水電站機(jī)墩結(jié)構(gòu)自動(dòng)計(jì)算表格Excel

1、機(jī)機(jī) 墩墩 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 計(jì)計(jì) 算算說明：1 本計(jì)算適用于圓筒式機(jī)墩的結(jié)構(gòu)計(jì)算2 計(jì)算中未特殊說明處單位采用國際單位為N m kg s3 本計(jì)算主要參考資料為小型水電站-廠房（第二版 陳坤等著 水利電力出版社）4 黃色背景部分為輸入數(shù)據(jù)，除此之外不建議修改其他地方 5 若發(fā)現(xiàn)任何錯(cuò)誤請發(fā)Email到徐林（2005.2） 3水水電電站站機(jī)機(jī)墩墩結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算（一一）計(jì)計(jì)算算原原理理、內(nèi)內(nèi)容容及及相相關(guān)關(guān)假假定定 機(jī)墩為立式水輪機(jī)的支承結(jié)構(gòu)，其底部固結(jié)在水輪機(jī)層大體積混凝土或蝸殼頂板上，上部與風(fēng)罩或發(fā)電機(jī)層樓板相連接。上部荷載通過機(jī)墩傳遞到基礎(chǔ)上。 機(jī)墩必須進(jìn)行靜力計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算。靜力計(jì)算根據(jù)短路

2、時(shí)荷載組合，求出機(jī)墩截面內(nèi)力，作為配筋依據(jù)。動(dòng)力計(jì)算則分別根據(jù)正常運(yùn)行、短路時(shí)和飛逸時(shí)的三種荷載組合情況，驗(yàn)算機(jī)墩共振、振幅、和動(dòng)力系數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)的剛度和抗振條件。 該機(jī)墩的形式為圓筒式，結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。在靜力計(jì)算中，假定圓筒或立柱的底部均為固定端，不考慮蝸殼頂板變形影響；在動(dòng)力計(jì)算中則計(jì)入頂板變形影響。機(jī)墩頂部均假設(shè)為自由端，不考慮樓板剛度的作用，除分離式連接外，樓板荷載都傳遞到機(jī)墩頂部。作用于圓筒式機(jī)墩的樓板荷載、風(fēng)罩自重及機(jī)組荷載均假定均布在機(jī)墩頂部，但必須根據(jù)各荷載世紀(jì)作用位置化算為相當(dāng)圓筒中心圓周的荷載。 荷載組合（1）基本組合：正常運(yùn)行時(shí)：垂直橫荷載+垂直集中荷載+正常扭矩+水

3、平離心力（2）特殊組合：短路時(shí)：垂直橫荷載+垂直集中荷載+正常扭矩+短路扭矩+水平離心力飛逸時(shí)：垂直橫荷載+垂直集中荷載+水平離心力( (二二）荷荷載載及及其其他他基基本本資資料料1 1 發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)部部分分發(fā)電機(jī)的出力N=30000000 w發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連軸重230000 N發(fā)電機(jī)定子重106000 N上支架重68000 N下支架重17200 N機(jī)組正常轉(zhuǎn)速n=273 r/min功率因素cos=0.8發(fā)電機(jī)暫時(shí)電流暫0.24375發(fā)電時(shí)間因數(shù)Ta0.279 s勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子重29000 N勵(lì)磁機(jī)定子及其附屬設(shè)備重47000 N2 2 水水輪輪機(jī)機(jī)部部分分水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪連軸重21200 N軸向水推力V3

4、151000 N水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速np=600 r/min水輪機(jī)導(dǎo)葉葉片數(shù)16水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)15上面兩數(shù)的最大公約數(shù)c1轉(zhuǎn)動(dòng)部分偏心矩e0.0005 m3 3 蝸蝸殼殼部部分分蝸殼頂板計(jì)算跨度la2 m蝸殼頂板厚度t0.65 m蝸殼頂板中心到機(jī)組中心的距離ra2.45 m蝸殼頂板上的單位力到機(jī)組中心的距離r01.95 m4 4 鋼鋼筋筋混混凝凝土土的的材材料料特特性性機(jī)墩混凝土C15拉=1200000壓=1.00E+07鋼筋混凝土容重b=24000 N/m3混凝土泊松比=0.166667混凝土彈性模量E壓2.30E+10 N/m2混凝土彈性模量E彎1.45E+10 N/m245 5 荷荷載載樓板

5、傳遞到風(fēng)罩的荷載p5=10400 N6 6 相相關(guān)關(guān)系系數(shù)數(shù)動(dòng)力系數(shù)=1.5材料疲勞系數(shù)c0=2（三三）機(jī)機(jī)墩墩形形式式及及結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)尺尺寸寸該機(jī)墩為圓筒式機(jī)墩，其結(jié)構(gòu)形式如圖所示。其中各尺寸數(shù)值見下列數(shù)據(jù)（單位：m）。h1= 2.15Rd= 1.45h2= 0.45Dd= 1h3= 1.3B2= 0.82h4= 1.8r6= 2.075h5= 0.35Rf= 2.5h6= 1.75Df= 0.3典型機(jī)墩圖（四四）靜靜力力計(jì)計(jì)算算1 1 在在垂垂直直荷荷載載作作用用下下的的內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算（法法向向應(yīng)應(yīng)力力的的計(jì)計(jì)算算）計(jì)算機(jī)墩的法向應(yīng)力，并由此來進(jìn)行機(jī)墩豎向鋼筋的配置。（1）荷載計(jì)算1）垂直荷

6、載(取單寬圓筒計(jì)算)風(fēng)罩自重p1=10.31.324000=9360N圓筒自重p2=1(0.82-(2.5-1.45-1)0.4524000=8316 Np3=0.5(1.75-1.3+1.75+0.35-1.3)(2.5+0.3-1.45-1)24000=5250 Np4=12.15124000=51600N發(fā)電機(jī)層樓板荷載p5p5=10400 N發(fā)電機(jī)固定部分重量V1=68000+106000+47000=221000 N發(fā)電機(jī)固定部分荷載p6=V1/(2r6)=16951 N2)垂直動(dòng)荷載5機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量V2=230000+21200+29000=280200 N機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分荷載p7=

7、V2/2r6=21491.7軸向水平推力V3傳遞來的荷載p8=V3/2r6=11581.88 N3）各荷載作用點(diǎn)位置r1= 2.65me1= 0.7mr2= 2.065me2= 0.115mr3= 2.608667me3= 0.658667 mr4= 1.95me4= 0mr5= 2.65me5= 0.7mr6= 2.075me6= 0.125m4)轉(zhuǎn)化為相當(dāng)于單寬圓筒周長上的荷載p1= 12720Np2= 8806.431Np3= 7023.333Np4= 51600Np5= 14133.33Np6= 18037.56Np7= 22869.34Np8= 12324.31N(2)內(nèi)力計(jì)算1）計(jì)

8、算模式選擇=0.935846/= 3.356955 H=2.15+0.45=2.6固固機(jī)機(jī)墩墩應(yīng)應(yīng)按按照照上上端端自自由由、下下端端固固定定的的偏偏心心受受壓壓單單寬寬，圓圓筒筒柱柱計(jì)計(jì)算算內(nèi)內(nèi)力力。2)最大內(nèi)力發(fā)生在底面截面。計(jì)算最大縱向力和最大彎矩N= p1+p2+p3+p4+p5+p6+C0p7+C0p8= 217901.6NM= p1e1+p2e2+p3e3+p4e4+p5e5+p6e6+C0p7e6+C0p8e6= 39888.42Nm(內(nèi)壁受拉)（3）邊緣發(fā)向應(yīng)力計(jì)算，利用偏心受壓公式計(jì)算壓=N/A-0.5Mh/J=457232.1 N/m2壓= 10000000拉=N/A+0.5

9、Mh/J=-21428.9 N/m2拉= 1200000說說明明拉拉壓壓應(yīng)應(yīng)力力并并未未超超過過混混凝凝土土的的抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度, ,只只需需要要按按照照構(gòu)構(gòu)造造進(jìn)進(jìn)行行配配筋筋即即可可2 2 主主拉拉應(yīng)應(yīng)力力驗(yàn)驗(yàn)算算以此驗(yàn)算主拉應(yīng)力是否超過混凝土的允許拉應(yīng)力，以決定是否配置斜筋。（1）正常扭矩Mn引起的剪應(yīng)力n正常扭矩Mn=0.975Ncos/n=85714.3圓筒水平截面的極慣性矩Jp=(D外4-D內(nèi)4)/32=49.65209剪應(yīng)力n=C0MnR內(nèi)/Jp=7509.395 N/m2（2）短路扭矩Mn引起的剪應(yīng)力n短路扭矩Mn=0.975N/n暫=439560沖擊系數(shù)=1.859293 （

10、式中t1=30/n=0.1099 )剪應(yīng)力n=MnR內(nèi)/Jp=23866.95 N/m2=-42202)1(3hgm=+-+-aaTTtaeetT01. 011)1 (1216（3）正常轉(zhuǎn)速下水平離心力Pm引起的剪應(yīng)力m水平離心力pm=0.0011eV2n2=11485.7剪應(yīng)力m=2812.308 N/m2（4）飛逸轉(zhuǎn)速下離心力Pmp引起的剪應(yīng)力mp。Pmp=0.0011eV2np2=55480 Nmp=13584.39(5)機(jī)墩內(nèi)壁的總剪應(yīng)力值正常運(yùn)行時(shí)1=n+m=10321.7 N/m2短路時(shí)2=n+m+n=34188.65 N/m2飛逸時(shí)2=mp=13584 N/m2(6)機(jī)墩內(nèi)部主拉

11、應(yīng)力（短路工況）Tmax=-46543 N/m2（拉應(yīng)力）Tmax2030%0.95872030%0.9472030%均均滿滿足足要要求求！2.2. 動(dòng)動(dòng)力力系系數(shù)數(shù)驗(yàn)驗(yàn)算算垂直方向：-0.00431.5水平方向：1.001711.51.002811.5均均滿滿足足要要求求！故故靜靜力力計(jì)計(jì)算算中中動(dòng)動(dòng)力力系系數(shù)數(shù)仍仍取取1.51.5=rGJH=jjJ30=-1011nnn=-02022nnn=-03032nnn=-=2011111nnh=-=2022211nnh=-=2032311nnh83.3. 振振幅幅驗(yàn)驗(yàn)算算（1）垂直振幅A1。P1=p7+p8=33074 NG1=Pi+tlab=16

12、6151 N1=0.104n01=446.8412=1996651=0.104n=28.39212=806.10579.8E-06 m(2) 水平橫向振幅正常運(yùn)行時(shí)2=0.104n02=686.8722=471794.92=0.104n=28.39222=806.10571.9E-07 m飛逸時(shí)2p=0.104np=62.42p2=3893.769.14E-07 m（3）水平扭矩轉(zhuǎn)振幅正常運(yùn)行時(shí)3=0.104n03=535.9632=287250.11.13541E-06m（其中w3=w2)短路時(shí)6.95803E-06m（4） 振幅驗(yàn)算垂直振幅A1=9.80581E-060.10.15 10-3m水平振幅之和正常運(yùn)行時(shí)：A2+A3=1.32E-06 0.150.2 10-3m飛逸時(shí)：A2p=9.13926E-070.150.2 10-3m短路時(shí)：A2+A3=7.14612E-060.150.2 10-3m振振幅幅均均滿滿足足要要求求. .（六