河床式水電站廠房壩段橫縫止水布置形式研究.pdf

1、河床式水電站水頭比較低,而單機(jī)流量通常較大,這樣水電站廠房的進(jìn)水口、蝸殼和尾水管等尺寸較大。廠房結(jié)構(gòu)主要由上游擋水墩墻、流道、下游擋水墩墻、排沙孔、主廠房上部和下部結(jié)構(gòu)等組成,是由多個(gè)孔洞組成的復(fù)雜三維孔洞結(jié)構(gòu)。作為擋水建筑物,廠房上、下游面要承受水壓力,使河床式水電站廠房的內(nèi)力分布較其它型式的廠房更加復(fù)雜。進(jìn)水口、閘墩、蝸殼、尾水管等主要部位都處于高應(yīng)力狀態(tài),廠房壩段橫縫止水的合理布置對(duì)緩解以上部位的應(yīng)力狀態(tài)非常有利。但到目前為止,對(duì)

2、于河床式水電站廠房壩段橫縫止水布置形式還沒有統(tǒng)一的規(guī)定,國(guó)內(nèi)外在此方面的研究很少,設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)布置。因此,通過理論分析和數(shù)值計(jì)算分析,提出合理的布置形式是十分必要的。 本文結(jié)合實(shí)際工程,本著“從工程中來,到工程中去”的原則,以河床式水電站廠房壩段橫縫止水布置形式研究為主導(dǎo),建立了不同止水布置形式的河床式水電站廠房模型,分別進(jìn)行了三維有限元靜力和動(dòng)力計(jì)算,對(duì)比分析了幾種常見的廠房壩段橫縫止水布置形式下廠房主要結(jié)構(gòu)應(yīng)力分

3、布規(guī)律,通過廠房壩段橫縫止水布置形式對(duì)廠房主要結(jié)構(gòu)應(yīng)力的敏感性分析,提出了合理的止水布置形式,為工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),對(duì)節(jié)省工程投資具有重要意義。 通過計(jì)算分析得出：合理的橫縫止水布置能有效改善廠房壩段進(jìn)水口、蝸殼、尾水管、尾水出口等部位的應(yīng)力狀態(tài)。在滿足運(yùn)行要求的前提下,廠房壩段橫縫上游止水盡可能向下游移,下游止水盡可能向上游移,使進(jìn)水口和尾水出口處內(nèi)、外水壓力接近平衡,減小正常運(yùn)行情況下該部位的拉應(yīng)力；水平止水應(yīng)該適當(dāng)抬高,

4、使流道內(nèi)、外水壓力接近平衡,減小正常運(yùn)行情況下蝸殼和尾水管的拉應(yīng)力；另外,由于廠-廠壩段和廠-壩壩段兩橫縫內(nèi)止水位置不同,充水面積不同,水壓力不平衡,常常使廠房壩段整體受扭,導(dǎo)致進(jìn)水口或出水口角緣應(yīng)力很大,應(yīng)當(dāng)盡可能調(diào)整廠房壩段兩側(cè)橫縫內(nèi)的止水布置,減小兩側(cè)的不平衡水壓力,能有效改善以上部位的應(yīng)力狀態(tài)；對(duì)于單機(jī)流量較大的水電站廠房,橫縫止水布置不能單純從靜力角度去考慮,還應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力校核計(jì)算,通過綜合分析,選擇滿足各種運(yùn)行工況的最佳橫縫止