赞比亚伊泰兹水电站厂房上游墙止推环结构应力分析.docx

西北水电·2016年·第1期37

文章编号：1006—2610(2016)01—0037—02

赞比亚伊泰兹水电站厂房上游墙止推环结构应力分析

王红强

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安710065)

摘要：应用三维有限元计算伊泰兹水电站厂房上游墙止推环结构及其附近混凝土应力，并依据止推环及其邻近压力钢管在蜗壳不平衡水推力作用下的结构应力进行安全性评价。环后混凝土结构应力分布对结构配筋计算具有一定的参考价值。

关键词：止推环；不平衡水推力；结构应力；伊泰兹水电站

中图分类号：TV312文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.01.009

AnalysisonStructuralStressofThrustCollaratPowerhouseUpstreamWall,

ItezhiHydropowerProject

WANGHongqiang

(NorthwestEngineeringCorporationLimited,Xian710065,China)

Abstract:Byapplicationof3Dfiniteelementmethod,stressesofthethrustcollaratpowerhouseupstreamwallanditssuroundingconcretearecalculated.Futhermore,theirsafetyisassessedinaccordancewithstructuralstressesofthethrustcollaranditsneighboringpenstockundertheactionoftheunbalancedhydraulicthrustofthespiralcase.Thestructuralstressdstributionoftheconcretebehindthethrustcollarisreferredtothereinforcementarrangementofthestructure.

Keywords:thrustcollar;unbalancedhydraulicthrust;structuralstress

1工程概况

伊泰兹水电站位于赞比亚南方省丘莫市伊泰兹区，大坝位于赞比西河和凯福河交汇点上游295km处。伊泰兹大坝于1978年建成，是下游凯福峡水电站的调节水库，主要用于蓄水灌溉和凯福河流量管理，调节上凯福峡水电站的水力发电流量。新建水电站利用南导流洞改建为引水洞，并开挖、修建新的引水洞和调压井，以及地面厂房和尾水渠[1-2]。主厂房内布置2台单机容量为60MW的轴流式水轮机组，额定水头40m,总装机容量120MW。机组单机引用流量155.4m3/s。厂房结构横缝采用一机一缝。主厂房宽29.0m,1号机组段长25.0m,2号机

收稿日期：2015-06-09

作者简介：王红强(1983-),男，陕西省宝鸡市人，工程师，从事水利水电工程水工专业设计工作.

组段长25.5m,高度53.0m。主厂房上游每台机组布置一台直径为6.3m的进水蝶阀。机组采用金属蜗壳，进口直径6.3m。

经调查，很多水电站工程设计中都采用在蜗壳进口断面上游处设置止推环的方式来减小不平衡水推力所造成的不利影响[2-6]。特别针对伸缩节过缝形式，在伸缩节下游设置止推环来承担部分蜗壳不平衡水推力已经成为业界的共识[1,7-8]。但伊泰兹水电站项目因厂房尺寸及机电承包商有关流道系统的布置要求等因素的限制，止推环的位置一反常态没有设在大体积混凝土内部，而设在最小厚度仅为1.2m的上游墙内部。止推环的这种布置形式对压力钢管以及环后混凝土的应力状态产生较为复杂的影响。

2研究的主要内容

2.1压力钢管及止推环应力分析

考虑在不平衡水推力及内水压力作用下，与止

38王红强.赞比亚伊泰兹水电站厂房上游墙止推环结构应力分析

推环相接部分的压力钢管及止推环本身的应力状态，计算分析压力钢管的局部膜应力与弯曲应力叠加区的应力值及总体膜应力，并与各自对应的允许应力强度相比较。同时计算分析止推环的二次应力并与允许应力强度相比较。根据上述比较结