厂房机墩结构计算.xls

水电站机墩结构计算（一）计算原理、内容及相关假定机墩为立式水轮机的支承结构，其底部固结在水轮机层大体积混凝土或蜗壳顶板上，上部与风罩或发电机层楼板相连接。上部荷载通过机墩传递到基础上。机墩必须进行静力计算和动力计算。静力计算根据短路时荷载组合，求出机墩截面内力，作为配筋依据。动力计算则分别根据正常运行、短路时和飞逸时的三种荷载组合情况，验算机墩共振、振幅、和动力系数，以保证结构的刚度和抗振条件。该机墩的形式为圆筒式，结构简图如图所示。在静力计算中，假定圆筒或立柱的底部均为固定端，不考虑蜗壳顶板变形影响；在动力计算中则计入顶板变形影响。机墩顶部均假设为自由端，不考虑楼板刚度的作用，除分离式连接外，楼板荷载都传递到机墩顶部。作用于圆筒式机墩的楼板荷载、风罩自重及机组荷载均假定均布在机墩顶部，但必须根据各荷载世纪作用位置化算为相当圆筒中心圆周的荷载。荷载组合（1）基本组合：正常运行时：垂直横荷载+垂直集中荷载+正常扭矩+水平离心力（2）特殊组合：短路时：垂直横荷载+垂直集中荷载+正常扭矩+短路扭矩+水平离心力飞逸时：垂直横荷载+垂直集中荷载+水平离心力(二）荷载及其他基本资料1发电机部分发电机的出力N=30000000w发电机转子连轴重230000N发电机定子重106000N上支架重68000N下支架重17200N机组正常转速n=273r/min功率因素cosφ=0.8发电机暂时电流χ暂0.24375发电时间因数Ta0.279s励磁机转子重29000N励磁机定子及其附属设备重47000N2水轮机部分水轮机转轮连轴重21200N轴向水推力V3151000N水轮机飞逸转速np=600r/min水轮机导叶叶片数16水轮机转轮叶片数15上面两数的最大公约数c1转动部分偏心矩e0.0005m3蜗壳部分蜗壳顶板计算跨度la2m蜗壳顶板厚度t0.65m蜗壳顶板中心到机组中心的距离ra2.45m蜗壳顶板上的单位力到机组中心的距离r01.95m4钢筋混凝土的材料特性机墩混凝土C15[σ拉]=1200000[σ压]=1.00E+07钢筋混凝土容重γb=24000N/m3混凝土泊松比μ=0.166666667混凝土弹性模量E压2.30E+10N/m2混凝土弹性模量E弯1.45E+10N/m25荷载楼板传递到风罩的荷载p5=10400N22886.914716相关系数动力系数η=1.5材料疲劳系数c0=2（三）机墩形式及结构尺寸该机墩为圆筒式机墩，其结构形式如图所示。其中各尺寸数值见下列数据（单位：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典型机墩图（四）静力计算1在垂直荷载作用下的内力计算（法向应力的计算）计算机墩的法向应力，并由此来进行机墩竖向钢筋的配置。（1）荷载计算1）垂直荷载(取单宽圆筒计算)风罩自重p1=1×0.3×1.3×24000=9360N圆筒自重p2=1×(0.82-(2.5-1.45-1))×0.45×24000=8316Np3=0.5×(1.75-1.3+1.75+0.35-1.3)×(2.5+0.3-1.45-1)×24000=5250Np4=1×2.15×1×24000=51600N发电机层楼板荷载p5p5=10400N发电机固定部分重量V1=68000+106000+47000=221000N发电机固定部分荷载p6=V1/(2πr6)=16950.9602N2)垂直动荷载机组转动部分重量V2=230000+21200+29000=280200N机组转动部分荷载p7=V2/2πr6=21491.66991轴向水平推力V3传递来的荷载p8=V3/2πr6=11581.87779N3）各荷载作用点位置r1=2.65me1=0.7mr2=2.065me2=0.115mr3=2.608666667me3=0.658666667m短边长边高度r4=1.95me4=0m0.450.80.35r5=2.65me5=0.7mr6=2.075me6=0.125m4)转化为相当于单宽圆筒周长上的荷载p1'=12720Np2'=8806.430769Np3'=7023.333333Np4'=51600Np5'=14133.33333Np6'=18037.56022Np7'=22869.34105Np8'=12324.30585N(2)内力计算1）计算模式选择β=0.935846012π/β=3.356954685>H=2.15+0.45=2.6固机墩应按照上端自由、下端固定的偏心受压单宽，圆筒柱计算内力。2)最大内力发生在底面截面。计算最大纵向力和最大弯矩N=p1'+p2'+p3'+p4'+p5'+p6'+C0ηp7'+C0ηp8'