调压井结构计算zsg

一、 调压 井结 构计 算参 数
调压井基 （一） 本尺寸
调压井底 部高程 调压井顶 部高程 调压井内 半径rn
调压井阻 抗孔半径
rz
调压井高 度 调压井水 （二） 位 正常运行 水位（= 水库正常 水位-隧 洞水头损 失） 最高涌浪 水位 最低涌浪 水位 （三） 岩石特性 岩石单位 弹性抗力 系数(762 ～768) 井筒岩石 弹性抗力 系数(762 ～768) 底板岩石 弹性抗力 系数(762 ～768) 岩石单位 弹性抗力 系数(768 ～780)
井壁圆筒 底端的定 端力矩、 （一 定端剪力 ） 和形常数
井壁圆筒 底端的定 端力矩、 1、 定端剪力
圆筒定端 力矩
M1F
ξHRt1 121 2
Et1
Et1 K1R2
1
1 H
ξH 3 2
•
1
H2
1
1 H
（kN· = 1101.522 m/m)
圆筒定端 剪力
V1F
ξRt1 121 2
Et1 2H 1 -ξH2 • 1 2H 1
0.167
0
E 2.55E+07
D1(Dr) 4.8E+06
β(beta)
Et 1
0.4014753 3.3E+07
K1R2
βH
1-μ2
M1F
V1F
S1
0 15.3
0.97 1101.522 -915.488 3856221.1
2、圆筒S1抗 2D1
挠劲度S1
= 3856221.1
底板定端 力矩和形 常数（阻 抗式调压 （二 井按环形 ） 板计算） 《水利水 电工程地 下建筑物 设计手册 》（1993 年第一版 四卅科学 技术出版 社）P303
0.61
α2= 1-α1=
0.39
3、修正力 矩和剪力
圆筒底端 ΔM1= 1 M A
底板外缘 ΔM2= 2 MA
圆筒底端 ΔV=-β. 修正剪力 ΔM1= 4、灌浆压 力
不计
-32.954 kN.m/m 21.193 kN.m/m
13.2302 kN/m
（四 ）圆 筒实 际力 矩及 剪力 、箍 应力 （M 、V、 T）
1 0.4014753 0.87767 0.354551 0.61611 0.261559
1.5 0.6022129 0.761464 0.1410705 0.45127 0.310197
2 0.8029505 0.633477 -0.01112 0.31118 0.322299
2.5 1.0036882 0.506044 -0.112253 0.1969 0.309149
a/b=
(取μ 0.15 =0.2)
系数表
（三 ）求 修正 力矩 和剪 力
计算点r
r/b
查表4-5-2 得径向力矩
系数Mr
查表4-52得切向 力矩系数
MθБайду номын сангаас
查表4-5-4 得均荷、 外缘固定 下内缘剪 力系数Vr
外缘抗劲 度系数S
查表4-5-3 得承受外 缘分配力 矩后的系
数Mr
查表4-5-3 得承受外 缘分配力 矩后的系
Et1 K1R2
2 H2
= -915.488 （kN/m)
式中：
1
Et1 4R
K1R 2 D1
2
4
= 0.401475
（4-5-3） （4-5-4）
ξ (epclon)
-10
圆筒定端 力矩（kN M1F — ·m/m)； 圆筒定端 剪力 V1F — （kN/m)； 外水压力 折减系数 （KN/m3) -ξ — ； 圆筒高度 H — （m)； 至衬砌中 线的调压 井半径 R — （m)； 井筒（衬 砌）厚度 t 1 — （m）；
数Mθ
查表4-54得外缘 受弯矩下 内缘剪力 系数Vr
7.5
1.00
-0.049 -0.0098
6.5
0.87
-0.0216 -0.0006
5.5
0.73
0.0169 0.0086
4.5
0.60
0.0269 0.008
3.5
0.47
0.0293 0.0031
2.5
0.33
0.0002 -0.0177
9 3.6132774 -0.03627 -0.011767 -0.024 -0.01225
S1= 3856221.1 kN.m/m MFa= 50.07222 kN.m/m MFb= 1047.4 kN.m/m Sb= 2479973.6 kN.m/m
1 、不平 衡力矩 （筒底及 外缘刚接 处）
Ma
M bF
M
F 1
54.146892 kN.m/m
2、修正系
数
S1
α1= S1 Sb =
c c c c c c c c 3 3 / 3 3 3 3 3 3 / / / / / / / z z z z z z z z 3 ' 3 3 3 3 3 3 ' ' 3 ' a b l a b b a a l b l l l l l l c c c c c c c c 4 / 4 4 4 4 / 4 4 / 4 / / / / / z z z z z z z z 4 ' 4 ' 4 4 4 4 4 ' 4 ' a b l b b a a a l b l l l l l l
衬砌混凝 土泊松 μ — 比； 衬砌混凝 土弹性模 量 （kN/m2） E —； 围岩弹性 抗力系数 （kN/m3） K 1 —； 井壁挠曲 刚度（kN ·m）， D1=Et13/ （12（1D1 — μ2））。
列表计 算：
H
R (Rt)
38
8.15
t 1(t) 1.3
取0
μ(miu) K1(Ka)
0 kN/m3 1.7E+05 kN/m3
取井筒 的0.75 倍
2.68 kN/m3
0.31
1.3 m 1.3 m 25 kN/m3
C20， 2.55E+07 kN/m2
C20， 2.55E+07 kN/m3
0.167
10 kN/m3
-10
二、 井内 无 水， 齐顶 外水 压力 下的 荷载
计算 假
力分布
表
0.332
1 0.9 0.663 0.51 0.323 -0.28 -1.094
b= 7.5
计算点r 7.5
Mr 1047.4
Mθ
内缘Vr 外缘Sb
209.5
2479974
6.5
346.8
9.6
5.5
-194.3 -98.9
4.5
-207.0 -61.6
3.5
-136.4 -14.4
2.5
-0.5 42.0
1.1
0.15
-0.1089 -0.0218 0.993
根据上
表，相应
定端径向
力矩、定
端切向力
矩及定端
剪力值见
下表：
内外缘固
定受均布
荷载下的 ① 力矩分
布：M=系
数Mr×qr2
内缘剪
②
力：V=表 中系数×
pr
外缘抗劲
度系
③ 数:S=表 中系数×
Et3/b
q= -380
p= -380
由荷载
引起的
底板应
0 1 0 1 0 0
0.451 0.363 0.157 0.035
-0.1 -0.484 -0.319
9.86
由以上计 算得出:
圆筒定端 力矩
圆筒定端 剪力
圆筒抗挠 劲度
底板定端 内缘力矩
底板定端 外缘力矩
底板外缘 抗挠劲度
M1F = 1101.5219 kN.m/m V1F = -915.4884 kN/m
7 2.8103269 -0.03734 -0.076488 -0.0569 0.019575
7.5 3.0110645 -0.04241 -0.055229 -0.0488 0.006409
8 3.2118022 -0.04301 -0.037359 -0.0402 -0.00283
8.5 3.4125398 -0.04058 -0.022934 -0.0318 -0.00882
c c c c c c c c 2 2 / 2 2 / 2 2 2 2 / / / / / / z z z z z z z z 2 ' 2 2 ' ' 2 2 2 2 2 '
a b a l b b b a a l l l l l l l
1、底端实 际力矩和 剪力
M0=M1F+Δ
M1=
V0=V1F+Δ
V= 2、圆筒沿 程各点的 力矩、剪 力、坡度 和变位分 布 不计围岩 弹性抗力 影响，岩 石弹性抗 力系数取0 。 《水利水 电工程地 下建筑物 设计手册 》（1993 年第一版 四卅科学 技术出版 社）P259
1068.568 kN.m/m -902.2582 kN/m
1.1 50.07222 10.0236 -415.074
c c c c c c c c 1 1 1 1 1 1 1 1 / / / / / / / /
z z z z z z z z 1 1 1 1 1 ' 1 1 ' 1 ' '
a a b l b b l b a a l l l l l l
3 1.2044258 0.387383 -0.172543 0.10742 0.279963
3.5 1.4051634 0.282418 -0.201521 0.04045 0.241969
4 1.6059011 0.193541 -0.207629 -0.007 0.200585
4.5 1.8066387 0.121291 -0.198028 -0.0384 0.15966
岩石容重 岩石泊松 比 （四） 混凝土 井衬砌厚 度 底板厚度
容重
井筒弹性 模量
底板弹性 模量 泊松比 （五） 其它
水容重 外水压力 折减系数 ξ 计算参考 资料和依 (六） 据
《水利水 电工程地 下建筑物 设计手册 》（1993 年第一版 四卅科学 技术出版 社） 《水工隧 洞和调压 室（调压 室部分） 》（水工 建筑物设 计丛书 潘家铮主 编） 《水工设 计手册 （水电站 建筑物》 （水利电 站出版 社） 《水电站 调压室设 计规范》 DL/T5058 —1996 《水工混 凝土结构 设计规范 》SL/T191 —96
t1 1.3
μ
K1
E
D1
K
0.167 0.0E+00 2.55E+07 4.80E+06 499078
圆筒沿程 分布弯矩 、剪力、 坡度和变 位、箍应
力计算
x
βx φ （βx） ψ（βx） θ（βx） ζ（βx）
0
0
1
1
1
0
0.5 0.2007376 0.964827 0.6385707 0.8017 0.163128
5 2.0073763 0.064935 -0.178545 -0.0568 0.12174
5.5 2.208114 0.022933 -0.153732 -0.0654 0.088332
6 2.4088516 -0.00669 -0.126988 -0.0668 0.060147
6.5 2.6095892 -0.02608 -0.100714 -0.0634 0.037317
面）的距
离，以向 上为正 x — （m）。
其它符号 意义同前 。
圆筒的箍 应力
T Et1 y R
(762 ~ 5.0E+05 768)
(768 ~ 5.0E+05 780)
762～800 @ 高程
T Et1 y R
β
ξ
H
0.401
-10
38
p -380
M0 1068.6
V0 -902.3
R 8.15
圆筒沿程
各点的力
矩、剪力
、坡度和
变位分布
按如下公
式计算
Mx
M 0x
V0
x
Vx 2M 0 xV0 x
dy dx
K
1 2 2 D1
2M 0
x V0
x
y
p K
1 2 3D1
M0 xV0x
x ex cos x sin x
x ex sin x x ex cos x sin x
x ex cos x
调压 井结 构计
算 （齐 顶外 水压 力， 井内
无 水）
762 m 800 m 7.5 m
1.1 m 38 m
781.5 m 799.3 m
765 m
0 kN/m3
0 kN/m3 2.11E+05 kN/m3
取井筒 的0.75 倍
0 kN/m3
井筒岩石 弹性抗力 系数(768 ～780) 底板岩石 弹性抗力 系数(768 ～780) 780m高程 以上，则 不考虑性 抗力系数
式中：
圆筒各点 力矩（kN
Mx — ·m/m)； 圆筒各点
剪力 （kN/m) Vx — ； 圆筒各点 转动角或
坡度
（rad） dy/dx— ；
圆筒各点
变位 y — （m）；
折算地基
抗力系数
（kN/m3）
，
=Et1/R2+K K — 1=
外水压力 强度（取 负值，
p — kN/m2)；
圆筒各点
距筒底 （底板表