坝后式水电站厂坝连接形式研究

基于近年的研究成果,对厂坝连接形式的工程实践和研究进展进行了全面的回顾,探讨了大型坝后式厂房常用连接形式的工程措施和工作机理,提出了需进一步研究的问题。

地震作用下坝后式水电站厂坝连接形式对比研究

为应对近几年西南地区坝后式水电站建设遇到的复杂坝址条件和强震给厂房稳定性带来的影响,以厂坝连接形式优化比选为目标,采用有限元法建立了金沙江中段某坝后式水电站的三维有限元模型。在校核洪水位工况和地震工况下对比了平缝相靠、整体连接和平缝灌浆三种不同的厂坝连接方案给过缝钢管及厂房结构受力特性带来的影响。结果表明:厂坝整体连接和平缝灌浆方案下过缝钢管和厂房上下游墙的应力和变形要明显小于平缝相靠方案,其中校核洪水位工况下整体连接方案钢管的最大轴向和环向应力分别只有平缝相靠方案的19%和17%,地震工况下厂房的变位也在承受范围内,且其更利于厂房和坝体通过联合作用达到钢管的均匀受力,因此推荐为采用的厂坝连接形式。

坝后式水电站厂房不同支座方案减震对比研究

通过建立某坝后式水电站主体结构的三维有限元模型,包括大坝、基础、坝后式厂房、厂房顶网架和支座简化模型,对比分析了在地震作用下带锚栓的板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和铰支座3个方案对厂房上部结构的减震影响。研究结果表明:铰支座方案自振周期最短,支座节点的地震响应最大,其中厂房上、下游侧节点对最大层间位移比铅芯橡胶支座方案分别高31. 74%和44. 5%;铅芯橡胶支座方案由于具有较好的吸能效果,在地震作用下其本身适应剪切变形能力强,能很好地释放支座处支反力,厂房上、下游排架柱的第一主应力也是3个方案中最小的。由此可得,坝后式水电站厂房铅芯橡胶支座为推荐的支座选型方案。

土卡水电站坝后式厂房结构应力及稳定性研究

土卡水电站厂房为坝后式厂房,大坝和厂房底板联成一体,厂房内部进水口、涡壳、尾水管等空间结构复杂,加之下游尾水位很高,因而受力情况复杂。本文采用数值模拟方法,对土卡水电站厂房坝段整体混凝土结构及重点部位(进水口、涡壳、尾水管)和大坝基础进行了应力应变及稳定性研究。结果表明:坝顶向下游变位最大1.25cm,坝顶沉降最大-1.128cm;地震工况下,坝趾出现-0.818MPa的拉应力,坝踵在工况6下出现拉应力;蓄水工况下,进水口底部、涡壳底部、尾水孔周边均存在极值约为-0.5MPa的拉应力;正常蓄水工况下,坝体的整体强度储备抗滑安全系数为Kc=3.8,满足抗滑稳定性要求。

水力过渡过程中坝后式水电站流道压力空间分布特性

为了保证水电站运行安全,有效控制水力过渡过程中坝后式水电站流道压力变化,必须明确水力过渡过程中流道的三维压力分布特性。为此,以三峡右岸水电站这一典型的坝后式水电站为研究对象,对水力过渡过程中流道三维空间压力分布特性进行研究。结果显示,当导叶采用三段折线式关闭规律在额定工况下甩全部负荷时,水电站流道不同区域的压力瞬变规律具有不同的特征,同一过水断面上不同位置瞬时压力差值较大,特别在活动导叶外缘断面、转轮出口断面及尾水管肘管段出口断面,其同一时刻最大压力和最小压力的最大差值达393.207%。研究结果表明,对引水道短、断面面积大的水电站,采用三维数值模拟较传统一维特征线法更能反映水力过渡过程中流道的压力瞬变特性,为水电站的安全运行提供更好的保障。

某坝后式厂房的静动力分析

金沙江某坝后式大型水电站位于地震高烈度区,分析其厂房结构在静、动力作用下的内力分布,对工程设计意义重大。采用大型三维有限元软件ANSYS建立厂房结构模型,并进行三维有限元动静力分析。静力计算中考虑正常蓄水位、校核洪水位、检修三个工况,得到结构应力与位移分布。动力计算采用block lanczos法进行模态分析,得到厂房整体结构的自振特性,提取前10阶振型,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,分析和评估厂房结构各部位的动静变形和应力。结果表明,厂房结构刚度设计合理,部分区域出现应力集中现象,需提高强度,为类似工程提供了参考。

大型坝后式水电站厂坝联结形式的优选

本文提出了压力钢管取消伸缩节后厂坝联结结构形式的优选准则，并通过对某大型水电站整体结构进行三维有限元分析，确定了最优模型和最佳明管长度，给出了初步设计阶段明管管壁厚度的计算公式．

考虑地震波斜入射作用的坝后式厂房动力响应分析

为探究地震波斜入射作用对坝后式厂房上部结构的影响,构建了龙开口水电站二维厂坝整体连接有限元模型,根据粘弹性边界理论,编制了平面P、SV波斜入射波动程序,输入地震波采用抗震设计要求的人工波,分析坝后式厂房上下游墙的动力响应可知,P、SV波斜入射作用下坝后式厂房上下游墙的动力响应与垂直入射时明显不同,从位移来看,SV波入射角度越大,上下游墙体的水平向位移峰值越大,高程越高,水平向位移峰值变化越快;从应力来看,随着SV波入射角度的增大,应力控制点的第一主应力逐渐减小,而P波斜入射时应力的变化规律与SV波相反。

水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝及坝后式厂房的破坏效应

当坝身设有孔口且存在坝后式厂房时,水下爆炸冲击荷载作用下大坝的动力响应非常复杂。针对此问题,考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应,采用Lagrangian-Eulerian耦合方法建立水下爆炸冲击下大坝-厂房-库水-坝基全耦合模型,利用数值模拟技术分析了水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝及其坝后式厂房的动态破坏过程,得到了重力拱坝及坝后式厂房在水下爆炸冲击荷载作用下的损伤破坏过程及损伤机理。结果表明:水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝的损伤破坏形式包括爆炸成坑破坏、气穴冲切破坏、局部拉伸破坏和整体拉伸破坏;随着爆心距的增大,大坝的主要损伤破坏形式逐渐改变,分别为爆炸成坑破坏、局部拉伸破坏和整体拉伸破坏,当爆心距进一步增大时,坝体破坏逐渐减小;进水口和溢流表孔的存在削弱了坝体局部强度和拱效应;水下爆炸冲击荷载作用下,坝后式厂房由于结构的整体响应发生局部拉伸破坏。

高拱坝坝后式电梯井顶部连接方式探究

高拱坝坝后式电梯井顶部与坝体的连接方式问题已被学者广泛关注。提出采用弹性连接的方式来解决工程常用的混凝土固结连接和无约束连接方式所带来的弊端。运用ANSYS有限元分析软件的combin14单元来模拟弹性连接,并与采用混凝土固结连接和无约束连接时的电梯井拉应力与位移情况进行对比分析;分析取不同弹性系数K时的弹性连接对电梯井结构的影响。结果表明:当电梯井顶部与坝体采用弹性连接时,可以有效地限制电梯井顶部的位移以及减小电梯井中部的拉应力,不会造成电梯井顶部连接处应力增大,有效地解决了采用固结连接时所带来的弊端。研究结果可为高拱坝坝后式电梯井的设计提供参考。

东江双曲拱坝坝后式引水管道的设计与施工

东江水电站为双曲拱坝坝后式厂房,安装4台12.5万kW水轮发电机组。4条引水管道,其进水口布置在河床内第14～17坝段,每条引水道总长约174m,由坝内管段、坝后背管段、镇墩及水平管段组成。背管段及水平管段均采用钢管外包钢筋混凝土结构型式。

水电站坝后式厂房水下结构整体有限元分析

一、前言水电站厂房水下结构物的设计一般包含两方面内容一是计算确定结构物的应力场;二是当结构内的应力水平超出混凝土材料强度时,确定如何增补其强度。

某电站坝后式厂房引水系统设计及有限元分析

采用有限单元法,对某电站坝后式厂房引水系统进行了静动力承载特性研究,从而确定了坝后背管的布置形式、结构形式、厂坝分缝处过缝措施等。对引水系统正常运行和抗震安全性进行了评价,并确定相应的工程措施,以供相似工程参考。

地震波斜入射输入体系下坝后式厂房易损性分析

为了考虑地震波斜入射对坝后式厂房易损性的影响,通过斜入射SV波和P波波场叠加,在地表得到与实测地震动一致的设计地震动分量。同时为了考虑坝后式厂房的动力损伤,在程序中嵌入混凝土动力损伤本构,编写了可以考虑地震波斜入射体系的结构易损性分析程序。最后从太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库中选取26条近场地震动数据,根据峰值地面加速度(PGA)对每条地震波进行调幅,以我国西南地区某坝后式厂房为工程实例,用增量动力学分析法计算了其上下游墙体在不同强度斜入射体系地震动作用下的易损性曲线。与传统垂直入射模式下的地震易损性曲线对比发现,传统垂直入射下的破坏概率较高,两种入射模式破坏概率最大相差26%。其中,坝后式厂房下游墙的破坏概率比上游墙大,最大相差可19%。因此坝后式厂房的抗震设计需考虑地震波斜入射的影响,并重点考虑下游墙部位的抗震安全性。

山溪坝后式取水及明渠弯道除沙方式研究

随着我国水利水电工程建设的发展,水电站分布越来越集中于偏远山区,供水系统往往需自行建设。为了解决工程建设施工及生活用水问题,通常是将工程附近水源水质较好的山溪作为取水点,并经简单沉沙处理后投入使用。传统的坝前式山溪取水及大型沉沙池除沙普遍面临着汛期取水头部易被泥石流淤积、山溪内施工部位狭窄等问题,根据弯道环流原理,结合杨房沟水电站供水系统取水头部设计及运行使用经验,研究验证了坝后式取水代替传统的坝前式取水,以及明渠除沙代替大型沉沙池除沙方式的实际效果。实践表明,新的取水方式可以满足抗淤能力强、施工占地少,同时除沙能力理想的要求,可为今后类似情况下山溪取水及除沙方式的选择提供参考。

柴石滩水库坝后式电站拦污栅及清污机设计

柴石滩水库坝后式电站拦污栅为垂直布置型式,主要是根据水库库容大、清污深度深、污物多为树枝,树叉及城市垃圾,以及水工建筑物集中在左岸的特点设计的。与之相配套的机械式深水垂直清污机较通常设计的清污机具有以下特点:①采用了液压清污耙斗;②采用带排绳装置的电缆卷筒;③采用PLC电气控制系统。该拦污栅和清污机已正常运行4 a多,为电站的安全、可靠运行提供了保证。

浅淡生态环境用水量对坝后式水电站发电的影响

在水能资源开发利用过程中,应将生态环境保护放在重要位置。坝后式水电站不存在脱水河段,但若调峰运行会使坝下河段出现减(脱)水现象,需按河道生态环境需求下泄生态流量,最大限度减轻对河流造成的负面生态影响。以1座坝后式水电站为例,分析不同方案的生态环境用水量对发电效益造成的不同影响,以及生态环境流量与发电流量相结合的方式所具有的优势。

坝后式水电站地面厂房结构研究

简述水电站厂房结构设计、稳定分析。通过对鸡冠山电站实例设计成果对水电站坝后引水厂房结构设计、稳定分析等方面的计算,对今后小流量、低装机的电站厂房如何进行结构设计提供经验,对在岸滩建设独立厂房地基处理问题提供计算思路。

大型坝后式机组蜗壳差压-流量关系的率定

蜗壳差压测流简便、不受水头与开度变化影响,系数一次率定即可长期使用。流量与蜗壳差压呈现WinterKennedy关系,而因流量随机误差与流量-水头死结的存在,对大型坝后式水电机组,适合根据超声波流量计流量测算净水头。文章选取云南电网典型机组,使用反算流量的方式率定蜗壳差压-流量关系,结合误差与可信度评价,确认了方法的工程实用价值。

南康河水电站坝后式厂房自振特性及共振分析

南康河水电站采用坝后式厂房结构,通过建立三维模型对厂房整体结构、上部结构、下部结构进行了自振特性分析及共振校核分析,对厂房共振的危险性进行了评价并提出了建议。