维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年９月 南水力发电 第３ 浪石滩水电站尾水临时封堵方案优化分析 张 洪 李 奇 （葛洲坝六公司浪石滩水电站项目部，湖南冷水江４１７５００） 摘要介绍了各种临ｌｌ１ｆ封堵方案及适刚范剐，并进行了优缺点分析。 关键词尾水临时封堵方案优化 浪石滩水电站位于湖南省资水中游的冷水江 截面弯矩 ＝ １ ｘＯ．８５￣２５．６７ｘ１２．３０５ ４１２．９ｔ．ｍ 市，它主要由右岸厂房，ｌ４孔泄洪闸、左岸升船机及 连接坝段组成。厂房内装有３×１－２万ｋＷ的水轮发电 主梁弯应力口 ～４１２．９ｘｌ００ｔ．ｃｍ：１－３ｌ ｍ２＜ｌ５ ２ ．ｍ机组。配备了－－：ｆＬ尾水永久检修门，另两孑Ｌ尾水门在 ３１６１７ｃ 施＿Ｔ期时需要临封堵。 临时封堵费川在总价承包 由此可 永久钢结构主应力小于规范规定的 费用中，因此，项目部对此进行了多方案优化比较， １．５ｔ／ｃｍ 结构安全 先后对尾水检修门处钢闸门方案、尾水检修门处钢 １－３经济分析 筋混凝土叠梁门方案、尾水钢衬处丌１５１圆锥式钢闷 二孑Ｌ钢闸门共重１８４ｔ，每吨按１万元的制作安 头方案、尾水钢衬处平面钢闷头方案、尾水钢衬处拱 装费算，该２孑Ｌ门总费用为１８４万元。 梁式钢闷头方案进行经济技术分析，并选择实施了 １．４优缺点分析 一个造价最低．施＿Ｔ 方便，结构最安全的方案 永久闸门质量较易保证，止水效果也会比较好， 但耗钢量大，每孑Ｌ永久闸门耗钢量为９２ｔ，两孔１８４ｔ。 １尾水检修门处铜闸门方案 这种方案如果用在临时封堵上则属于不经济的一种 １．１方案介绍 方案，但如果附近其他电站有类似跨度和水头的退 尾水检修门槽处流道宽１１．９０５ｍ，高９．１１３１ 门槽 役下来的钢闸门则可考虑适当改造，使用钢闸门方 深５０ｅｒａ，宽１２０．８ｅｒａ。最大挡水水头２５．６７ｍ（自高程 案。 １５５．８２ｍ至高程１８１．４９ｍ）。设计的永久闸门为平面 ２尾水检修门处钢筋混凝土叠粱门方案 钢闸门，每孑Ｌ两节，每节４６ｔ。主梁形式为焊接工字 梁，间距为８５ｅｍ，面板参与主梁受力。 ２．１方案介绍 １．２主要受力分析（容许应力法） 钢筋混凝土叠梁门同样需要使用该检修门槽， 断面简图（图１１如下： 挡水高度为２５．６７ｍ。每节梁长１２．４０ｍ，宽１．５ｍ，门槽 处宽度缩小至９５ｃｍ，内配两层螺纹中３６间距１２ｅｒａ 的主筋。底止水采用橡胶条形止水，侧止水及顶止水 采用Ｐ型橡胶止水带。 ２－２主要受力分析 按单筋矩形截面计算简支梁配筋，２层螺纹 图１ ￣３６＠１ ２ｅｒａ主筋可满足要求（计算从略）。 截面惯性矩，＿２×３×４０×８８．５ ＋丝 ２．３经济分析 叠梁门为预制构件，混凝土制作安装费用按 ２８４５５４４ｃｍ ６００元／ｔ计算，钢筋制安费用按５ ０００元／ｔ计算，止 ：水按每孔３万元计算，则二孑Ｌ共计费用为：３３６ｍｓｘ６００ 截面抵抗矩 ： －＿ 圳６ Ｙ Ｕ 元／ｍ ＋７０ｔ￣５ ０００ ７６／ｔ＋３万元￣２＝６１．２万元 ｍａ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 张 洪 李 奇浪石滩水电站尾水临时封堵方案优化分析 ｌ３ ２．４优缺点分析 ３．２主要受力分析 共计有２Ｏ根叠梁，需要较大的制作场地和较长 ～［［口 闷头圆锥体主要受到因径向水压力而产生的环 的制作工期。另因每根叠梁重达４２ｔ，又没有直接通 到该门槽的道路，现有的低架丰满门机吊装吨位只 有３０ｔ，不能满足吊装叠梁门的要求，所以吊装运输 问题不容易解决。两孔叠梁门总计混凝土方量为 ３３６ｍ，．钢筋７０ｔ，还有止水材料，因此该方案造价较 高，实施难度较大，需要场地面积较大， 期较长，做 完后还有一个叠梁门漏水的不确定因素，因此该方 案不是一种理想的方案。 ３尾水铜衬处开口圆锥式铜闷头方案 ３．１方案介绍 因检修门槽处挡水面积较大（１２．３ｘ９．２＝１１３ｍ ）， 挡水成本较高。在流道水轮发电机伸缩节后有一个 ３．９７ｍ长的钢衬段，该钢衬段内径从５．８０６ｍ渐变至 ７．１６０ｍ，管壁为厚１６ｍｍ的Ａ３钢板，钢板上焊有竖 向钢筋和环形加劲板。如果能在钢衬段做一个闷头 挡水，则挡水面积大大减小，费用大大降低，因此我 们试图利用该钢衬段做一个闷头代替检修门槽处的 挡水闸门。 先考虑了开口圆锥式钢闷头方案，该方案示意 图（图２）如下。钢闷头主要结构为１６ｍｍ厚钢板圆锥 体，其他为加劲箍和加劲筋。 １ ＿ｌ Ｉ ，６４ｎ — — ——— 一ｌ —一 ：一 一 图２ 形拉力，其次是上下游节问拉力。接头部位如Ａ点Ｂ 点除了受到以上二个力外还受到环形钢板和锚筋传 递的拉力。 ３＿３经济分析 钢结构制安费按１万元／ｔ计算，二孔费用为 ２４ｔｘｌ万元／ｔ＝２４万元 ３．４优缺点分析 该结构主要为拉力结构，充分利用了钢材的抗 拉强度，因构件通过焊缝止水，故止水效果较好。构 件可以在外面加工．有独立的安装工作面．也不占用 直线工期，是一种较为合理的结构。但该结构对钢衬 丁牢固度有要求，需要在钢衬上增加环形钢板和锚固 筋。如果在周边混凝土浇筑完成后业主监理再来审 定封堵方案往往来不及。另外圆锥段延伸较长．有可 能妨碍到相邻机组伸缩节的安装，故该方案适合于 钢衬段较长的机组使用。浪石滩水电站钢衬段较短． 只有３．９７ｍ，因安装伸缩节的原因．只允许我部使用 １．９ｍ的钢衬区间，故该方案没有应用到本＿丁程中。 ４尾水钢衬处平面铜闷头方案 ４．１方案介绍 基于与第三方案相同的原因，我们试图在钢衬 处做一个钢闷头代替检修门槽处的挡水闸门，因而 考虑了平面钢闷头方案。采用７０ｅｍ高工字形焊接组 合梁，间距为６０ｃｍ，面层为１２ｒａｍ厚钢板，与周边钢 衬焊接成一体。 ４．２主要受力分析 该结构由一组相互平行的焊接工字梁作为主受 力系统承受水压力。结构模型（图３）如下： ２４０ＸＳＯ Ｘ１ ６ ２４０ｘＳＯ 图３ 截面惯性矩为２×２４×３×３３．５ ＋上 等４＿＝１９６５５６ｃｍ４ 截面抵抗矩 ＝５６１６ｃｍ 截面弯矩 ＝８１．３ｔ・ｍ 主梁弯应力 ＝ －１．４５如ｍ２＜ｌ５如ｍ２ ●●十＿＿维普资讯 http://www.cqvip.com １４ 可见主梁应力能满足规范要求 ４＿３经济分析 中南水力发电 第３期 钢结构制安费按每吨１万元计算，则２孔总费 用为４２ｔｘ１万元／ｔ＝４２万元 ４．４优缺点分析 该结构受力较为明确，施－Ｉ二较为简 ，可以存工 厂加工好后运至现场安装．占据空间较小．不占用伸 缩节的安装装置，因面层钢板 钢衬焊成一体，故止 水问题也已解决，因此这是一个可以考虑的方案。但 应注意支座处结构处理问题，使受力形式为简支式， 支座选择在有肋板的钢衬处，并需校核该处托应力。 ５尾水钢衬处拱梁式钢闷头方案 ５．１方案介绍 基于与第三方案相同的原闵，我们试图在钢衬 处做一个钢闷头代替检修门槽处的挡水闸门。并在 第四方案平面钢闷头的基础上考虑节省钢材的冈 素，提出了第五方案即拱梁式钢闷头方案（参见图４、 ５１。该方案将第四方案的主梁由７０ｅｍ高的焊接Ｔ字 梁改为４０号工字钢，另增加２个相同的十字交叉的 接近拱形的变截面主梁。主梁高度南两端的５０ｅｒａ增 加到跨中的１２０ｃｍ，腹板厚度为２５ｍｍ，上下翼板采 用４００ｍｍｘ３Ｏｍｍ钢板。 Ｌ八 图４钢闷头下游立视图 ５．２主要受力分析 因两个十字交叉的主梁跨中变形相同，且有轴 向力的作用，闲而采用有限元法进行电算。计算ｍ来 的最大跨中弯矩为１８８ｔ・Ｉｌｌ，最大轴力为１３４ｔ，在支座 处。最大剪力为９９ｔ，在支座处。跨巾截面计算模型 （图６）为： 丁 １ 图５钢闷头侧面图 ４００ｘＳｏ １１ ４－０ ４００ｘＳｏ 图６ 惯性矩为仁２×４ｏ×３髋５２＋等 ＝１ １２９９９５ｃｍ４ 抵抗矩为 ： １８８３３ｃｍ ｂＵ 主梁应力 ＝０．９９８ｆｆｃｍ Ｌ犬Ｊ跨中轴向力产生的主梁应力为 ４ ０．８ｔ ＝４０×３×２＋１ １４×２．５ ０．０８ｔ／ｃｍ 合汁主梁应力 ＝０．９９８＋０．０８＝１．０８ｆｒｏｍ ＜１．５ｔ／ｅｍ‘ （安全）。 ５Ｉ３经济分析 钢结构制安费按每吨１万元计算，则２孔总费 用为３２ｔｘｌ万元／ｔ＝３２万元。 （下转第３１页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
第４期 周良元谭腊冰水电工程爆破中延时起爆网络设计与运用 ３１ 对于孔内孔外结合延时这种起爆网络．确保后 排炮孔不比抵抗线前面各排炮孔先爆，是保证爆破 成功的关键．除要考虑毫秒延时雷管的名义延时时 ３１０￣３０）．那么后排的反向延时时间就是ｔ￣－－２８０ｍｓ， 后排主传爆线反向延时时间就是ｔｈｅ＝－１３０ ｍｓ，前排正 向延时时间就是ｔｑｚ＝２７５ ｍｓ，因此￡＾，＋ ￣＝２８０＋１３０＝ ４１０ｍｓ＞ｔ ＝１３０ｍｓ。 间外。更要考虑雷管延时的可能偏差值，即后排的反 向偏差要大于等于前排的正向偏差，用时差公式表 示为： ￡ ＋￡ ≥￡ 由于水电工程爆破工程量大，每次的爆破面积 大．给爆破网络的设计工作带来了很大的难度。延时 起爆网络的诞生给水电工程爆破网络的设计带来了 ￡ 一后排雷管的反向延时时间（ｍｓ）； ￡ 一主干线雷管的反向延时时间（ｍｓ）； 巨大的生机，因而得到了广泛运用。如五强溪、三峡、 龙滩、构皮滩等水电站的开挖施工中就采用了延时 ￡。广前排雷管的正向延时时间（ｍｓ）。 起爆网络．并均取得了良好的爆破效果。 如主传爆线采用６段（ｔ＝１５０￣２０）毫秒雷管联 收稿日期：２００６－１１—２１ 结，前排是８段雷管（ｔ＝２５０￣２５），后排是９段雷管（￡＝ （上接第１４页） 焊缝均要求焊满焊透．确保拱座传力。拱座为４￣５ｍ ５．４优缺点分析 厚的钢筋混凝土结构，上部还有２０ｍ高的压重，能够 ５．４．１较多地节省了钢材 提供需要的轴向反力和支座剪力。 两孔钢闷头只用了３２ｔ钢材。该方案同检修门 处的钢闸门方案相比．减少了挡水面积．挡水面积比 ６结论 为（６．６８２￣０．７８５）／（１２．３０５￣９．２）＝Ｏ．３１＝３１％，两孔共计 水电站尾水封堵方案很多．结合各个电站实际 减少钢材９２￣２ｔ一３２ｔ＝１５２ｔ；同该处平面钢闷头方案相 情况选择一个经济合理的方案是至关重要的。就经 比共计减少钢材４２ｔ一３２ｔ＝ｌＯｔ，同时主梁应力也由 济性来讲，封堵面积较小的钢衬段比封堵门槽段经 １．４５ｔ／ｃｍ 下降到１．０８ｆｆｃｍ 。结构安全更有保证。钢材 济合理。封堵钢衬段的每种方案又有各自的边界条 减少应力下降的主要原因是采用了拱型主梁结构。 件和受力特点，第３方案（即开ＶＩ圆锥钢闷头方案） ５．４．２止水质量有保证 尽管钢结构吨位最小．但不能满足安装水轮机的要 因面板与钢衬焊接，故止水材料为焊缝．止水效 求而不被采用。拱梁式钢闷头对拱座受力有要求．实 果好。根据实际挡水情况来看，确实做到了滴水不 际拱座能够满足该要求。故该方案因满足了经济性、 漏。 合理性要求而被采纳。 ５．４．３不影响工期 因钢衬处钢闷头施工与其它结构施工．门槽施 参考文献 工没有妨碍，因此该项工程不占据直线工期。 １武汉水利电力学院．水工钢结构．水利电力出版社． ５．４．４保证拱型受力的要求较高并对拱座有要求 ２孙训方．材料力学．高等教育出版社． 为防止有可能架空的底板混凝土影响拱梁结构 ３华东水利学院．水工钢筋混凝土结构学．水利电力出版社 受力，采用了旋转４５。主梁的施工方案．将拱梁不放 ４龙驭球．结构力学教程．高等教育出版社． 在底拱正中，避开了底板混凝土架空问题。同时将底 收稿日期：２００７—０２—０２ 座钢板弯成弧形，与钢衬圆弧吻合；所有与底座相关