陶岔水电站厂房结构设计与计算.docx

规划设计SMALLHYDROPOWER2011No2,TotalNo?58

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陶岔水电站厂房结构设计与计算

罗承昌(长江水利委员会勘测设计研究院湖北武汉430014)

【摘要】陶岔水电站为南水北调中线一期工程的渠首电站，为保证结构安全可靠，对重要部位采取结构措施进行了加强，并对重要部位采取了有效的计算方法，使厂房结构布置形式及尺寸更加合理、可靠。图1幅。

【关键词】水电站厂房设计结构设计计算

iw述

陶岔水利枢纽是南水北调中线一期工程的渠首，也是丹江口水库的副坝，位于河南省淅川县。主要承担的是向北京、天津、河南、河北供水及灌溉的任务，并兼顾发电。陶岔水电站主厂房位于主河道上，安装场位于主厂房左侧岸边。电站为河床径流式电站，安装2台灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量2×25MW。主厂房宽35m,长63.1m,水轮机直径5.1m。厂房基础为奥陶系中统碳酸盐灰岩，裂隙和断层较发育。厂房等级为1级，地震基本烈度为6度，考虑其工程等级按7度设防。

2电站特点

1)建筑物等级高，安全标准高。根据《水利水电等级划分及洪水标准》,本工程等别为I等。陶岔水电站位于主河道，承担挡水任务，为一级建筑物。

2)上下游水头差较大。陶岔水电站为渠首工程，上游接丹江口水库，设计洪水位172.20m,校核洪水位174.35m。下游为供水水位，由于南水北调加大引用流量只有420m3,下游水位常年位于

149.8m以下，电站水头差接近25m。因此，相对于一般河床贯流式电站，陶岔水电站设计水头较大，电站一旦失事，对下游的危害非常严重。

3)陶岔水电站作为南水北调输水总干渠的渠首工程，担负着向北京、天津、河北、河南等城市输水的任务，关系到几千万人的饮水安全，具有重要的社会意义。

收稿日期：2011-02-11

作者简介：罗承昌(1976-),男，工程师，主要从事水电站设计工作。Email:xinkong0226@163.com

3结构设计与计算

3.1结构设计

1)电站厂房分缝设计。初步设计阶段采用一机一缝设计，参考其它贯流式厂房设计，厂房边墩的宽度3m基本可以满足结构受力要求，而且一机一缝便于施工。施工详图阶段为更好的保证结构设计安全，改为两机一缝，在相同的主厂房宽度情况下，厂房原边墩宽度由3m变为4m和5m(中墩),使厂房在管形座未安装情况下，边墩最小宽度仍有

3m,满足厂房一期挡水的需要。

2)上游挡水结构设计。上游挡水结构包括挡水胸墙、墩墙及非挡水胸墙，承担上游水压力。由于墩墙宽度一般不大，若依靠配筋承担墩墙拉应力，则大量配筋集中在迎水面，施工较为困难。陶岔电站上游设计洪水位172.2m,流道顶高程

142.2m,挡水水头约30m。为保证结构安全，初拟3个方案对其进行加强。

①抬高运行层高程，使挡水结构悬臂高度减小，从而减小墩墙迎水面拉应力。但受下游副厂房及尾水平台高程限制及机组安装要求限制，运行层高程受到约束，陶岔电站运行层高程由原设计的

147.2m抬高至147.70m。

②加强挡水结构重力。原设计中将挡水胸墙做成薄墙结构，施工详图中设计成实体结构，从而可平衡水压产生的负弯矩。

③在机组两端加支撑墙体传力结构，使上游水压力传至下游挡水结构，形成整体受力结构。由于厂房运行层空间紧凑，而且对厂房后期运行不方便，经综合考虑，施工详图中未考虑支撑结构方案。

3)止水设计。由于上游水位远高于下游水位，因此流道内水压力对底板及墩墙结构计算起控制作用。通过对3种止水的比较分析[1],采用了垂直向

小水电2011年第2期(总第158期)规划设计

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止水位于检修闸门后、水平向止水位于流道顶板下部的永久止水布置方式。止水的布置对边墩及底板的结构内力影响较大，此布置方式使得运行工况下

流道外水压平衡了一部分流道内水压，检修工况下流道外水压不大，从而使各种工况下流道应力比较均衡(见图1)。

图1厂房剖面

3.2结构计算

陶岔水电站作为挡水建筑物的一部分，在工程建设及运行各个阶段承担上下游水压力。根据《水电站厂房设计规范》,按照不同部位切取断面进行分析，进行二维平面计算，并利用建立的三维有限元模型进行复杂部位的计算并验证二维平面计算的结果，综合考虑后进行配筋设计。

陶岔电站厂房的结构计算包括承载力计算和正常使用极限状态计算。正常