圓形引水隧洞結構配筋計算方法對比分析

周祥志,陳 昊

(四川省水利水電勘測設計研究院,成都,610072)

1 概述

俄公堡水電站工程在四川省涼山州木里縣境內,位于雅礱江一級支流木里河干流上,是木里河干流(上通壩～阿布地)梯級開發的第四級電站。該電站為閘壩引水式開發,引水隧洞長14853.9m,電站額定水頭77.5m,額定引用流量191.1m3/s。電站裝機3臺,單機容量44MW,總裝機容量132MW。工程靜態總投資162550萬元,單位千瓦投資12314元/kW,單位電能投資2.578元/kW?h,引水隧洞工程投資占總投資的38.7%。實施階段圍巖類別以Ⅳ、Ⅴ類為主,在保證工程安全的前提下,為控制投資優化,引水隧洞永久襯砌結構的配筋計算采取了常用的邊值法、公式法及西安理工大學的新型有限元法進行對比分析,并提出在實施階段適合工程實際情況的計算成果。

2 “邊值法”與“彈性力學法”計算分析

“邊值法”與“彈性力學法”的計算結果十分相近。“彈性力學法”和“邊值法”相同之處是:都假定混凝土襯砌是一個完整的厚壁圓筒,可以承擔拉應力。“彈性力學法”和“邊值法”的不同之處是:前者是建立在彈性力學基礎上的解析解;后者是建立在結構力學基礎上的微分方程組,通過龍格-庫塔法逐次漸進地計算出圍巖抗力、混凝土襯砌的軸力、彎矩和切力。因而,它們計算成果之間略有差異。

不管采用“邊值法”還是“彈性力學法”,混凝土襯砌內、外側應力,都大于混凝土拉應力的允許值;內、外側應變也都大于混凝土極限拉伸值,襯砌必定開裂。總之,圓形有壓水工隧洞在大多情況下,一般都要開裂。……