(完整版)秦岭终南山特长公路隧道1_竖井风塔计算

秦岭终南山特长公路隧道1#竖井风塔计算结果

1.计算资料

风塔内径：7.4m

风塔地面高度：39.5 m ；地下部分：12.35m 基本风压：2

05.0m KN

=ϖ；（根据《建筑荷载规范》选取）

地基承载力：KPa 2000=σ； Ⅱ类围岩，设计地震烈度7度; 混凝土标号：C30;

2.计算原则及目的

原则：本设计中，荷载按《高耸结构设计规范》，参考1#竖井风塔设计图，算时考虑自重荷载、风荷载、裹冰荷载、温度作用的影响；因为设计的地震烈度7度，故考虑地震影响，根据《高耸结构设计手册》的相关规定，只考虑水平地震作用，而且根据《高耸结构规范》的要求，考虑荷载组合，找出最不利组合。

3.自重荷载计算

因为塔断面为阶梯状变截面，故采用分段计算结构自重： 混凝土的容重γ＝233

m KN

；

计算得：G =21971(KN)；

4.自振周期计算

根据《建筑结构荷载规范》的规定计算：

s

m D m

H H D D H T 69.027.885.51104.056.023Ｔ＝的加权平均值为：计算）；

塔的总高度（含地基段塔筒外圈直径；其中：∴=--⨯+=-Θ

5.风荷载计算

根据《高耸结构设计规范》计算：

基本风压：2

05.0m KN

=ϖ；

计算公式：0ωμμμβϖr z s z = (3.2.1) 211εεξβ⋅⋅+=z (3.2.8 )

式中：。

系数，查表振型、结构外型的影响；

化等的影响系数，查表风压脉动和风压高度变风荷载体型系数，查表

；

数，查表高处的风压高度变化系般高耸结构可采用重现期调整系数，对一38.2.328.2.36.2.35.2.31.121-------εεμμμs z r Z ，

相关参数选取：

；

系数取为另外考虑基本风压增大3.1;

29.1;55.0;5.0;12.3;1.11=====ξεμμμs z r

具体计算数据见下表1.1：

表1.1 风荷载计算

注：表中的Kh ω＝000D D r z s z ⋅=⋅ωμμμβϖ，单位（m

KN

）；

根据上表计算的塔底（即与地面相交截面）的剪力：Ｖ＝482.73KN ；

6.计算附加弯矩

具体按《高耸结构规范》附录四： 圆筒形塔的附加弯矩计算 计算步骤简介：

（1）计算承载能力极限状态的

c

r 1

：（不考虑基底倾斜的影响） 根据计算

5.00

≤R

e ，故采用下式计算：

()()n n i q q q H

h H q +--=

032 式中：n q ——塔筒顶部的线分布重力，可取塔筒顶部一节的平均线分布重力；

0q ——整个塔筒的平均线分布重力；

()I E h H h H q d t I E M h H h H q M c i i T c i i 25.01322125.0322)(2

2+--

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=∆α 式中：q ——离塔筒顶

3

i

h H -处的折算重力； H ——塔筒高度；

i h ——计算截面i 的高度； T α——钢筋混凝土的线膨胀系数; t ∆——日照温差;

d ——高度为0.4H 的塔筒外径;

I

E M M r c c 25.01∆+= （2）计算i 截面的i M ∆

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++-=

∆d t r h H h H q M T c i i i α13

22

)(2

故:根据上式计算有:

m

KN M m KN M T W ⋅=∆⋅=∆57.1311846.0

（3）现用方法（二）检算:

计算公式见下式:

和基础倾斜的影响；

计算时包括日照温差

质点的最终水平位移，；应包括竖向地震作用）考虑竖向地震影响时质点的重力式中：j i u u j G u u G

M j i j n

i j i j J

i ,,(,)

(1

---=

∆∑+=

故根据结构力学相关方法计算水平位移， 具体数据见下表1.2：

表1.2 水平位移计算数据

按《结构力学》的图乘法，计算塔顶的水平位移有： m s 001269.0=∆ （具体计算步骤略） 结论：

塔在自重荷载与风荷载的共同作用下，塔顶的水平位移是最大的位移值，而其只有0.001269m ，两种算法结果吻合,所以可以忽略风荷载产生的水平位移而产生的附加弯矩的影响。

故，计算附加弯矩为温度变化影响: m KN M T ⋅=∆57.131.

7.温度应力计算

根据《高耸结构设计规范》规定,在进行温度应力检算时,除烟囱之外的其他钢筋混凝土塔筒的内外温差都很小,故按下式近似方法计算(即:温度弯矩法)

m

KN M m t C t Pa E t t E M T T c T c T ⋅=⨯==︒=∆⨯=∆=

-9.148;101;49.0;20;103110

1

592计算得：其中：αα

8.裹冰荷载计算

主要考虑梯形截面变化处及顶面的荷载：

计算公式：

—截面影响系数；

—；按最大裹冰厚度选取23

3

2)(20;9106.0αγγαmm b m KN

b q a ==⋅=- 具体计算见下表1.3：

表1.3 裹冰荷载计算数据

根据上表计算结果有：

∑===4

1;782.8i i KN Q Q 总

故，在计算荷载组合时忽略裹冰荷载。

9.地震荷载计算

设防烈度为7度,Ⅱ类场地(根据《建筑抗震设计规范》),在计算中主要考虑第一振型的影响:

()

各分段长度；：第一振型的地震力公式第一振型系数；

段进行计算）

本计算划分为各段塔筒的线重力；（由公式：再计算有：

有：册》查表《高耸结构设计手--⨯=----=

=⋅⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛==<==∑∑i

i

i i ii i i i i

i

i

g

g g h h M V F M M

M

V T T s T s s T s T 11115

1

2

15

1

11max 9

.01

1max 15;

055

.0,08.0)(5.045.0;

69.0ϕαϕϕϕααα