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工程電站廠房布置為岸邊式，與老廠房(壩后式)相距約200m，發(fā)電廠房上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為“箱形”鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如圖。廠房凈寬18.5m，尾水副廠房凈寬8.0m。廠房屋面和尾水平臺承載力設(shè)計標準要滿足50t重載汽車通過，因此設(shè)計厚度分別為2.0m和1.0m，其余結(jié)構(gòu)詳細尺寸見圖。電站下游設(shè)計洪水位382.5m，校核洪水位387.5m。廠房下游最大作用水頭為38.4m，該工程于1995年9月正式開工。由于主廠房基坑在開挖施工過程中，廠房后山坡發(fā)生了崩塌傾倒，原設(shè)計主廠房上游墻緊靠山體，邊坡崩塌傾倒破壞后，廠房和邊坡之間出現(xiàn)了“月牙形”空缺，如圖在廠房后山坡發(fā)生塌滑后，設(shè)計及時進行了計算分析并提出了噴錨加固處理措施。對塌方后形成廠房至山體間“月牙形”空缺處理的主要措施為：370m以上為混凝土框架結(jié)構(gòu)，主要承力結(jié)構(gòu)為垂直廠房邊墻布置的8道90cm厚鋼筋混凝土墻。各混凝土墻與主廠房上游墻之間預(yù)留了25mm的結(jié)構(gòu)縫，因此，原本設(shè)計主廠房上游墻緊靠山體，現(xiàn)已改變。若電站尾水位為校核洪水位，主廠房上部結(jié)構(gòu)將承受432t/m水平壓力，如此，最初設(shè)計主廠房上部結(jié)構(gòu)在強度分析和剛度分析上均難以滿足要求，后經(jīng)三維有限元分析計算，原設(shè)計上游墻厚0.4m改為1.45m。
電站廠房上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為封閉式，主要原因是抵擋下游洪水和大壩泄洪所產(chǎn)生的霧化雨，廠房離大壩約200m。廠房上部結(jié)構(gòu)就象一個“箱子”，早在20世紀60年代，原石泉水電站廠房為壩后式，廠房上部結(jié)構(gòu)也設(shè)計成箱形結(jié)構(gòu)，那個年代的設(shè)計工程師們就認為用三維有限元分析此結(jié)構(gòu)應(yīng)力是合理的，但限于當(dāng)時計算機軟硬件的水平，人們一時無法實現(xiàn)，只能采用圖的結(jié)構(gòu)模型，用結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)方法來分析結(jié)構(gòu)的強度和配筋計算，當(dāng)時計算采用的下游控制洪水位為382.5m(70年一遇)。然而隨著中國國民經(jīng)濟的發(fā)展，中國的建筑設(shè)計標準有所提高，工程電站廠房計算采用的下游控制洪水位為387.5m(百年一遇)，如果現(xiàn)在廠房上部結(jié)構(gòu)強度計算，仍采用原先過于簡化的結(jié)構(gòu)模型和計算方法，那么整個廠房上部結(jié)構(gòu)的工程量將增加1倍多，后經(jīng)設(shè)計者仔細分析和多種方案的數(shù)值計算，并參考文獻的相關(guān)規(guī)定，最終工程電站廠房上部結(jié)構(gòu)強度分析結(jié)構(gòu)模型簡化為圖。
混凝土彈性模量為2.55Xe5MPa，軸心抗壓強度為2.5MPa，軸心抗拉強度為1.3MPa，容重為241N/m3，泊松比為0.16，級鋼筋彈性模量為2.55Xe5MPa，軸心抗拉強度為310MPa。廠房上部結(jié)構(gòu)所受的主要荷載有自重、屋面活荷載、水壓力、吊車荷載等，控制性荷載組合如下：結(jié)構(gòu)自重十屋面活荷載(5t)+吊車滿載輪壓+吊車水平制動力十水壓力(洪水位)，結(jié)構(gòu)自重+屋面活荷載+吊車滿載輪壓+吊車水平制動力+水壓力(洪水位382.5m)+風(fēng)荷載，結(jié)構(gòu)自重+屋面活荷載(it)+吊車自重輪壓+水壓力(洪水位387.5m)，三維有限元計算模型如圖。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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