秦岭终南山特长公路隧道1

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：①=o.5 KN/ ；（根据《建筑荷载规范》选取） o / m 2地基承载力：b o = 200 KPa ； II类围岩，设计地震烈度7度； 混凝土标号： C30;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 尸23kn/3-m 3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T = 0.56 + 0.4 x 10 -3 H D其中：D -塔筒外圈直径；H - 塔的总高度（含地基段 ）；H = 51 .85 m计算D的加权平均值为：8.27 mT = 0.69 s根据《高耸结构设计规范》计算：基本风压：①=0.5 KN/ ；o / m 2计算公式：①=b卩卩卩①zszr0p = 1 + £ • £ - £ z 1 2卩-重现期调整系数，对一r卩-z高处的风压高度变化系z式中：卩-风荷载体型系数，查表s£ - 风压脉动和风压高度变1£ - 振型、结构外型的影响2相关参数选取：卩=1.1;卩=3.12;卩=0.5;r z s£ = 0.55;£ = 1.29;1另外考虑基本风压增大 具体计算数据见下表 1.1(3.2.1)(3.2.8 )般高耸结构可采用 1.1，数，查表 3.2.5；3.2.6化等的影响系数，查表 3.2.8-2系数，查表 3.2.8-3。

系数取为 1.3；单位（KN/ ）/ m表 1.1 风荷载计算计算 结果风塔咼度(m)3.957.911.8515.819.7523.727.6531.635.5539.5Z/H0.10.20.30.40.50.60.70.80.91B z1.711.631.551.471.381.31.221.141.081.02W K1.021.081.141.221.31.381.641.731.821.91DO&6&6&6&6&4&4&4&2&2&2W Kk9.8610.110.6911.4312.1612.6513.4314.2114.9215.66注：表中的 ® — w • D = pyyy® • DKh 0 z s z r 0 0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丄：(不考虑基底倾斜的影响)rc根据计算b < 0.5，故采用下式计算：R2（H - h ）（ \3Hq = i q - q + q0 n n式中： 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 n重力；q0整个塔筒的平均线分布重力；q（H 一 h ）2i2q（H1 一H + 2 h （ M a A ti + T3 I 0.25 E I dc—h ）2 H + 2 h 1i t~2 3 0.25E I式中：q ——离塔筒顶二仝处的折算重力;3H——塔筒高度；h 计算截面i的高度；ia ——钢筋混凝土的线膨胀系数 ;TAt ——日照温差;d ——高度为0.4H的塔筒外径；1 M + A Mr 0.25 E Icc（2）计算i截面的 AMiAMiq（H 一 h ）2r2H + 2 h （ 1 L — +3 I rc故:根据上式计算有:A M = 0.1846 KN - mWA M = 131.57 KN ・ mT3）现用方法（二）检算:计算公式见下式:A M =才 G （u - u ）i J j ij 二 i + 1式中：G - j质点的重力,（考虑竖向地震影响时j应包括竖向地震作用） ；u ,u - i, j质点的最终水平位移， 计算时包括日照温差ij和基础倾斜的影响；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 水平位移计算数据计算结果塔咼度（m）03.957.911.8515.819.7523.727.6531.635.5539.5Mi(KN.m)1015984586844527839802810182810454281190I (m4)235.9121.3121.397.297.297.297.274.774.774.774.7E(GPa)3131313131313131313131按《结构力学》的图乘法，计算塔顶的水平位移有：As = 0.001269 m （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：AMt = 131 -57K -m .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）1M = E t2 a A tT 10 c T其中： E = 31 x 10 9 Pa ; A t = 20 °C; t = 0.49 m; a = 1 x 10 - 5 ；cT计算得：M = 148.9KN - mT8. 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：q = 0.6ba y -10 -3a 2y = 9 KN/ ;b = 20mm （按最大裹冰厚度选取 ）；/ m3a — —截面影响系数；2具体计算见下表 1.3：表 1.3 裹冰荷载计算数据截面编号截面位置高度（m）a2q (KPa)aQ (KN)aI1.50.150.01620.358II7.50.750.0810.865III23.51.250.1351.407W39.51.450.1576.152根据上表计算结果有：Q = X 4 Q = 8.782 KN ; 总 i =1 i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:T1Tg有= 0 .69 s ;=0.45 s < 0.5s（T查表《高耸结构设计手g=0.08 s,再计算有：册》）amax/ T 、gTV 1丿0.9•amax= 0 .055由公式： V1XM9i 1iIX M 9 2i 1i1M - - 各段塔筒的线重力；（ i9 - - 第一振型系数；1i第一振型的地震力公式h - - 各分段长度；i本计算划分为5段进行计算）F=a V 9 (M1 1 1i i然后由公式:M = F x Hii iH --各F到计算截面的距离;i ii在此,计算截面为塔与地平面相交的截面，计算结果为：M=8460.5KN.m.（具体 计算过程略）.10. 荷载组合计算（1） G+T+W （即:考虑自重荷载G、温度作用T、风荷载W;其中：可变荷载T 起主要作用）分项系数选取为：丫 = 1.0；y = 1.0；y = 0.25 ；GTW计算有:M=2800KN.m;（2） G+T+W （即:考虑自重荷载G、温度作用T、风荷载W;其中：可变荷载W 起主要作用）分项系数选取为：y = 1.0；y = 0.25;y = 1.0 ；G T W计算有:M=10229KN.m;（3） G+T+W+E （即:考虑自重荷载G、温度作用T、风荷载W、地震荷载E;其中： 震荷载 E 起主要作用）分项系数选取为：y = 1.2;y = 0.25;y = 0.25;y = 1.3;G T W E计算有： M=13608.5KN.m;故, 从计算结果可知：地震荷载组合为最不利情况.。