(3)直线段桁架杆件验算
直线段弦杆采用不等边角钢∠160*100*10,A=25.315cm2, I=668.69cm4,i=5.14cm,W=62.13cm3。角钢与壁板组合截面示意图如下:
截面参数计算:
A=25.315+24*0.8=44.515 cm2
t0= (25.315*5.14+24*0.8*16.4)/(25.315+24*0.8)=9.997 cm I1= 668.69+25.315*(9.997-5.14)*( 9.997-5.14)=1265.88 cm4 I2=24*0.8*0.8*0.8/12+24*0.8*(16.4-9.997)2=799.46cm4 I=I1+I2=2065.34 cm4 W=2065.34/9.997=206.60 cm3
S*=24*0.8*(16.4-9.997)+0.8*(16-9.997)2/2=151.77cm3 i=√I/A =6.81cm 外侧弦杆拉(压)弯构件强度验算:
?=N/A+M/γxW=143.9 MPa<145Mpa 故安全。 γx—截面塑性发展系数,查表γx=1.05 外侧弦杆压弯构件稳定验算(2、3号弦杆):
?=N/φxA+βmxM/γxW(1-0.8N/NEx)=144.96 MPa<145Mpa 安全。 φx—压杆稳定系数。λx=l/i=20.6,属c类,查表得φx=0.962 βmx—等效弯矩系数,杆件受匀布荷载,取βmx=1
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NEx—欧拉临界力。NEx=π2EA/λx2=21327kN 内侧弦杆压杆稳定验算:
1、4号杆轴力N =-195.72 kN ,l=70cm
λx=l/i=70/6.81=10.3 属c类,查表得φx=0.992 ?=N/φxA=44.32 MPa<140Mpa
3号杆轴力N =117.432 kN ,l=140cm ?=N/A=26.38 MPa<140Mpa 腹杆压杆稳定验算
12、13、18、19号杆采用等边角钢∠110*110*10,A=21.261cm2, i=3.38cm, N=262.586Kn,按压杆稳定进行验算。
λx=l/i=155/3.38=45.9 属b类,查表得φx=0.874 ?=N/φxA=141.31 MPa≈140Mpa 满足要求
中间腹杆14、15、16、17采用∠90*56*8不等边角钢,A=11.183cm2, i=1.56cm, N=87.529Kn,按压杆稳定进行验算。
λx=l0/i=155/1.56=99.4 属b类,查表得φx=0.558 ?=N/φxA=140.26 MPa=140Mpa 满足要求 (4)圆端段桁架验算
直线段弦杆采用钢环板,钢板截面尺寸300*10mm,环板与壁板组合截面示意图如下:
截面几何性质计算: A=A1+A2=30+19.2=49.2 cm2
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t0= (30*15+19.2*30.4)/49.2=21 cm
I1= 1*30*30*30/12+30*(21-15)*( 21-15)=3330 cm4
I2=24*0.8*0.8*0.8/12+19.2*(30.4-21)*(30.4-21) =1698 cm4 I=I1+I2=5028 cm4
W=I/y=5028/21=239.43 cm3
S*=24*0.8*(30.4-21)+1*(30-21)2/2=225.48cm3 i=√I/A =10.1cm 根据圆弧端桁架弦杆截面几何性质看出,该杆件承载能力强于直线段弦杆,且各弦杆计算内力小于直线段弦杆,因此不需验算。
圆弧端桁架腹杆与面与直线段腹杆截面相同,且各对应腹杆内力小于直线段腹杆,因此不需验算。 4.1.2.5箱柱验算
箱柱由翼板、腹板、水平环和板肋组成。其中翼板厚25mm,腹板厚18mm,水平环板厚10mm。箱柱承受三部分荷载:水平桁架传来集中力、箱柱自身承受的静水压力(三角形分布)和流水压力(均布荷载),经分析取最不利的直线段箱柱进行验算。
(1) 箱柱荷载及内力计算
集中荷载:钢围堰箱柱中心最大间距为6.75m,箱柱间桁架计算长度为L=5.6m,各层水平桁架传来集中力为Fi=qiL。详见下表
各层水平桁架传来集中荷载计算表
第i层 1 2 3 4 5 6 7
qi 90.68 120.18 116.84 111.84 105.43 97.19 90.64 L Fi 第i层 8 9 10 11 12 13 qi 80.34 64.18 42.26 21.18 9.47 2.92 L Fi 5.60 507.82 5.60 673.03 5.60 654.32 5.60 626.28 5.60 590.39 5.60 544.24 5.60 449.89 5.60 359.41 5.60 236.67 5.60 118.59 5.60 5.60 53.06 16.36 5.60 507.57 18
最大静水压力: Q静=P静B=138.5*1.15=159.3 kN/m 流水压力:Q流=P流′B=1.843*1.15= 2.12 kN/m 风荷载:Q风=WB=0.64×1.15=0.74 kN/m
封底混凝土及侧壁内混凝土浇筑后,刚箱底部封底混凝土以下可作为固定端,围堰顶部内支撑作为刚箱的上支点,受力简图如下:
Q风F13F12F11F10F9F8F7F6F5F4F3F2F1Q静Q流
(2)箱柱截面参数计算
翼板:I1=(150*2.53/12+150*2.5*(75+1.25)2)*2=4360938 cm4 翼板板肋:I2=(62.83+9.867*(75-5.27)2)*4=192156 cm4
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腹板:I3=2*1.8*1503/12=1012500 cm4
腹板肋:I4=(18.85+9.867*(30-1.25)2)*4=32698 cm4 截面惯性矩:I=I1+I2+I3+I4=5598292 cm4=0.056 m4 弯曲截面模量:W=I/t=0.056/0.775=0.0723m3 截面静矩:
S*=150*2.5*76.25+9.867*(75-5.27)*2+9.867*(30-1.25)*2 +2*75*1.8*75/2=40662 cm3=0.0407 m3 (3)强度验算
?=M/W=8658.07/0.0723/1000=119.75 MPa<145 MPa
σ=QS*/(Ib)=4405*0.0407 /(0.056*0.036*1000)=88.93 Mpa<85 Mpa 考虑枯水期抽水因此满足强度要求。 4.1.2.6内支撑验算
(1)荷载及内力计算
内支撑选用ф1000×10mm钢管。根据箱柱荷载及内力计算得知内支撑承受箱柱上支点传来压力F=1765.72kN。考虑内支撑需承受一定的施工荷载,因此内支撑按压弯杆件验算。假定施工荷载P=2.5kPa,则均布荷载为:
q=2.5*6.25=15.63 kN/m 计算简图:
q=15.63KN/mFF
杆端弯矩:M=-552.73 kN-m 杆端剪力:Q= -160.99 kN
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