最新十二章节水电站厂房结构分析PPT课件.ppt
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1、十二章节水电站厂房结构十二章节水电站厂房结构分析分析浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 水电站厂房的结构特点 水水电电站站厂厂房房的的结结构构组组成成及及作作用用浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 1. 厂房混凝土浇筑的分期厂房混凝土浇筑的分期v分期目的:分期目的:机组到货一般均迟于土建施工期,为了适应机组到货一般均迟于土建施工期,为了适应机组安装要求,混凝土需要分期浇筑,称为一期和二期机组安装要求,混凝土需要分期浇筑,称为一期和二期混凝土。混凝土。v一期混凝土:一期混凝土:底板、尾水管、尾水闸墩、尾水平台、混底板、尾水管、尾水闸墩、
2、尾水平台、混凝土蜗壳外的混凝土、上下游边墙、厂房构架、吊车梁、凝土蜗壳外的混凝土、上下游边墙、厂房构架、吊车梁、部分楼板等,在施工时先期浇筑,以便利用吊车进行机部分楼板等,在施工时先期浇筑,以便利用吊车进行机组安装。组安装。v二期混凝土:二期混凝土:等到机组和有关设备到货后、尾水管圆锥等到机组和有关设备到货后、尾水管圆锥钢板内衬和金属蜗壳安装完毕后,再进行浇筑。钢板内衬和金属蜗壳安装完毕后,再进行浇筑。二期混二期混凝土包括金属蜗壳外的部分混凝土、尾水管直锥段外包凝土包括金属蜗壳外的部分混凝土、尾水管直锥段外包混凝土、机座、发电机风罩外壁、部分楼层的楼板。混凝土、机座、发电机风罩外壁、部分楼层的
3、楼板。 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 1分缝分缝 (1) 沉降伸缩缝沉降伸缩缝为防止厂房地基不均匀沉陷,为防止厂房地基不均匀沉陷,减小下部结构受基础约束产生的温度和干缩应力,减小下部结构受基础约束产生的温度和干缩应力,沿厂房长度方向设置的伸缩缝和沉降缝沿厂房长度方向设置的伸缩缝和沉降缝(永久缝永久缝)。 特点:特点:一般都是贯通至地基,只在地基相当好时,一般都是贯通至地基,只在地基相当好时,伸缩缝才仅设在水上部分,但也需每隔数道伸缩伸缩缝才仅设在水上部分,但也需每隔数道伸缩缝设一道贯通地基的沉降伸缩缝。缝设一道贯通地基的沉降伸缩缝。浙江水专国家精品课程浙江水
4、专国家精品课程水电站水电站http:/ (2)施工缝)施工缝根据施工条件设置的混凝土浇筑缝根据施工条件设置的混凝土浇筑缝(临时缝临时缝)。 v岩基上大型厂房通常一台机组段设一永久缝,中岩基上大型厂房通常一台机组段设一永久缝,中小型水电站可增至小型水电站可增至23台机组设一条永久缝。台机组设一条永久缝。v在安装间与主机房之间、主副厂房高低跨分界处,在安装间与主机房之间、主副厂房高低跨分界处,由于荷载悬殊,需设沉降缝。由于荷载悬殊,需设沉降缝。v坝后式厂房的厂坝之间常沿整个厂房的上游外侧坝后式厂房的厂坝之间常沿整个厂房的上游外侧设一条贯通地基的纵缝。设一条贯通地基的纵缝。v永久缝的宽度一般为永久缝
5、的宽度一般为12cm,软基上可宽一些,但,软基上可宽一些,但不超过不超过6cm。浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 2止水止水v厂房水上部分的永久缝中常填充一定弹性的防渗、厂房水上部分的永久缝中常填充一定弹性的防渗、防水材料,以防止在施工或运行中被泥沙或杂物填防水材料,以防止在施工或运行中被泥沙或杂物填死和风雨对厂房内部的侵袭。死和风雨对厂房内部的侵袭。v厂房水下部的永久缝应设置止水,以防止沿缝隙的厂房水下部的永久缝应设置止水,以防止沿缝隙的渗漏,重要部位设两道止水,中间设沥青井。渗漏,重要部位设两道止水,中间设沥青井。v止水布置主要取决于厂房类型、结构特点、地基
6、特止水布置主要取决于厂房类型、结构特点、地基特性等,应采用可靠、耐久而经济的止水型式。性等,应采用可靠、耐久而经济的止水型式。 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 厂房整体稳定及地基应力v厂房整体稳定和地基应力计算的内容一般包括沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定和厂基面垂直正应力计算。v厂房在运行、施工和检修期间,在抗滑、抗倾与抗浮方面必须有足够的安全系数,以保证厂房的整体稳定性。厂房地基应力必须满足承载能力的要求,不允许发生有害的不均匀沉陷。v河床式厂房本身是挡水建筑物,厂房地基内部存在软弱层面时,还应进行深层抗滑稳定计算。浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电
7、站水电站http:/ 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ (一) 荷载 1基本荷载:(1)厂房结构及永久设备自重;(2)回填土石重;(3)正常蓄水位或设计洪水位情况下的静水压力;(4)相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的扬压力;(5)相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的浪压力;(6)淤沙压力;土压力;冰压力;(7)其它出现机会较多的荷载。浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 2特殊荷载:(1)校核洪水位或检修水位情况下的静水压力;(2)相应于校核洪水位或检修水位情况下的扬压力;(3)相应于校核洪水位或检修水位情况下的浪压力;(4)地震力
8、;(5)其它出现机会较少的荷载。v注:作用在厂房上的静水压力应根据厂房在不同的运行工况下的上、下游水位确定。浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 载 类 别 荷载组合 计算 情况 水 位 选 取 结构自重 永久设备重 回填土石 重 水 重 静水压力 扬压力 浪压力 泥沙压力 土压力 冰压力 地震力 a1 上游正常蓄水位和下游最低水位 a2 上游设计洪水位和下游相应水位 基 本组合 正常 运行 b 下游设计洪水位 a 上游正常蓄水位和下游检修水位 机组 检修 b 下游检修水位 a 上游正常蓄水位或设计洪水位和下游相应水位 机组未安装 b 下游设计洪水位 a 上游校核洪
9、水位和下游校核洪水位 非常 运行 b 下游校核洪水位 a 上游正常蓄水位和下游最低水位 特 殊 组 合 地震 情况 b 下游满载运行水位 注:表中注:表中a适用于河床厂房,适用于河床厂房,b适用于坝后和引水厂房。适用于坝后和引水厂房。 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 河床式厂房机组检修情况下机组设备重不考虑,厂房承受的水头大,而厂房的重量轻,只有结构自重和水重,对稳定不利。3机组未安装 厂房施工一般是先完成一期混凝土浇筑和上部结构,以后顺序逐台安装机组并浇筑二期混凝土,机组安装周期较长,如机组是
10、分期安装的,厂房的施工安装或更长,所以要进行机组未安装时的稳定计算。在这种计算情况中,二期混凝土和设备重不计,厂房重量最轻,而厂房已经承受水压,对抗滑和抗浮不利。 4厂房基础设有排水孔时,特殊组合中还要考虑排水失效的情况。浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ v厂房整体稳定和地基应力计算应以中间机组段、厂房整体稳定和地基应力计算应以中间机组段、边机组段和安装间段作为一个独立的整体,按荷边机组段和安装间段作为一个独立的整体,按荷载组合分别进行。载组合分别进行。v边机组段和安装间段,除上下游水压力作用外,边机组段和安装间段,除上下游水压力作用外,还可能受侧向水压力的作用
11、,所以必须核算双向还可能受侧向水压力的作用,所以必须核算双向水压力作用下的整体稳定性和地基应力。水压力作用下的整体稳定性和地基应力。 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 抗滑稳定计算 厂房抗滑稳定性可按抗剪断强度公式或抗剪强度公式计算 1抗剪断强度计算公式 式中 K 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数; f ,C 滑动面的抗剪断摩擦系数及抗剪断粘结力; A 基础面受压部分的计算面积; W 全部荷载对滑动面的法向分力(含扬压力); P 全部荷载对滑动面的切向分力(含扬压力)。 PACWfK浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 式中K按抗剪
12、强度计算的抗滑稳定安全系数; f 滑动面的抗剪摩擦系数。 岩基厂房整体抗滑稳定的安全系数不分等级,按表选用。 PWfK 抗滑稳定安全系数荷 载 组 合基 本 组 合特 殊 组 合无 地 震有 地 震K1.101.051.00K3.002.502.30浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 抗浮稳定性计算抗浮稳定性计算 厂房抗浮稳定性可按下式计算 式中 Kf 抗浮稳定安全系数; W 机组段的全部重量,kN; U 作用于机组段的扬压力总和,kN。 根据水电站厂房设计规范,抗浮稳定安全系数Kf 在任何计算情况下不得小于1.1。 UWKf浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课
13、程水电站水电站http:/ 地基应力计算1计算方法计算方法厂房地基面上的法向应力,可按下式计算厂房地基面上的法向应力,可按下式计算 式中式中 厂基面垂直正应力,厂基面垂直正应力,kPa; W 全部荷载在厂基面上的法向分力总和,全部荷载在厂基面上的法向分力总和,kN; Mx,My对计算截面形心轴对计算截面形心轴x、y的力矩总和,的力矩总和,kN.m; x、y 计算截面上任意点至形心轴的距离,计算截面上任意点至形心轴的距离,m; Jx, Jy计算截面对形心轴计算截面对形心轴x、y轴的惯性矩,轴的惯性矩,m4; A厂基面计算截面积,厂基面计算截面积,m2。yyxxJxMJyMAW浙江水专国家精品课程
14、浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 发电机支承结构一、发电机支承结构v 立式水轮发电机的支承结构是机墩(机座),承受着巨大的静、动荷载,必须具有足够的刚度、强度、稳定性和耐久性。v 本节主要介绍圆筒式机墩。浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 发电机层楼板与圆筒式机墩或风罩的连接方式:发电机层楼板与圆筒式机墩或风罩的连接方式:整体式。其抗扭、抗水平推力的刚度较高,受力情况较好,是应用最多的一种型式。但这种型式会因混凝土的收缩及机墩的振动而使楼板发生裂缝。简支式。有利于采用预制构件,并在机墩处
15、设置弹性防振垫层,以减轻楼板受机墩振动的影响,连接构造复杂些,又不能加强机墩的刚度,应用不广。 分离式。楼板与机墩自成独立的受力系统,互不影响,楼板上的荷载通过梁柱系统直接传给基础,楼板不受机墩振动的影响。 浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ 机墩与楼板分离式连接 ( 1. 楼板 2. 机墩或风罩 3. 次梁) (a) 机墩与楼板整体式连接 (b) 机墩与楼板简支式连接 1. 楼板 2. 机墩或风罩 1. 楼板 2. 机墩或风罩 3. 弹性垫层浙江水专国家精品课程浙江水专国家精品课程水电站水电站http:/ v 垂直静荷载A1。包括:机墩自重,发电机层楼板重及。包
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