華能兩江燃機(jī)電廠新建工程取水泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】華能兩江燃機(jī)電廠新建工程取水泵房位于嘉陵江邊，下部為圓形筒體結(jié)構(gòu)，上部為方形框支結(jié)構(gòu)，整體為下圓上方大懸挑型結(jié)構(gòu)形式，最大懸挑梁長度7 m，與下部筒體連接點(diǎn)易發(fā)生屈曲破壞。設(shè)計(jì)中，在筒口增設(shè)暗梁，改變鋼筋布置，滿足結(jié)構(gòu)安全，達(dá)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(shè)計(jì)借鑒。

【關(guān)鍵詞】取水泵房；筒體結(jié)構(gòu)；框支結(jié)構(gòu)；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(yīng)各種復(fù)雜地形地質(zhì)、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(yùn)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(jié)構(gòu)特殊，采用常規(guī)計(jì)算軟件難以模擬計(jì)算，需采用有限元軟件進(jìn)行數(shù)值分析。同時(shí)，該類頭重腳輕的取水泵房上下連接節(jié)點(diǎn)處易發(fā)生屈曲破壞，為設(shè)計(jì)難點(diǎn)，需進(jìn)行專門研究探討。

1、工程概況

華能兩江燃機(jī)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(dá)7.1 m的軟弱土層，下部為③3中等風(fēng)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(jié)構(gòu)，上部采用方形框支結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限50 a，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)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(jié)構(gòu)體系與特點(diǎn)

將取水泵房進(jìn)水間、水泵間、配電間、電子設(shè)備間合四為一。取水泵房橫向荷載主要受水流壓力，根據(jù)圓形結(jié)構(gòu)受力的優(yōu)點(diǎn)，取水泵房下部采用圓形筒體結(jié)構(gòu)。進(jìn)水間與水泵間設(shè)一道隔墻，既利用空間，又有利于筒壁受力。下部筒體內(nèi)徑18 m，壁厚1.5 m，筒底標(biāo)高162.00 m，筒口標(biāo)高207.00 m（相對(duì)標(biāo)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(shè)計(jì)為方形框支結(jié)構(gòu)。將配電間設(shè)置于取水泵房內(nèi)，泵房上部尺寸為27.5 m×22.3 m，高16 m。

3、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

3.1 主要設(shè)計(jì)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(cè)向土壓力：回填石渣容重19 kN/m3，內(nèi)摩擦角按碎塊石取28°；

c） 207 m平臺(tái)電氣荷載3.5 kN/m3，門口區(qū)域消防車荷載300 kN，其它區(qū)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(fēng)荷載：五十年一遇基本風(fēng)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(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)

泵房設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)在筒口與懸臂梁交接點(diǎn)，高度2.2 m的懸挑梁與厚度1.5 m的筒體接觸支點(diǎn)處彎矩較大，容易導(dǎo)致筒口發(fā)生屈曲破壞。未設(shè)暗梁時(shí)筒口最大豎向彎矩11 200 ，見圖2，環(huán)向彎矩222 ，見圖3。

筒口局部加厚，內(nèi)設(shè)暗梁后，筒口最大豎向彎矩1770 ，見圖4，環(huán)向彎矩354 ，見圖5。

增設(shè)暗梁后，筒口彎矩明顯下降，解決筒口與上部連接失穩(wěn)問題。

4、結(jié)語

下圓上方懸挑型取水泵房設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)在于懸臂梁與筒口連接點(diǎn)處易發(fā)生屈曲破壞，可通過增設(shè)暗梁、將受力鋼筋由習(xí)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(jīng)過合理布置，將進(jìn)水間、水泵間、配電間、電子設(shè)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(shè)計(jì)參考。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

劉安榮，1984年生，男，陜西榆林人，2010年畢業(yè)于河海大學(xué)水工結(jié)構(gòu)專業(yè)，碩士，工程師。