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2 0 1 7牟2
月
SHANXI ARCHITECTURE
山 西建筑
Vol. 43 No. 5 Feb. 2017
文章编号：1009-6825 (2017) 05-0256-03
水工管道支墩稳定分析程序开发
何姜江饶俊勇
(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川成都610021)
摘要
:介绍了水工管道支墩的类型，研究了支墩稳定计算的方法与原理，并基于VB语言，编制了支墩稳定计算程序，实现了支
文献标识码:A
行精细化设计，确保结构安全、节约工程造价。
通过对水工管道支墩的算法进行研究，编制支墩稳定分析计 算程序，以便能够根据支墩的不同类型、不同受力和稳定要求，快
速计算出支墩的尺寸大小，做到计算快捷、方便，支墩尺寸合理, 结构安全可靠、工程投资较省，可为可研、初步设计提供比较准确 的工程量，为施工图设计提供技术保证;可提高设计效率、及时满 足现场的施工进度需要，可产生积极的影响和获得良好的社会、 经济效益。
墩稳定计算自动化，提高了水工管道支墩的设计效率，获得了良好的社会和经济效益。
关键词:水工管道，支墩,稳定计算原理，计算程序
中图分类号:TP311.1
〇引言
PCCP管道需要在接口的地方设置受力支墩;另外，厂外补给水管
为了节约工程投资，很多电厂均采用了 PCCP循环水管，而
以及部分电厂技改项目涉及的灰管线也有管道受力支墩。在上
述管道受力支墩中尤其以PCCP循环水管的支墩受力最大，支墩 类型较多，稳定分析计算最繁杂，单个支墩的混凝土方量较大。根 据收集的工程数据，每个循环水管支墩的混凝土用量约500 m3 ~ 重复计算工作量较大，造成设计效率较低，支墩尺寸不够合理，工 程投资不够经济。因此，有必要对电厂涉及到的水工管道支墩进
800 m3。在支墩设计中，需要不断调整支墩尺寸，试算支墩稳定，
1计算原理
1 . 1 技术路线
同时进行，即常规部分用绘图输人进行定义和绘制，复杂或异形 部分采取在单构件中平法输人法。
|.630 t
金
12@200
0
\"
3结语
运用广联达GGJ2013钢筋算量软件对零星节点图形进行编
2.3绘图输入与单构件输入结合使用
在绘制零星构件时，还可以考虑综合以上两种输人方法
Zhao Jie Ping Qinyan
{Economics and Management School, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China)Abstract ： This paper introduced the diversity and particularity of sporadic node shape in reinforcement quantities calculation, by means of Glodon reinforcement calculation software, from the drawing input method, single component input method, drawing and single component combination use three aspects, discussed the drawing ways of sporadic nodes in actual process, in order to ensure the accuracy of calculation of reinforcement quantities calculation.Key words： sporadic node, reinforcement calculation, drawing input method, single component input method
收稿日期=2016-12-07
作者简介:何姜江（1984-)，男，硕士，高级工程师
The drawing ways of sporadic node in Glodon reinforcement calculation software^
OOSIHOIXO-辑和钢筋输人大大节省了计算时间，能有效避免该部分钢筋的 遗漏，从而提高预算的准确性，本文就零星节点绘制与钢筋编
200
280x9=2 520
200
辑方法做了简单的介绍，具体细节还需在实际运用中加以 提炼。
TB-4(1：30)参考文献：
[1]
[2] 赵[3] [4] [5]
社，2012.
土木在线•建筑工程节点600例[M].北京：化学工业出版
杰，刘芳.工程管理综合实训教程[M].北京：北京交
通大学出版社,2013.
陈国平，王旭峰，施永雷.浅谈复杂几何形状构件的钢筋算 吴贤国•土木工程施工[M].北京：中国建筑工业出版社， 牟一杰.如何在GGJ中绘制零星构件[M].北京：广联达股
量应用[J] •建筑,2009(16) :52-53.
2010.
份有限公司，2013.
第43卷第5期2 0 1 7年2月
何姜江等:水工管道支墩稳定分析程序开发
• 257 •
根据水工管道支墩的几何参数、作用力及地基特性,采用理 论力学算法进行力的分解，进行稳定计算，并判断稳定计算结果 Pa = + F2X= f\\Y + F2Y〇计算中正、负号规定：
是否满足规范要求，最后输出计算结果，生成计算书。
1.2支墩类型及计算简图
根据我院已有工程，结合支墩受力特性，常见支墩可分为凹 型和凸型两大类，每大类各三种型式，共六种型式，见图1，其中
I
型为凹型，iv~v[型为凸型。
a)I
型支墩
b)II型支墩
c)ni型支墩
d)F
型支壞
e)V型支墩
f)VI型支墩
图1
支墩类型简图
计算简图见图2,图3,根据支墩的特点和受力特性，采用理论 力学和土力学等理论，推导支墩稳定分析计算原理，如下：
a)l—1
管中心标高
r
I
j.
支墩顶面设 ^1 1
设计地面标高
L
TV1
L丨
D
________1
b )2—2
图3
支墩剖面图
将空间力投影到灯平面，iv =&，&' =&〇〇啦 空间力的竖向分力:Fiz =0，心=尸2^咕。
将平面力分解到x，r轴线方向：
Flx = Flrcos(a/2) ,FlY = F1,sin(〇/2)；F2X = F2rcos(a/2) ,F2Y = F2,sin(〇/2)；
方向轴线方向合力：
管道力顺灰水流向方向水平力为正，反之为负;/S角在z
轴以上为正，在X轴以下为负'轴正向力为拉力，负向力为 压力。
1.3支墩稳定计算原理
支墩前推力、支墩后推力、管中心标高、设计地面标高、水平
转角、前管段纵向转角、后管段纵向转角等设计数据均水力计算 及管线布置计算。
前管段力分解x
y
=支墩前推力xc〇s(前管段纵向转角）。 前管段力分解z =支墩前推力X sin(前管段纵向转角）。
后管段力分解x
y
=支墩后推力xc〇s(后管段纵向转角）。
后管段力分解Z =支墩后推力X sin(后管段纵向转角）。前管段水平力分解X =前管段力分解X7 x c〇s [水平转角a x
3.141 592 6/(2 x 180) ]〇
前管段水平力分解F =前管段力分解ZF x sin [水平转角a x3.141 592 6/(2 x 180) ]〇
后管段水平力分解X =后管段力分解ZY x cos[水平转角a x
3.141 592 6/(2 x 180) ]〇
后管段水平力分解后管段力分解XF x sin[水平转角a x3.141 592 6/(2 x 180) ]〇
X向合力=前管段水平力分解Z +后管段水平力分解X。F向合力=前管段水平力分解F +后管段水平力分解:F。Z
向合力=前管段力分解Z +后管段力分解Z。
支墩空间尺寸参数：
支墩地上部分高度=管中心标高-设计地面标高。
q
，tf2 ,fl3 乂。根据实际情况调整。
C2 =
& +Z)0 xtanj 水平转角 X3. 141 592 6/(2 x180) | 0
仏=& xsin| 水平转角 x3.141 592 6/(2 x180)1。
fl2 = D。/ 丨 cos 水平转角 x 3.141 592 6/(2 x 180) |。
地下部分平面尺寸：
D =Dt + D2 +2 xD3〇L = 2 x C2 x cos | 7jC平转角 x 3. 141 592 6/(2 x 180) | +
2 x [0。
支墩自重=1 (Q + C2) xZ)。x尽 + Z)x
ixtf2l x24。
水平力臂至基底距离=支墩地上部分高度尽+支墩地下部分高度拓。
支墩稳定计算：
X
向主动土压力=0. 5 x 19 x珀（支墩地下部分高度）x 0.4〇5 9(主动土压力系数）x£»。
X
向被动土压力=0.5x19 x咤（支墩地下部分高度）x 0.739 14(被动土压力系数x0.3) xfl。
F
向主动土压力=〇. 5 x 19 x拭（支墩地下部分高度）x
0.4〇5 9(主动土压力系数）x
i
。
F
向被动土压力=0. 5 x 19 x咤（支墩地下部分高度）x 0.739 14(被动土压力系数x0. 3) xL。
X
向抗滑系数=| (支墩自重-Z向合力）x0. 31/|Z向合力 (取绝对值）+尤向主动土压力向被动土压力丨。
F
向抗滑系数=丨（支墩自重-Z向合力）xO.3!/丨F向合力
(取绝对值）+7向主动土压力-r
向被动土压力丨。
X
向抗倾覆系数=I (支墩自重-Z
向合力）X i/2 + Z向
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第43卷第5期2 0 1 7年2月
山西建筑
地面标高凡:344.200 m;管中心标高見:345.092 m;管水平转角a :5.370°;前管段纵向转角A
被动土压力X支墩地下部分高度/31/|Z向合力（取绝对值）x 水平推力至基底力臂+
X向主动土压力x支墩地下部分高
y向抗倾覆系数=U支墩自重向合力）xfl/2 + r向被 动土压力X支墩地下部分高度/3丨/丨r向合力（取绝对值）x水平 推力至基底力臂+ ^向主动土压力x支墩地下部分高度/3丨。
X向最大基底应力=(支墩自重向合力）/(flxi) + 6 x 向合力（取绝对值）x水平推力至基底力臂+Z向主动土压力x支墩地下部分高度/3 - Z向被动土压力x支墩地下部分高 度/3l/(L2 x£»)。
如果X向最小基底应力小于0,则：
X向最大基底应力=2 x (支墩自重向合力）/丨3 xZ)x (Lx0.5- 向合力（取绝对值）x水平推力至基底力臂+Z向主动土压力x支墩地下部分高度/3 -Z向被动土压力x支墩地下 部分高度/3!/(支墩自重-Z向合力））丨。
X向最小基底应力=(支墩自重-Z向合力）/(£» x I) - 6 x IX向合力（取绝对值）x水平推力至基底力臂+Z向主动土压力 x支墩地下部分高度/3 -Z向被动土压力x支墩地下部分高度/
3\\/(L2 xD)a
度/31。
:-〇.917°;
后管段纵向转角A :〇• 917°。
2) 支墩几何参数：
335 m;支墩地下部分高度尽:1.500 m;地上部分平面尺寸G : 1.435 m;地上部分平面尺寸A) :3. 150 m;
管顶最小尺寸
F
轴增加尺寸:0.000 m;
X轴增加尺寸:0.000 m。
3) 地基土参数：土容重 y:19.000 kN/m3;土内摩擦角<^25.000°;被动土压力折减系数X:0. 300;支墩底部摩擦系数3〇〇;地基承载力P:150. 000 kPa。2.2计算结果
根据拟定算法，程序支墩稳定分析结果如图4所示。
向最大基底应力=(支墩自重向合力）/(Z)xi) + 6 x |；F向合力（取绝对值）x水平推力至基底力臂+ F向主动土压 力x支墩地下部分高度/3 - F向被动土压力x支墩地下部分高 度/3i/(fl2 XL)。
如果X向最小基底应力小于0,则：
^向最大基底应力=2 x (支墩自重向合力）/j3 xL x
向合力（取绝对值）x水平推力至基底力臂+ r向
(DxO.5-
主动土压力x支墩地下部分高度/3 - F向被动土压力x支墩地下 部分高度/3!/(支墩自重-Z向合力））丨。
if向合力（取绝对值）x水平推力至基底力臂+ F向主动土压力
x支墩地下部分高度/3 - F向被动土压力x支墩地下部分高度/ 3丨/(£»2 xi)。
X向最大基底应力+ ^向最大基底应力< 1. 2 x经深度修正
后的地基承载力特征值。
r向最小基底应力=(支墩自重向合力）/(£>xi) -6 x
图4支墩稳定计算程序界面图
3结语
基于VB语言开发了水工管道支墩稳定计算程序，减少了支
墩稳定计算工作量，提高了工作效率，可产生积极的影响和获得 良好的社会、经济效益。
2算例测试
参考文献：
[1]
采用某工程水工管道支墩的设计参数进行稳定计算，计算程 序界面见图4。
2.1 输入数据
1)设计输人数据：
支墩前推力f1:797.9 kN;支墩后推力& : -658.3 kN;
[2] DL/T 5339—2006,火力发电厂水工设计规范[S].
[3] 给水排水工程结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版
社,2007.
[4] 明曰科技.Visual Basic从入门到精通[M].北京：清华大学
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院有限公司，2015.
水工管道支墩稳定分析程序研发[R].成都：西南电力设计
He Jiangjiang Rao Junyong
{Southwest Electric Power Design Institute Co. , hdf China Power Engineering Consulting Group, Chengdu 610021, China)Abstract： Introduces the type of hydraulic pipeline buttress, researchers the method and principle for the buttress stbility calculation. Based on VB, a program is developed to calculation for anchor block stability. The calculation of the stability of the abutment is realized automatically, which improves the design efficiency, obtains good social and economic benefits.Key words ： anchor block, abutment, stability calculation principle, computation program
Development of program for stability calculation of anchor block
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