一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法

技术领域

本发明属于核电工程结构技术领域，具体为一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法。

背景技术

核电设备及模块的吊装作业伴随核岛、常规岛整个建安施工阶段。以往核电项目的常规做法是在大件吊装完成后再进行二次开挖施工地下沟道，或采取临时加固措施，无需在设计阶段考虑大件吊装荷载作用对沟道的影响。为缩短施工周期、降低总承包成本、提供完整的地上施工作业面，塑造建安阶段整齐、有序的现场形象，三代核电——“华龙一号”改变以往堆型施工顺序，首先施工地下沟道，并且一次性施工完成，回填后不再进行二次开挖。

核电地下沟道分布于整个厂区，联系着核岛厂房、汽机厂房及各BOP子项，是各专业物项的安装廊道以及重要厂用水、循环冷却水、废液排放等地下通道，是整个厂区的“血管”，平面和竖向的布置也较为复杂。平面布置上，地下沟道纵横交叉，围绕各建构筑物周圈，布置在厂区道路两侧，与同样围绕整个厂区的大吊车行走路线、吊装站位点、大吊车组装场地不可避免的多处重叠。竖向布置上，沟深最深处约20米且深度不等，沟道相互穿插。

大吊车荷载在沟道设计总荷载中占比较高，所以准确的分析吊车荷载，研究大吊车荷载在土中应力扩散状态，合理进行沟道结构设计，对应保证沟道设计安全、经济，保证大吊车吊装阶段的安全很有必要。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，该方法能够更快速、更准确的计算核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力。

为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：

一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，包括以下步骤：

S1、根据吊车类型、路基箱的摆放方式确定路基箱对地荷载P；

S2、根据路基箱的摆放方式和沟道的埋置深度，按照弹性法确定附加应力系数α；

S3、根据路基箱对地荷载P和附加应力系数α，按照弹性法计算得到沟道顶板处由大件吊装产生的附加应力Q

S4、考虑沟道与土体的相互作用，确定附加应力调整系数α

S5、通过附加应力调整系数α

Q＝Q

进一步，如上所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，步骤S2中依据《建筑地基基础设计规范》中的角点法确定弹性体中的附加应力。

进一步，如上所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，所述角点法确定弹性体中的附加应力的具体方法为：

根据路基箱的摆放宽度b、路基箱在履带下的长度l和沟道的埋置深度z计算l/b及z/b；

根据l/b及z/b的计算结果，按照弹性法通过查询《建筑地基基础设计规范》中给出的《附加应力系数表》确定附加应力系数α。

进一步，如上所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，查询《附加应力系数表》时，l/b按照“条形基础”进行选取。

进一步，如上所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，步骤S3中附加应力Q

Q

其中，P为路基箱对地荷载；α为附加应力系数。

进一步，如上所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，步骤S4中根据沟道顶板的设计壁厚、跨度和埋置深度通过查询《附加应力调整系数表》快速确定所述附加应力调整系数α

进一步，如上所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，采用数值分析方法得到一系列沟道顶板的设计壁厚、跨度和埋置深度与附加应力调整系数的对应关系，从而形成所述《附加应力调整系数表》。

采用本发明所述的核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，具有以下显著的技术效果：

本发明较当前常用的附加应力计算方法，充分考虑土体弹塑性和土结相互作用的影响，从而能够更准确的计算沟道的附加应力；另一方面，针对土结相互作用的几个主要影响因素，编写了附加应力调整系数查询表，通过查表得到附加应力调整系数，从而能够更快速的计算沟道的附加应力。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法流程图；

图2是《建筑地基基础设计规范》中给出的《附加应力系数表》；

图3～4是本发明制定的《附加应力调整系数表》。

具体实施方式

下面结合具体的实施例与说明书附图对本发明进行进一步的描述。

本发明首先计算弹塑性土体对附加应力计算的影响，再计算考虑沟道与土相互作用后附加应力的修正，从而能够更准确的计算沟道内力。

图1示出了本发明实施例提供的一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法流程图，该方法包括以下步骤：

S1、根据吊车类型、路基箱的摆放方式得到路基箱对地荷载P。

路基箱对地荷载P一般由负责吊装的施工单位通过查表给出。

S2、根据路基箱的摆放方式和沟道的埋置深度，按照弹性法确定附加应力系数α。

在核电大吊车荷载作用下，土中塑性变形很小，荷载与变形之间可以近似为线性相关，用弹性理论计算的应力值与实测的地基应力相差不是很大，故可按照弹性法来确定附加应力系数α。

采用《建筑地基基础设计规范》(GB5007)中的角点法求均值弹性体中附加应力系数。具体为：根据路基箱的摆放宽度b(国内核电一般有6m、3m两种情况)、路基箱在履带下的长度l和沟道的埋置深度z计算l/b及z/b；然后根据l/b及z/b的计算结果按照弹性法通过查询《建筑地基基础设计规范》附录K中给出的《附加应力系数表》确定附加应力系数α，《附加应力系数表》详见附图2所示，其中，l/b可按照“条形基础”进行选取。

S3、根据路基箱对地荷载P和附加应力系数α，按照弹性法计算得到沟道顶板处由大件吊装产生的附加应力Q

Q

S4、考虑沟道与土体的相互作用，确定附加应力调整系数α

因沟道刚度与土体刚度相差悬殊，沟道会对土体中应力分布产生影响，仅仅按照弹性体假设会偏于不安全。本发明通过引用附加应力调整系数α

S5、通过附加应力调整系数α

Q＝Q

得到竖向荷载Q后，可将竖向荷载与其他恒活荷载进行组合，进而求解地下沟道的内力。

根据上述核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，下面提供了一个具体的实施例。

该实施例中，沟道的设计壁厚为400mm、跨度为3600mm、埋置深度为3m，路基箱的摆放宽度为3m，对地压强为400kPa。

根据弹性法查表得出α＝0.136，根据附图3查得α

则，沟道顶板处由大件吊装产生的竖向荷载Q为：

Q＝4×400×0.136×1.33＝289.408kPa

本发明提供的一种核电沟道在大吊车荷载作用下的附加应力计算方法，较当前常用的附加应力计算方法，充分考虑土体弹塑性和土结相互作用的影响，从而能够更准确的计算沟道的附加应力；另一方面，针对土结相互作用的几个主要影响因素，编写了附加应力调整系数查询表，通过查表得到附加应力调整系数，从而能够更快速的计算沟道的附加应力。

上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。