水電站廠房結(jié)構(gòu)分析

第十二章

水電站廠房結(jié)構(gòu)分析浙江水利水電?？茖W(xué)校2007年7月水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!節(jié)水電站廠房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!一、水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用(一)上部結(jié)構(gòu)1、屋頂(1)屋面板：隔熱、遮陽(yáng)、避風(fēng)雨；預(yù)制鋼筋混凝土大型屋面板+隔熱層+防水層+保護(hù)層

(2)屋架或屋面大梁。2、排架柱(構(gòu)架)承受屋架或屋面大梁、吊車梁、外墻傳來(lái)的荷載和排架柱自重，并將它們傳給廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積混凝土。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻。承受風(fēng)荷載，并將它傳給排架柱或壁柱?？癸L(fēng)柱。承受廠房?jī)啥松綁鱽?lái)的風(fēng)荷載，并將它傳給屋架或屋面大梁和基礎(chǔ)或廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積混凝土塊體。圈梁和連系梁。承受梁上磚墻傳下的荷載和自重，并傳給排架柱或壁柱。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!二、廠房的受力和傳力系統(tǒng)(一)廠房主要荷載廠房結(jié)構(gòu)自重，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)水重；廠房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備自重，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)荷載；靜水壓力：尾水壓力，基底揚(yáng)壓力，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)的水壓力，永久縫內(nèi)的水壓力，河床式廠房上游水壓力；廠房四周的土壓力；活荷載：吊車運(yùn)輸荷載，人群荷載及運(yùn)輸工具荷載；溫度荷載；⑦風(fēng)荷載；雪荷載；⑧嚴(yán)寒地區(qū)的冰壓力；地震力。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!三、廠房混凝土澆筑的分期和分塊浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!2．混凝土澆筑分層、分塊水電站廠房水下部分的混凝土屬于大體積塊體混凝土。其特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)澆筑量大，結(jié)構(gòu)幾何形狀復(fù)雜，基礎(chǔ)高差大，對(duì)裂縫要求嚴(yán)格。由于受混凝土澆筑能力的限制和為了適應(yīng)廠房形狀的變化，每期混凝土要分層分塊澆筑。混凝土澆筑分層、分塊是為了便于施工和保證工程質(zhì)量。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!1．分縫

(1)沉降伸縮縫——為防止廠房地基不均勻沉陷，減小下部結(jié)構(gòu)受基礎(chǔ)約束產(chǎn)生的溫度和干縮應(yīng)力，沿廠房長(zhǎng)度方向設(shè)置的伸縮縫和沉降縫(永久縫)。

特點(diǎn)：一般都是貫通至地基，只在地基相當(dāng)好時(shí)，伸縮縫才僅設(shè)在水上部分，但也需每隔數(shù)道伸縮縫設(shè)一道貫通地基的沉降伸縮縫。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!

2．止水廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水材料，以防止在施工或運(yùn)行中被泥沙或雜物填死和風(fēng)雨對(duì)廠房?jī)?nèi)部的侵襲。廠房水下部的永久縫應(yīng)設(shè)置止水，以防止沿縫隙的滲漏，重要部位設(shè)兩道止水，中間設(shè)瀝青井。止水布置主要取決于廠房類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地基特性等，應(yīng)采用可靠、耐久而經(jīng)濟(jì)的止水型式。 浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!河床式廠房直接承受上游水壓力，在確定地下輪廓線、校核整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力時(shí)，基本原則與混凝土重力壩及水閘相似。但因廠房機(jī)電設(shè)備多，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，故必須以兩個(gè)永久縫之間或一個(gè)機(jī)組段長(zhǎng)度為計(jì)算單元，進(jìn)行穩(wěn)定分析和地基應(yīng)力計(jì)算時(shí)，不能取單寬進(jìn)行計(jì)算。廠房有大量的二期混凝土，并可能有分期安裝問(wèn)題，故在機(jī)組安裝前后荷載變化較大，確定荷載與荷載組合時(shí)也有其特點(diǎn)。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!

2．特殊荷載：（1）校核洪水位或檢修水位情況下的靜水壓力；（2）相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的揚(yáng)壓力；（3）相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的浪壓力；（4）地震力；（5）其它出現(xiàn)機(jī)會(huì)較少的荷載。注：作用在廠房上的靜水壓力應(yīng)根據(jù)廠房在不同的運(yùn)行工況下的上、下游水位確定。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!廠房整體穩(wěn)定分析的荷載組合可按上頁(yè)表采用。廠房穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算要考慮廠房施工、運(yùn)行和擴(kuò)大檢修期的各種不利情況。1．正常運(yùn)行對(duì)河床廠房來(lái)說(shuō)，a1組合情況下廠房承受的水頭最大；a2組合情況下?lián)P壓力最大，對(duì)穩(wěn)定不利。對(duì)壩后式廠房和引水式廠房來(lái)說(shuō)，引起穩(wěn)定問(wèn)題的水平荷載為下游水壓力，因此正常運(yùn)行情況中取下游設(shè)計(jì)洪水位進(jìn)行組合。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!二、計(jì)算方法和要求廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算應(yīng)以中間機(jī)組段、邊機(jī)組段和安裝間段作為一個(gè)獨(dú)立的整體，按荷載組合分別進(jìn)行。邊機(jī)組段和安裝間段，除上下游水壓力作用外，還可能受側(cè)向水壓力的作用，所以必須核算雙向水壓力作用下的整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!2．抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式式中K——按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f——滑動(dòng)面的抗剪摩擦系數(shù)。巖基廠房整體抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)不分等級(jí)，按表選用?？够€(wěn)定

安全系數(shù)荷載組合基本組合特殊組合無(wú)地震有地震K1.101.051.00K′3.002.502.30浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!(三)地基應(yīng)力計(jì)算1．計(jì)算方法廠房地基面上的法向應(yīng)力，可按下式計(jì)算

式中σ——廠基面垂直正應(yīng)力，kPa；∑W——全部荷載在廠基面上的法向分力總和，kN；∑Mx，∑My——對(duì)計(jì)算截面形心軸x、y的力矩總和，kN.m；

x、y——計(jì)算截面上任意點(diǎn)至形心軸的距離，m；

Jx，

Jy——計(jì)算截面對(duì)形心軸x、y軸的慣性矩，m4；

A——廠基面計(jì)算截面積，m2。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!第二節(jié)發(fā)電機(jī)支承結(jié)構(gòu)一、發(fā)電機(jī)支承結(jié)構(gòu)立式水輪發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)是機(jī)墩(機(jī)座)，承受著巨大的靜、動(dòng)荷載，必須具有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。本節(jié)主要介紹圓筒式機(jī)墩。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!(c)機(jī)墩與樓板分離式連接

(1.樓板2.機(jī)墩或風(fēng)罩3.次梁)

(a)機(jī)墩與樓板整體式連接(b)機(jī)墩與樓板簡(jiǎn)支式連接

1.樓板2.機(jī)墩或風(fēng)罩1.樓板2.機(jī)墩或風(fēng)罩3.彈性墊層浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!扭矩荷載A4。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)對(duì)定子磁場(chǎng)的引力受到切向力的作用，通過(guò)機(jī)墩基礎(chǔ)板的固定螺栓形成機(jī)墩扭矩。荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷載名稱A1A2A3A4正常飛逸正常短路基本組合正常運(yùn)行√√√√特殊組合1．短路時(shí)√√√√2．飛逸時(shí)√√√浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!1、動(dòng)力計(jì)算機(jī)墩動(dòng)力計(jì)算目的是：校核機(jī)墩否會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象；驗(yàn)算振幅是否在允許范圍內(nèi)；核算動(dòng)力系數(shù)(為靜力計(jì)算所用)。機(jī)墩自振頻率的計(jì)算通常簡(jiǎn)化為單自由度體系的振動(dòng)，將機(jī)墩?qǐng)A筒本身的重量，用一個(gè)作用于筒頂?shù)募匈|(zhì)量(相當(dāng)質(zhì)量)來(lái)代替。在計(jì)算自振頻率和動(dòng)力系數(shù)中，假定為無(wú)阻尼作用，并認(rèn)為機(jī)墩振動(dòng)是在彈性范圍內(nèi)做微幅振動(dòng)。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!振幅計(jì)算包括垂直振幅、水平振幅和扭轉(zhuǎn)振幅振幅校核標(biāo)準(zhǔn)垂直振幅A1<0.10~0.15mm水平振幅(包括扭轉(zhuǎn))A2+A3<0.15~0.20mm動(dòng)力系數(shù)的核算在機(jī)墩結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，將動(dòng)荷載乘以動(dòng)力系數(shù)當(dāng)成靜荷載計(jì)算，設(shè)計(jì)中η值一般采用1.3~1.5。計(jì)算出的η值若小于1.3~1.5時(shí)，仍采用1.3~1.5。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!靜力計(jì)算的內(nèi)容內(nèi)力計(jì)算：當(dāng)圓筒較矮厚，即圓筒高度L<π/β時(shí)，可沿圓筒中心周長(zhǎng)截取單位寬度，按上端自由，下端固定的偏心受壓柱計(jì)算。當(dāng)圓筒較高薄，即圓筒高度L>π/β時(shí)，可按整體薄壁長(zhǎng)圓筒計(jì)算。各截面的垂直應(yīng)力分布求得截面的內(nèi)力后，可按偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算公式求各截面的垂直應(yīng)力分布。扭矩及水平離心力作用下剪應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度校核。按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!五、風(fēng)罩墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!內(nèi)力計(jì)算及配筋根據(jù)計(jì)算出的縱向彎矩、水平徑向剪力、縱向軸力、環(huán)向彎矩和環(huán)向軸力后，分別按最不利組合疊加。以縱向彎矩、縱向軸力按偏心受壓構(gòu)件配置風(fēng)罩墻縱向鋼筋，以環(huán)向彎矩按受彎構(gòu)件配置環(huán)向鋼筋，環(huán)向軸力忽略不計(jì)，并用水平徑向剪力校核風(fēng)罩墻水平截面的抗剪強(qiáng)度。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!一、鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算構(gòu)造方法在蝸殼上半部與外圍混凝土之間應(yīng)設(shè)2~4層總厚為2~4cm左右的瀝青油毛氈或軟木瑪締脂等彈性墊層，使二者互相分離，受力互不傳遞。鋼蝸殼承擔(dān)全部?jī)?nèi)水壓力，外圍混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載及自重。主要針對(duì)蝸殼中心線以上的外圍混凝土結(jié)構(gòu)，蝸殼中心線以下部分混凝土與下部塊體結(jié)構(gòu)整體澆筑，不必計(jì)算。金屬蝸殼與外圍混凝土之間不設(shè)墊層時(shí)，外圍混凝土結(jié)構(gòu)除承受結(jié)構(gòu)自重和外荷載外，還要承受部分內(nèi)水壓力。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!3.荷載組合蝸殼型式荷載組合荷載名稱A1A2A3A4A5A6金屬蝸殼外圍混凝土基本組合√√√鋼筋混凝土蝸殼基本組合√√√√√特殊組合正常運(yùn)行+溫度影響力√√√√√√蝸殼放空√√√√校核洪水位運(yùn)行√√√√√浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!計(jì)算模型蝸殼外圍結(jié)構(gòu)的一、二期混凝土間易形成冷縫，故Γ形剛架截面厚度僅考慮二期混凝的厚度。計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取以桿件曲面中心軸線為準(zhǔn)。當(dāng)桿件截面厚度較小，截面最小高度h與計(jì)算跨度L之比h/L＜l/5或蝸殼尺寸很小時(shí)，可忽略結(jié)點(diǎn)寬度和剪切變形影響，按一般Γ形剛架計(jì)算。當(dāng)桿件截面厚度很大，h/L＞l/5時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)點(diǎn)剛度和剪力引起的剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，可將結(jié)點(diǎn)寬度范圍內(nèi)的桿件用剛性桿段代替，如圖(b)所示。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!5、內(nèi)力計(jì)算及配筋原則內(nèi)力計(jì)算：用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出桿件內(nèi)力。配筋：用Γ形剛架計(jì)算內(nèi)力不很合理，一般除進(jìn)口斷面按計(jì)算配筋外，其余部位可采用計(jì)算值的80%配筋或按構(gòu)造配筋。蝸殼頂板按受彎構(gòu)件配筋。受力筋徑向輻射等距布置、上下各一層。上層鋼筋可分區(qū)按一定等差切斷，但切斷點(diǎn)應(yīng)伸出邊墻外周邊30d以上。下層鋼筋可沿金屬蝸殼表面整環(huán)布置，兩端與座環(huán)焊接。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!圖12-14金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)配筋圖1-水平環(huán)向構(gòu)造溫度筋2-徑向受力筋等差切斷3-徑向受力筋沿蝸殼表面整環(huán)布置4-水平環(huán)向構(gòu)造溫度鋼筋浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!荷載及荷載組合與金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)相同。內(nèi)力計(jì)算是一個(gè)整體性的空間結(jié)構(gòu)，只有用三維有限元法才能求出蝸殼結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力狀態(tài)。目前設(shè)計(jì)中沿用的基本方法有結(jié)構(gòu)力學(xué)法或彈性理論方法，對(duì)大型廠房應(yīng)用三維有限元計(jì)算蝸殼結(jié)構(gòu)內(nèi)力。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!平面框架法簡(jiǎn)化模型

浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!(2).結(jié)構(gòu)力學(xué)法—環(huán)形板墻法蝸殼頂板和側(cè)墻的連接為固結(jié)，因而蝸殼頂板、側(cè)墻和壓力墻可分開(kāi)計(jì)算，假定各為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，不考慮相互之間的變位調(diào)整，僅考慮反力傳遞。進(jìn)口段。頂板與側(cè)墻都按兩端固定的梁板或雙向板計(jì)算。蝸殼旋形段。作為環(huán)形板計(jì)算或?qū)㈨敯宸殖蓴?shù)塊，每塊均作為環(huán)形板的一部分計(jì)算，如圖所示。環(huán)形板外周視為固定端，內(nèi)周根據(jù)具體布置情況確定支承形式。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!3、配筋原則

鋼筋混凝土蝸殼承受較大的內(nèi)水壓力，除強(qiáng)度計(jì)算外，應(yīng)按不允許開(kāi)裂進(jìn)行校核。受力鋼筋直徑一般不小于12~16mm，間距不超過(guò)30cm。1機(jī)墩2座環(huán)立柱3環(huán)向筋4受力筋

5徑向受力筋6架立筋7垂直受力筋浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!尾水管的計(jì)算模型擴(kuò)散段計(jì)算。擴(kuò)散段包括頂板、底板、邊墩和中墩。計(jì)算時(shí)沿水流方向切取若干截面，按單寬平面結(jié)構(gòu)計(jì)算。彎管段計(jì)算。該段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是頂板很厚，底板相對(duì)較薄，而兩側(cè)邊墩在水平方向?yàn)樽兒穸?。?shí)際上彎管段為一復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，要精確計(jì)算其內(nèi)力是很困難的。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!彎管段結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!3、吊車梁承受吊車荷載（包括起吊部件在廠房?jī)?nèi)部運(yùn)行時(shí)的移動(dòng)集中垂直荷載），以及吊車在起重部件時(shí)，啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的縱、橫向水平荷載，并將它們傳給排架柱。4、發(fā)電機(jī)層和安裝間樓板

發(fā)電機(jī)層樓板承受著自重、機(jī)電設(shè)備靜荷載和人的活荷載，傳給梁并部分傳到廠房下部結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)機(jī)座和水輪機(jī)層的排架柱。安裝間樓板承受自重、檢修或安裝時(shí)機(jī)組荷載和活荷載，傳到基礎(chǔ)。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!

1、發(fā)電機(jī)機(jī)墩承受從發(fā)電機(jī)層樓板傳來(lái)的荷載和水輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備重量、水輪機(jī)軸向水壓力和機(jī)墩自重，并將它們傳給座環(huán)和蝸殼外圍混凝土。 2、蝸殼和水輪機(jī)座環(huán)（固定導(dǎo)葉）將機(jī)墩傳下來(lái)的荷載通過(guò)座環(huán)傳到尾水管上，另外水輪機(jī)層的設(shè)備重量和活荷載通過(guò)蝸殼頂板也傳到尾水管。

3、尾水管承受水輪機(jī)座環(huán)和蝸殼頂板傳來(lái)的荷載，經(jīng)尾水管框架（尾水管頂板、閘墩、邊墩和底板構(gòu)成的）結(jié)構(gòu)再傳到基礎(chǔ)上。(二)、下部結(jié)構(gòu)浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!(二)廠房的傳力系統(tǒng)浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!

1.廠房混凝土澆筑的分期分期目的：機(jī)組到貨一般均遲于土建施工期，為了適應(yīng)機(jī)組安裝要求，混凝土需要分期澆筑，稱為一期和二期混凝土。一期混凝土：底板、尾水管、尾水閘墩、尾水平臺(tái)、混凝土蝸殼外的混凝土、上下游邊墻、廠房構(gòu)架、吊車梁、部分樓板等，在施工時(shí)先期澆筑，以便利用吊車進(jìn)行機(jī)組安裝。二期混凝土：等到機(jī)組和有關(guān)設(shè)備到貨后、尾水管圓錐鋼板內(nèi)襯和金屬蝸殼安裝完畢后，再進(jìn)行澆筑。二期混凝土包括金屬蝸殼外的部分混凝土、尾水管直錐段外包混凝土、機(jī)座、發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外壁、部分樓層的樓板。

浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!四、廠房結(jié)構(gòu)的分縫和止水浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!

(2）施工縫——根據(jù)施工條件設(shè)置的混凝土澆筑縫(臨時(shí)縫)。巖基上大型廠房通常一臺(tái)機(jī)組段設(shè)一永久縫，中小型水電站可增至2～3臺(tái)機(jī)組設(shè)一條永久縫。在安裝間與主機(jī)房之間、主副廠房高低跨分界處，由于荷載懸殊，需設(shè)沉降縫。壩后式廠房的廠壩之間常沿整個(gè)廠房的上游外側(cè)設(shè)一條貫通地基的縱縫。永久縫的寬度一般為1~2cm，軟基上可寬一些，但不超過(guò)6cm。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!第二節(jié)廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算的內(nèi)容一般包括沿地基面的抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定和廠基面垂直正應(yīng)力計(jì)算。廠房在運(yùn)行、施工和檢修期間，在抗滑、抗傾與抗浮方面必須有足夠的安全系數(shù)，以保證廠房的整體穩(wěn)定性。廠房地基應(yīng)力必須滿足承載能力的要求，不允許發(fā)生有害的不均勻沉陷。河床式廠房本身是擋水建筑物，廠房地基內(nèi)部存在軟弱層面時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!一、荷載及其組合

(一)荷載

1．基本荷載：（1）廠房結(jié)構(gòu)及永久設(shè)備自重；（2）回填土石重；（3）正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的靜水壓力；（4）相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的揚(yáng)壓力；（5）相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的浪壓力；（6）淤沙壓力；土壓力；冰壓力；（7）其它出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多的荷載。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!(二)、荷載組合注：表中a適用于河床廠房，b適用于壩后和引水廠房。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!2．機(jī)組檢修河床式廠房機(jī)組檢修情況下機(jī)組設(shè)備重不考慮，廠房承受的水頭大，而廠房的重量輕，只有結(jié)構(gòu)自重和水重，對(duì)穩(wěn)定不利。3．機(jī)組未安裝廠房施工一般是先完成一期混凝土澆筑和上部結(jié)構(gòu)，以后順序逐臺(tái)安裝機(jī)組并澆筑二期混凝土，機(jī)組安裝周期較長(zhǎng)，如機(jī)組是分期安裝的，廠房的施工安裝或更長(zhǎng)，所以要進(jìn)行機(jī)組未安裝時(shí)的穩(wěn)定計(jì)算。在這種計(jì)算情況中，二期混凝土和設(shè)備重不計(jì)，廠房重量最輕，而廠房已經(jīng)承受水壓，對(duì)抗滑和抗浮不利。4．廠房基礎(chǔ)設(shè)有排水孔時(shí)，特殊組合中還要考慮排水失效的情況。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!(一)抗滑穩(wěn)定計(jì)算

廠房抗滑穩(wěn)定性可按抗剪斷強(qiáng)度公式或抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算

1．抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式式中K'——按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f'，C'——滑動(dòng)面的抗剪斷摩擦系數(shù)及抗剪斷粘結(jié)力；A——基礎(chǔ)面受壓部分的計(jì)算面積；∑W——全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的法向分力（含揚(yáng)壓力）;∑P——全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的切向分力（含揚(yáng)壓力）。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!(二)抗浮穩(wěn)定性計(jì)算廠房抗浮穩(wěn)定性可按下式計(jì)算

式中Kf

——抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)；∑W——機(jī)組段的全部重量，kN；

U——作用于機(jī)組段的揚(yáng)壓力總和，kN。根據(jù)《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kf在任何計(jì)算情況下不得小于1.1。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!2．計(jì)算要求廠房地基面上承受的最大垂直正應(yīng)力，不論是何種型式的廠房，在任何情況下均不應(yīng)超過(guò)地基允許承載力，在地震情況下地基允許承載力可適當(dāng)提高。廠房地基面上承受的最小垂直正應(yīng)力(計(jì)入揚(yáng)壓力)應(yīng)滿足下列條件：對(duì)于河床式廠房，除地震情況外都應(yīng)大于零，在地震情況允許出現(xiàn)不大于0.1MPa的拉應(yīng)力。對(duì)于壩后式和引水式廠房，正常運(yùn)行情況下，一般應(yīng)大于零；機(jī)組檢修、機(jī)組未安裝及非常運(yùn)行情況下，允許出現(xiàn)不大于0.1~0.2MPa的局部拉應(yīng)力。地震情況下，如出現(xiàn)大于0.2MPa的拉應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行專門論證。廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算不滿足要求時(shí)，應(yīng)在廠房地基中采取防滲和排水措施。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!發(fā)電機(jī)層樓板與圓筒式機(jī)墩或風(fēng)罩的連接方式：整體式。其抗扭、抗水平推力的剛度較高，受力情況較好，是應(yīng)用最多的一種型式。但這種型式會(huì)因混凝土的收縮及機(jī)墩的振動(dòng)而使樓板發(fā)生裂縫。簡(jiǎn)支式。有利于采用預(yù)制構(gòu)件，并在機(jī)墩處設(shè)置彈性防振墊層，以減輕樓板受機(jī)墩振動(dòng)的影響，連接構(gòu)造復(fù)雜些，又不能加強(qiáng)機(jī)墩的剛度，應(yīng)用不廣。分離式。樓板與機(jī)墩自成獨(dú)立的受力系統(tǒng)，互不影響，樓板上的荷載通過(guò)梁柱系統(tǒng)直接傳給基礎(chǔ)，樓板不受機(jī)墩振動(dòng)的影響。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!二、作用在機(jī)墩上的荷載及其組合垂直靜荷載A1。包括：機(jī)墩自重，發(fā)電機(jī)層樓板重及其荷載，發(fā)電機(jī)定子、勵(lì)磁機(jī)定子及附屬設(shè)備等重，上機(jī)架、下機(jī)架重，定子基礎(chǔ)板重，下支架在頂起轉(zhuǎn)子時(shí)的負(fù)荷。這些荷載通過(guò)定子基礎(chǔ)板作用于機(jī)墩。垂直動(dòng)荷載A2。包括：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連軸及勵(lì)磁機(jī)等重，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪連軸重，軸向水推力。通過(guò)推力軸承傳給機(jī)架再傳至機(jī)墩。發(fā)電機(jī)層樓板傳來(lái)的荷載應(yīng)由廠房上部結(jié)構(gòu)計(jì)算得出。機(jī)組部分重量和軸向水推力資料應(yīng)由制造廠家提供。水平動(dòng)荷載A3。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的偏心距e，機(jī)組在運(yùn)行中所產(chǎn)生的慣性離心力，從而引起機(jī)墩的振動(dòng)離心力。通過(guò)導(dǎo)軸承傳給機(jī)墩。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!三、圓筒式機(jī)墩的結(jié)構(gòu)計(jì)算按上端自由(不計(jì)發(fā)電機(jī)層樓板的剛度)下端固結(jié)于蝸殼頂蓋上(矮機(jī)墩除外)的等截面圓筒計(jì)算。作用在機(jī)墩上的荷載，可按均布荷載計(jì)算，即按實(shí)際作用位置分別換算為沿相當(dāng)圓筒中心圓周上的垂直均布靜、動(dòng)荷載，作用于機(jī)墩截面形心。在靜力計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)，除軸向水壓力外，所有靜動(dòng)荷載均乘以1.3~1.5的動(dòng)力系數(shù)。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!動(dòng)力計(jì)算的內(nèi)容自振頻率計(jì)算垂直自振、水平橫向自振和水平扭轉(zhuǎn)三種自振頻率機(jī)組強(qiáng)迫振動(dòng)頻率由機(jī)組轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，其頻率等于機(jī)組每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)—水平振動(dòng)由水力沖擊產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，其頻率等于導(dǎo)葉葉片與轉(zhuǎn)輪葉片在運(yùn)動(dòng)中的相互交會(huì)次數(shù)—豎向振動(dòng)共振校核機(jī)墩的自振頻率與強(qiáng)迫振動(dòng)頻率之差和自振頻率之比應(yīng)大于20%~30%。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!2、靜力計(jì)算按上端自由(不計(jì)發(fā)電機(jī)層樓板的剛度)下端固結(jié)于蝸殼頂蓋上(矮機(jī)墩除外)的等截面圓筒計(jì)算。作用在機(jī)墩上的荷載，可按均布荷載計(jì)算，即按實(shí)際作用位置分別換算為沿相當(dāng)

圓筒中心圓周上的垂直均布

靜、動(dòng)荷載，作用于機(jī)墩截

面形心。根據(jù)力的平移法則，將全部

垂直荷載簡(jiǎn)化為作用在圓筒

截面中和軸上的軸力P和它

對(duì)中和軸的彎矩M。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!四、圓筒式機(jī)墩配筋圓筒式機(jī)墩沿圓筒圓周配置豎向鋼筋、水平環(huán)向鋼筋、孔口鋼筋，一般不布置斜向鋼筋。豎向受力筋應(yīng)按偏心受壓柱計(jì)算確定。直徑不小于16mm，間距不大于30cm，沿內(nèi)外壁各布置一層，兼作架立筋。環(huán)向筋起固定豎向筋、抵抗溫度應(yīng)力、混凝土收縮應(yīng)力及環(huán)向力作用。由于機(jī)墩水平環(huán)向截面大，環(huán)向應(yīng)力相對(duì)較小，一般均按構(gòu)造配筋。直徑不小于12mm，間距不大于30cm。大孔口根據(jù)孔口應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，按應(yīng)力大小在孔邊配環(huán)向筋，直徑10~16mm，間距不大于10~15cm；小孔孔邊配適量的鋼筋。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!計(jì)算模型簡(jiǎn)化當(dāng)風(fēng)罩墻半徑與壁厚之比(R/δ)大于10，并且高度較大時(shí)，可按有限長(zhǎng)的薄壁圓筒公式計(jì)算，底部固結(jié)，頂部自由或徑向簡(jiǎn)支；當(dāng)開(kāi)孔較多且尺寸較大，破壞圓筒整體性時(shí)，按圓周上為單寬的豎向梁計(jì)算，底部固結(jié)，頂部采用自由、鉸支、固接或與發(fā)電機(jī)層樓板剛結(jié)，風(fēng)罩墻與發(fā)電機(jī)層樓板一起按Γ型框架計(jì)算，但環(huán)向要適當(dāng)布筋加強(qiáng)。荷載結(jié)構(gòu)自重；發(fā)電機(jī)層樓板傳來(lái)的荷載；發(fā)電機(jī)上支架千斤頂水平推力；發(fā)電機(jī)產(chǎn)生短路扭矩時(shí)，發(fā)電機(jī)層樓板施于風(fēng)罩的約束扭矩；溫度應(yīng)力。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!第三節(jié)蝸殼結(jié)構(gòu)計(jì)算一、鋼蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!荷載結(jié)構(gòu)自重A1。機(jī)墩傳來(lái)的荷載A2。機(jī)墩靜力計(jì)算中求出的底面正應(yīng)力假定為直線分布。水輪機(jī)層地面活荷載A3。參考實(shí)際工程資料確定。內(nèi)水壓力(包括水擊壓力)A4。外水壓力A5。溫度影響力A6。浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!4.計(jì)算模型1．機(jī)墩2．座環(huán)3．彈性墊層4．外墻5．二期混凝土6．一期混凝土7．剛性結(jié)點(diǎn)8．圓拱浙江水專國(guó)家精品課程《水電站》jpkc.zjwchc./sdz水電站廠房結(jié)構(gòu)分析共66頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按桿件中心線長(zhǎng)度L及h構(gòu)成的Γ形剛架計(jì)算跨中彎矩，用凈跨長(zhǎng)L1及h1構(gòu)成的Γ形剛架計(jì)算結(jié)點(diǎn)彎矩。初步估其時(shí)也可按凈跨L1及h1構(gòu)成的Γ形剛架計(jì)算內(nèi)力，不考慮剛性桿段作用。若蝸殼邊墻較厚，或相鄰兩機(jī)組段之間不設(shè)永久性變形縫，蝸殼邊