PKPM在進(jìn)水口結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用

PKPM在進(jìn)水口結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用

李明1，劉婕2

(1.天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，天津300204；2.天津普澤工程咨詢有限責(zé)任公司，天津300204)

摘要：本文對(duì)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效簡(jiǎn)化，采用PKPM系列軟件中的PMCAD模塊建立模型，考慮對(duì)結(jié)構(gòu)最不利的荷載組合并輸入計(jì)算荷載，利用PKPM系列軟件中的SATWE模塊進(jìn)行進(jìn)水口結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及配筋計(jì)算，通過(guò)計(jì)算確定結(jié)構(gòu)體型及配筋情況。

關(guān)鍵詞：PKPM；進(jìn)水口結(jié)構(gòu)；配筋計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TV671

Application of PKPM in Water Intake Structure Calculation

LI Ming1, LIU Jie2

(1.TianjinWaterSurveyDesignInstitute,Tianjin300204,China;

2.TianjinPuzeEngineeringConsultingCo.,Ltd.,Tianjin300204,China)

Abstract：In the paper, water intake structure is effectively simplified. PMCAD module in PKPM series software is adopted for establishing model. Load combination most unfavorable for structure is considered, computing load is input, and SATWE module in PKPM series software is utilized for calculating internal force and reinforcement of water intake structure. Structure shape and reinforcement condition are determined by calculation.

Keywords：PKPM; water intake structure; reinforcement calculation

1概況

某電站工程規(guī)模為大(2)型，工程等別為Ⅱ等。電站進(jìn)水口結(jié)構(gòu)為岸塔式，由喇叭口段、閘門(mén)井段組成。喇叭口段由攔污柵段、漸縮段組成，長(zhǎng)15.8m、寬21.5～12.6m。攔污柵頂部設(shè)有攔污柵門(mén)機(jī)，用以起吊攔污柵排架及清污耙斗；攔污柵右側(cè)設(shè)有清污平臺(tái)排架，用于存放清污耙斗和垃圾清理。閘門(mén)井段長(zhǎng)7.2m，設(shè)事故閘門(mén)。進(jìn)水口頂部266.00m高程以上設(shè)置事故閘門(mén)啟閉機(jī)排架，進(jìn)水口左側(cè)設(shè)置交通橋。地震基本烈度為6度，設(shè)計(jì)烈度為6度。

2計(jì)算模型及荷載輸入

2.1計(jì)算假定與簡(jiǎn)化

為便于計(jì)算，本次計(jì)算對(duì)進(jìn)水口主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，將236.00m高程以下部分作為下部基礎(chǔ)處理，236.00～266.00m高程采用框架結(jié)構(gòu)計(jì)算，邊墩及中墩按照墻體進(jìn)行建模，框架基礎(chǔ)按剛性連接考慮。地震烈度為6度，工程場(chǎng)地溫度在0℃以上，故本次計(jì)算不計(jì)入溫度荷載、冰壓力、雪荷載、風(fēng)壓力、浪壓力和地震荷載。

2.2計(jì)算模型的建立

采用PKPM結(jié)構(gòu)系列軟件中的PMCAD模塊建立模型。PMCAD軟件采用人機(jī)交互方式，結(jié)構(gòu)模型建立均采用構(gòu)件中—中尺寸。

從236.00m高程算起，共分為六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層:

標(biāo)準(zhǔn)層一：頂部高程245.30m，層高9.3m；標(biāo)準(zhǔn)層二：頂部高程250.30m，層高5m；

標(biāo)準(zhǔn)層三：頂部高程252.10m，層高1.8m；標(biāo)準(zhǔn)層四：頂部高程258.90m，層高6.8m；

標(biāo)準(zhǔn)層五：頂部高程263.00m，層高4.1m；標(biāo)準(zhǔn)層六：平臺(tái)頂部高程266.00m，層高3m。

圖1和圖2分別為整體模型網(wǎng)格圖及平臺(tái)頂部網(wǎng)格圖。

圖1　整體模型網(wǎng)格圖

圖2　平臺(tái)頂部網(wǎng)格圖

2.3計(jì)算荷載輸入

a.自重荷載。程序計(jì)算中可自動(dòng)考慮結(jié)構(gòu)自重。

b.樓板面荷載。樓板面恒荷載按實(shí)際情況考慮。按照相關(guān)規(guī)范，樓板活荷載取值：樓面上出現(xiàn)車(chē)輛荷載范圍取標(biāo)準(zhǔn)值15kN/m2，不可能出現(xiàn)車(chē)輛荷載范圍取標(biāo)準(zhǔn)值5kN/m2。

c.清污耙斗荷載。清污耙斗荷載按作用在梁上的恒載計(jì)算，以集中荷載形式作用于標(biāo)準(zhǔn)層263.00m高程梁上。

d.門(mén)機(jī)荷載。門(mén)機(jī)荷載按作用在軌道梁上的活載計(jì)算，以點(diǎn)荷載形式作用在軌道梁上。大車(chē)的最大輪壓值標(biāo)準(zhǔn)值為350kN(見(jiàn)圖3)。

圖3　某計(jì)算工況下軌道梁門(mén)機(jī)荷載布置情況單位:mm

由于門(mén)機(jī)在軌道梁上來(lái)回運(yùn)動(dòng)，需確定機(jī)車(chē)各個(gè)輪子均處于什么位置時(shí)，對(duì)梁、柱子及墻體產(chǎn)生的荷載最大，即最不利狀況。計(jì)算結(jié)果選用軌道梁所受門(mén)機(jī)活載最大情況時(shí)的結(jié)果。在計(jì)算過(guò)程中考慮了輪壓值對(duì)結(jié)構(gòu)不利的情況，各工況分別進(jìn)行計(jì)算。

以上計(jì)算荷載按照不同的計(jì)算工況，將結(jié)構(gòu)系數(shù)及荷載作用分項(xiàng)系數(shù)乘以計(jì)算荷載值施加于模型中。

3計(jì)算結(jié)果與分析

選用PKPM結(jié)構(gòu)系列軟件中的SATWE模塊進(jìn)行該結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算。建立模型后，輸入相關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。某計(jì)算工況下標(biāo)準(zhǔn)層六梁配筋和裂縫寬度結(jié)果分別見(jiàn)下頁(yè)圖4和圖5。圖4梁配筋結(jié)果可滿足規(guī)范規(guī)定的裂縫寬度要求。

圖4　標(biāo)準(zhǔn)層六梁配筋單位:mm

圖5　標(biāo)準(zhǔn)層六梁裂縫寬度單位:mm

匯總各工況計(jì)算成果，可得到進(jìn)水口主體結(jié)構(gòu)板、梁、柱及墩墻等的結(jié)構(gòu)計(jì)算成果，可確定結(jié)構(gòu)體型和配筋情況。

4結(jié)語(yǔ)

采用PKPM系列軟件中PMCAD和SATWE兩個(gè)模塊可實(shí)現(xiàn)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)的模型建立和結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中，對(duì)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化和計(jì)算假定，這些簡(jiǎn)化處理對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較小。綜合考慮，采用PKPM軟件對(duì)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算是切實(shí)可行的，該方法原理清晰，計(jì)算過(guò)程明確，計(jì)算結(jié)果可作為施工圖配筋依據(jù)，指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2]GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部.PKPM結(jié)構(gòu)系列軟件用戶手冊(cè)及技術(shù)條件[Z].2010.

[4]中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制PKPM CAD工程部.PKPM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[5]石廣斌,楊經(jīng)會(huì),等.PKPM在水工混凝土結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù)，2003, 41(5):27-30.

[6]方明偉.基于新規(guī)范下的PKPM中SATWE參數(shù)應(yīng)用分析[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013, 41(5):27-30.