河床式厂房设计

1FJD35050FJD水利水电工程技术设计阶段河床式厂房设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1996年3月2水电站技术设计阶段河床式厂房设计大纲主编单位主编单位总工程师参编单位主要编写人员软件开发单位软件编写人员勘测设计研究院年月3目次1引言42设计依据文件和规范43基本资料54厂房枢纽布置75厂房内部布置86厂房整体稳定及地基应力计算97厂房基础处理138厂房主要结构设计139构造设计1310观测设计1411技术专题研究1512工程量计算1513应提供的设计成果1541引言工程位于,坝址控制流域面积KM2,是以为主,兼有等综合利用工程。电站装机容量MW,年发电量MWH。装机台,单机容量MW,单机引用流量M3/S。本工程初步设计报告于年月审查通过。2设计依据文件和规范21有关本工程的文件1工程初步设计报告2工程初步设计报告审批文件3工程技术设计任务书。22主要设计规范1SDJ1278水利水电枢纽工程等级划分及设计标准山区、丘陵区部分试行及补充规定2GB5020194防洪标准3SDJ27890水利水电工程设计防火规范4SL7495水利水电工程钢闸门设计规范5SDJ1078水工建筑物抗震设计规范试行6SDJ2178混凝土重力坝设计规范试行及补充规定7SD30388水电站进水口设计规范试行8SD33589水电站厂房设计规范试行9SDJ17385水力发电厂机电设计技术规范试行10SDJ2078水工钢筋混凝土结构设计规范试行。53基本资料31工程等级和建筑物级别本工程为等工程电站厂房为级建筑物。32水位与流量上游正常蓄水位M设计洪水位M死水位M校核洪水位M。下游正常尾水位M校核洪水尾水位M最低尾水位M检修尾水位M。设计洪水尾水位M下游水位流量关系曲线。33气象资料1风速、风向多年平均最大风速M/S最大风速M/S主要风向。2气温多年平均温度极端最低温度极端最高温度多年月平均气温,见表1。表1多年月平均气温表单位月份123456789101112平均3厂区暴雨强度MM/MIN。34泥沙资料坝前淤沙高程为M淤沙容重KN/M3淤沙内摩擦角。35基岩物理力学指标6351混凝土与基岩面的抗剪断参数1新鲜基岩F,CKPA2微风化基岩F,CKPA3弱风化基岩F,CKPA4混凝土与基岩间摩擦系数F。352软弱夹层、结构面间抗剪断参数F,CKPA。353基岩极限抗压强度新鲜基岩KPA微风化岩石KPA弱化岩石KPA。354各类岩石的变形模量KPA弹性模量KPA泊松比。36地震烈度地震基本烈度为度地震设计烈度为度。37机电设备参见坝后式厂房设计大纲范本,范本分类号FJD35020371水轮机1水轮机主要参数2尾水管、蜗壳单线图3水轮机各部件重量和装配图。372发电机1发电机主要尺寸2发电机各部件重量和装配图。373起重机1厂内起重机轮距、轮压及外形尺寸2尾水闸门启闭机轮距、轮压及外形尺寸3进水口闸门启闭机轮距、轮压及外形尺寸。7374主变压器主变压器外形尺寸、重量、轮压、运输轨距等。4厂区枢纽布置41厂区位置选择河床式电站厂房位置的选择,一般应考虑如下几方面1地形、地质条件2泄水建筑物位置及对厂房的影响3船闸位置及与厂房相对位置的关系4对外交通及输变电线路方向5施工导流和分期施工的因素。42主变与开关站布置提示1河床式电站高压侧出线一般在下游侧,主变设置在尾水平台上或厂房一侧,开关站宜布置在厂房一侧的岸边山坡上。2开关站的位置应考虑泄洪时水雾的影响。43防沙、排沙设计431拦沙堰设计提示根据地形、地质、水流流态确定拦沙堰形式、高程和位置。应做整体模型试验确定。432排沙措施1排沙型式选择提示河床式电站排沙形式主要有两种1排沙底孔如葛洲坝、天桥电站等2排沙廊道如大化、八盘峡电站等。2排沙孔高程和尺寸的确定提示排沙孔高程一般比进水口高程低310M。排沙孔数量和尺寸由排沙泄量与发电引用流量之比确定,可根据河流泥沙含量、粒径、水流流态等条件选择。44防冰、排冰设计提示1根据冰情和气温条件选择破冰方案、导冰和排冰措施2破冰方法人工或机械导冰措施导冰筏或导冰墙83排冰方法人工,或水力,或机械。45尾水渠设计根据地形地质条件、河道流向、泄洪影响、泥沙等情况,确定尾水渠底坡、导墙高程和长度,进行导墙稳定计算和护岸形式设计。46厂区防洪和排水设计461厂区防洪防洪标准及防洪措施选择提示1防洪标准根据GB5020194确定2厂房防洪措施一般有尾水平台挡水、厂房下游墙挡水、进厂大门设防洪门、抬高安装间高程、全封闭厂房等。462厂区排水进行排水量计算、排水沟及排水泵房的布置。47进厂交通确定进厂交通方式、高程、纵坡。提示进厂交通采取公路或铁路,其高程应结合厂房防洪措施、厂房布置综合考虑。对下游水位高的河流,大件垂直运输时,应设置吊物孔。大件通过坝厂顶运输时,坝厂顶宽应满足尺寸要求。铁路纵坡不宜大于2公路坡度一般不宜大于8,特殊情况不宜大于12。5厂房内部布置51主厂房尺寸和高程的确定提示在初设阶段厂房布置的基础上,根据补充的地质资料和最终的模型试验结论,以及厂家提供的最终资料,调整修改厂房布置。52进水口布置521进水口高程满足最低水位运行时,流道顶部有一定的淹没水深HKHKCVD1/21式中C系数一般取05507V工作闸门处流速一般取1525M/S,M/S9D工作闸门处孔口高度,M。522布置型式选择1拦污栅形式和尺寸提示1过栅流速控制在08M/S左右。2拦污栅的布置与污物多少、污物来源及清污设备有关。2工作门孔口尺寸3检修门孔口尺寸4启闭设备布置5坝顶公路宽度、相对布置。提示河床式电站水头较低,进水口布置应尽量减少水头损失,水流顺畅,防止涡流,并满足排沙要求。53厂房内部布置提示根据机电、金属结构、建筑、暖通等专业布置要求,重新调整厂房内部布置,绘制厂房布置图。54地下轮廊设计河床式厂房地下轮廊线应根据以下几方面因素确定1厂房机电设备的布置2帷幕灌浆、排水廊道的布置3厂房稳定及基底应力的要求4厂房进水口底板、尾水管底板结构强度5厂房基础工程地质情况。6厂房整体稳定及地基应力计算61计算原则和假定1一般按厂房基础面进行抗滑稳定计算。当厂房基础的岩层存在不利于厂房整体稳定的软弱结构面时,还应进行厂房深层抗滑稳定性计算2应分别对中间机组段、边机组段和安装间段进行计算,有侧向压力作用时,应进行双向水压力作用下的整体稳定分析和地基应力计算3厂房整体抗滑安全系数10基本组合抗剪K11,抗剪断K30特殊组合抗剪K10105抗剪断K2325。4厂房抗浮安全系数K115厂房地基应力最大垂直压应力不得超过地基允许应力,最小垂直压应力不得小于零,地震情况下拉应力不得超过10N/CM26基础面计算截面积取厂房平面投影面积。62荷载及组合621荷载计算1扬压力作用于厂房底面的扬压力,可能有图1所示的4种情况,本工程采取第种情况。2地震惯性力水平地震惯性力分布系数1如图2所示。H1为厂房水下部分高,H2为厂房水平部分高。3波浪压力波浪高2H2H00208V5/4D1/3波浪长2L2L102H式中V风速,M/S图1扬压力计算图H1上游水深H2下游水深H上下游水位差帷幕中心线1、2扬压力折减系数排水孔线图2H1厂房水下部分高度H2厂房水上部分高度11D吹程,KM。4泥沙压力泥沙容重KN/M3泥沙水下内摩擦角。5土压力填土高程M填土干容重KN/M3,饱和容重KN/M3填土内摩擦角。622荷载组合,见表2表2河床式厂房荷载组合荷载组合计算情况上下游水位结构自重永久设备重水重回填土重静水压力扬压力浪压力泥沙压力土压力地震力基本正常运行上游正常蓄水位下游最低水位组合上游设计洪水位下游设计洪水位特机组检修上游正常蓄水位下游检修水位殊机组未安装上游正常蓄水位下游相应水位组非常运行上游校核洪水位下游校核洪水位合地震情况上游正常蓄水位下游最低水位提示1机组检修时,考虑最不利情况,蜗壳、尾水管均无水2机组未安装时,二期混凝土、永久设备重量不计,只计弯管段、扩散段水重。63计算公式631抗剪强度安全系数4PWFK632抗剪断强度安全系数5FCA12式中W总竖向力P总水平力F滑动面的抗剪摩擦系数F滑动面的抗剪断摩擦系数C滑动面抗剪断凝聚力A基础面受压部分的计算截面积,M2。633抗浮安全系数6KWUF1式中W1机组段的全部重量U作用于机组段的扬压力总和。634厂房地基面上的垂直应力计算公式7ULAMXYJX8RWXY9DLAJX10RMXY式中W作用于机组段上全部荷载包括或不包括扬压力,在计算截面上法向分力的总和,KNMX、MY分别为作用于机组段上全部荷载包括或不包括扬压力对计算截面形心轴X、Y的力矩总和,KNMX、Y分别为计算截面上计算点至形心轴X、Y的距离,MJX、JY分别为计算截面对形心轴X、Y的惯性矩,M4A基础面受压部分的计算截面积,M2。13提示1对岩石地基若存在软弱层面,需核算深层沿可能组合滑动面滑动的抗滑稳定性。2对非岩石地基,除应满足地基承载力、稳定要求外,尚需进行地基变形计算。厂房地基容许沉降量和沉降差,应以保证厂房结构安全和不影响厂房内机电设备备的正常运用为原则,根据工程具体情况研究确定。7厂房基础处理71厂房基础开挖提示厂房基础开挖应根据厂房布置、抗滑稳定和应力要求、地形、地质条件以及基础处理措施综合确定。72厂房基础防渗与排水提示确定防渗标准、灌浆深度、范围、孔数、排数等参数。确定排水措施、排水孔间距、深度等。73厂房基础特殊处理措施提示视实际情况选择,如局部挖除、固结灌浆、混凝土塞、锚筋、锚栓等。1对岩溶地基,应进行专门处理2对非岩石地基,视具体情况,选择地基处理方案。8厂房主要结构设计提示1河床式电站厂房底板、进水口、尾水管、蜗壳、机墩、楼板、排架、吊车梁、胸墙、尾水闸墩等主要结构,可根据工程实际情况,简化为平面问题进行计算。必要时,可按空间结构有限元进行分析。2各个构件结构设计,可参阅各构件单项设计大纲范本。9构造设计91永久变形缝提示机组段分缝,一般2030M,大型电站一机一缝,中小型电站可两机一缝或三机一缝。92止水设计提示河床式电站厂房止水型式有两种一是封闭式,即上、下游止水片插到基岩内二是开敞式,允许蜗壳尾水管外侧缝中有水压,以改善蜗壳尾水管受力条件。93混凝土分层分块及标号14提示厂房分层分块根据厂房结构型式和尺寸,施工进度,温控措施及浇筑能力等情况确定。表3厂房结构各部位混凝土标号结构部位标号28天龄期抗冻抗渗进水口、尾水管、蜗壳进口闸墩、尾水闸墩上、下游胸墙机墩、风罩、发电机层楼板排架柱吊车梁坝顶公路桥、机架桥10观测设计101外部变形观测1水平位移观测提示水平位移观测一般采用引张线或视准线法观测,观测部位一般放在坝顶和基础灌浆廊道内。2垂直位移观测提示垂直位移观测即沉降观测标点一般布置在坝顶、尾水平台和基础廊道底板上,一般采用精密水准测量水准网路。3变形缝观测提示在廊道、竖井或楼梯井中穿过变形缝的部位,放置机械式测缝设备,如差动式电阻测缝计。102内部观测1基岩变形观测提示根据地质情况设置基岩垂直变形观测和夹层错动观测,与外部观测成果相互补充。2基础扬压力观测提示扬压力观测顺河流方向选取几个断面进行,设置测压管或渗压计,一个断面布置56个测点。若有软弱夹层时,一般在夹层处,还需设置扬压力观测点。3钢筋应力观测一般在进水口、蜗壳、尾水管等部位设置钢筋计和应力计。4温度观测配合钢筋计以求温度变化与钢筋应力的关系,一般与钢筋计埋设部位相同。5其他观测如振动观测、混凝土应变观测、边坡稳定观测等视实际需要选择。1511技术专题研究提示视工程重要性和必要性选择专题深入研究,如厂房深层抗滑