華能兩江燃機電廠新建工程取水泵房結構設計

【摘要】華能兩江燃機電廠新建工程取水泵房位于嘉陵江邊，下部為圓形筒體結構，上部為方形框支結構，整體為下圓上方大懸挑型結構形式，最大懸挑梁長度7 m，與下部筒體連接點易發生屈曲破壞。設計中，在筒口增設暗梁，改變鋼筋布置，滿足結構安全，達到建筑效果要求。該類取水泵房可減少取水口選址限制條件，減少大量水下工程，可供同類工程設計借鑒。

【關鍵詞】取水泵房；筒體結構；框支結構；暗梁

Abstract：Water intake pump station used in new project in Huaneng Liangjiang Gas Turbine Power plant is located in the Jialing river， its under part is cylinder structure， upper paper is square frame structure ， the whole paper is big cantilever beam structure with under cycle–upper square， and the longest cantilever beam is 7m and the connection point of under part is prone to buckling failure. Adding a hidden beam in cylinder verge and changing the prestressed steel bar layout can not only meet the structural safety， but also meet the requirement of architectural rendering. This type of water intake pump station can reduce the limiting condition of site selection， reduce a lot of underwater engineering and provide reference for the similar engineering.

Key words： water intake pump station； cylinder structure； bearing frame structure； hidden beam

引言

理想泵房要適應各種復雜地形地質、水文條件，較少占地、水下工程量較少。下圓上方懸挑型取水泵房下部圓形，可減少水流阻力，上部方形，便于運行檢修，可適用于大江大河、高山峽谷地帶取水，可減少大量水下工程。但因其結構特殊，采用常規計算軟件難以模擬計算，需采用有限元軟件進行數值分析。同時，該類頭重腳輕的取水泵房上下連接節點處易發生屈曲破壞，為設計難點，需進行專門研究探討。

1、工程概況

華能兩江燃機電廠新建工程取水泵房位于嘉陵江邊，取水口所在江段岸坡陡，建筑用地少，嘉陵江水位漲落幅度大，使江邊取水泵房立面高度較大。場地表面有深達7.1 m的軟弱土層，下部為③3中等風化基巖，承載力特征值fak>800 kPa。

取水口主要由鋼制取水頭部、引水管道、取水泵房、引橋四部分組成。其中取水泵房下部采用圓形筒體結構，上部采用方形框支結構，設計使用年限50 a，結構安全等級為二級，抗震設防烈度為6度，地震分組為第一組，基本地震加速度值為0.05 g，特征周期為0.35 s，場地類別Ⅱ類。

2、結構體系與特點

將取水泵房進水間、水泵間、配電間、電子設備間合四為一。取水泵房橫向荷載主要受水流壓力，根據圓形結構受力的優點，取水泵房下部采用圓形筒體結構。進水間與水泵間設一道隔墻，既利用空間，又有利于筒壁受力。下部筒體內徑18 m，壁厚1.5 m，筒底標高162.00 m，筒口標高207.00 m（相對標高±0.00 m），下部總深度45 m，其中地下18 m。

取水泵房上部為方便檢修操作，設計為方形框支結構。將配電間設置于取水泵房內，泵房上部尺寸為27.5 m×22.3 m，高16 m。

3、結構分析與設計

3.1 主要設計荷載

a） 水荷載：百年一遇水位202.3 m，水流流速3.44 m/s；

b） 側向土壓力：回填石渣容重19 kN/m3，內摩擦角按碎塊石取28°；

c） 207 m平臺電氣荷載3.5 kN/m3，門口區域消防車荷載300 kN，其它區域檢修活荷載3.5 kN/m2；

d） 吊車荷載：最大輪壓83.7 kN，輪距3.0 m；

e） 風荷載：五十年一遇基本風壓為0.40 kPa，地面粗糙度B類。

3.2 分析模型

工程采用有限元分析軟件MIDAS建模分析，整體模型見圖1，下部筒體采用板單元模擬，上部梁柱采用一般梁單元模擬。

3.3 關鍵點設計

泵房設計關鍵點在筒口與懸臂梁交接點，高度2.2 m的懸挑梁與厚度1.5 m的筒體接觸支點處彎矩較大，容易導致筒口發生屈曲破壞。未設暗梁時筒口最大豎向彎矩11 200 ，見圖2，環向彎矩222 ，見圖3。

筒口局部加厚，內設暗梁后，筒口最大豎向彎矩1770 ，見圖4，環向彎矩354 ，見圖5。

增設暗梁后，筒口彎矩明顯下降，解決筒口與上部連接失穩問題。

4、結語

下圓上方懸挑型取水泵房設計關鍵點在于懸臂梁與筒口連接點處易發生屈曲破壞，可通過增設暗梁、將受力鋼筋由習慣的上下布置改為左右布置、增加剛度來解決。該取水泵房經過合理布置，將進水間、水泵間、配電間、電子設備間合四為一，充分利用泵房空間，大大減少取水口建筑物占地面積，減少取水口選址制約條件，減少水下工程量，大大減少投資，可供高山峽谷地帶泵房設計參考。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50009-2012建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]西南電力設計院，電力規劃設計總院，西北電力設計院，等.DL/T5339-2006火力發電廠水工設計規范[S].北京：中國電力出版社，2006.

作者簡介：

劉安榮，1984年生，男，陜西榆林人，2010年畢業于河海大學水工結構專業，碩士，工程師。