全按照Ⅱ级复核，对应结构安全系数r0取1.0，状态系数Ψ取1.0；考虑到2.4404≈2.8591，则中孔启闭机房底层I28支撑水平梁按照三等跨梁近似计算可得：
M(max)=
跨中最大变形：
<[L/400]=19.35mm
则梁L2周边左中孔启闭机房I28支撑水平梁满足变形要求。
由钢材截面查询工具可查得I28工字钢特性：[δ]=215N/ mm2,IZ=74.80×106mm4; WZ=5.34×105mm3。
根据
则梁L2周边左中孔启闭机房I28支撑水平梁满足强度要求。
考虑到中孔启闭机房I28支撑水平梁布置及左中孔启闭机房底层板梁结构分布，结合上述对梁L2底部水平支撑梁强度及变形分析，可得其他部位左中孔启闭机房I28支撑水平梁均能满足变形及强度要求。
4左右边墩预埋支座螺栓抗剪及抗拉复核
4.1受力简化分析
（图中尺寸单位以毫米计）
3.3 左中孔边段预埋支座详图
钢桁架两端支座在两侧边墙预埋Q235￠32螺栓固定钢牛腿支座，每个支座布置4个螺栓，双排布置
4.2荷载计算
根据实际情况，按偏心受压构件计算，支座受偏心剪力与弯矩共同作用。
剪力Ｖmax＝Y2+G6
=[（G1+G2+G3+G4+G5）÷4 +（1+2）×（0.85+1.2+1.16）÷4]+ +43.4*1.5*9.81/1000
=157.471 KN
其中：
Y2为找I28平工字钢上部钢筋混凝土、模板及排架、人员及设备，水平支撑梁等对埋件产生的作用力。
梁L2自重（含钢筋）G1=[（1.2×1.5×8×2700kg/m3+3900 kg）×9.81 N/kg =419.672KN
梁L6自重（含钢筋）G2=[0.4×1.2×2.32/2×2×2700kg/m3+520kg]×9.81 N/kg
=34.597KN
底板自重（含钢筋）G3=[（0.85+2.32/2）×0.35×8×2700kg/m3+300kg]×9.81 N/kg
=152.012KN
钢管排架自重G4=2500kg×9.81 N/kg =24.525KN
3榀I28支撑水平梁自重G4=(2.42×27.47×2+7.74×43.5)×9.81×3÷1000
=13.822KN
作业人员及设备荷载标准值q1=1KN/m2
振捣混凝土产生的荷载标准值q2=2KN/m2。
I28找水平梁自重G6=1.5×43.5×9.81÷1000=0.64KN
4.3内力计算及强度稳定性复核
弯距Ｍmax＝1.2×Ｖmax×0.191=1.2×157.71×0.191=36.147KN·m
查表得Q235普通￠32螺栓:Ａｅ＝8.038cm2 、==190N/mm2、=210N/mm2
每个螺栓的抗剪和承压的设计承载力分别是:
［Nbv］===152.73kN
［Nbc］===121.60KN
［Nbt］===168.80KN
弯矩作用下螺栓所承受的最大拉力：
Ｎｔ＝==45.184KN<［Nbt］=168.80KN
剪力作用下每个螺栓所受的平均剪力:
Nv ===39.43KN<［Nbc］=121.60KN
剪力和拉力共同作用下：
==0.14<1 (可靠)
每个螺栓承受的剪应力：
τ= ==48.78N/mm2<[τ]=190N/mm2
（支座剪力和拉力同时满足要求）

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