ANSYS石門坎水電站雙曲拱壩三維有限元靜力分析

石門坎水電站常態(tài)混凝土雙曲拱壩溫控技術(shù) 楊仲洪楊和明曹龍王波峽 摘要混凝土施工期溫度控制，是混凝土大壩防裂的關(guān)鍵技術(shù)問題。石門坎水電站大壩 設(shè)計(jì)為常態(tài)混凝土雙曲拱壩，高溫季節(jié)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，低溫季節(jié)晝夜溫差大，氣溫驟降頻繁， 混凝土溫控工作的難度較大，針對(duì)這種特定情況，施工期間采取了一系列相應(yīng)的溫控防裂 措施，有效地預(yù)防了壩體裂縫。 關(guān)健詞石門坎常態(tài)混凝土雙曲拱壩溫控技術(shù) 1工程概況 石門坎水電站大壩設(shè)計(jì)為常態(tài)混凝土雙曲拱壩（見圖1），最大壩高111m，拱壩體 形采用拋物線雙曲拱，拱冠梁底寬23.917m，厚高比0.222。壩頂長(zhǎng)296.26m(頂拱上游 面弧長(zhǎng))，分15個(gè)壩段，其中1#～5#壩段為右岸擋水壩段，6#～9#壩段為河床溢流壩段， 10#～15#壩段為左岸擋水壩段。大壩混凝土總量35萬m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)主要為c20、 c25，級(jí)

拱壩接縫灌漿質(zhì)量對(duì)建筑物蓄水后安全起到至關(guān)重要的作用,從灌漿系統(tǒng)加工、安裝到灌漿質(zhì)量檢查,中間有眾多交叉施工,歷時(shí)長(zhǎng),若有一工序質(zhì)量失控,會(huì)造成灌漿實(shí)施困難,甚至造成接縫灌漿失敗。本文詳細(xì)闡述接縫灌漿全工藝的操作流程、方法,操作要求及對(duì)特殊情況的處理方法,經(jīng)質(zhì)量檢查,石門坎電站接縫灌漿施工質(zhì)量良好。

石門坎水電站常態(tài)混凝土雙曲拱壩溫控技術(shù) 楊仲洪楊和明曹龍王波峽 摘要混凝土施工期溫度控制，是混凝土大壩防裂的關(guān)鍵技術(shù)問題。石門坎水電站大壩 設(shè)計(jì)為常態(tài)混凝土雙曲拱壩，高溫季節(jié)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，低溫季節(jié)晝夜溫差大，氣溫驟降頻繁， 混凝土溫控工作的難度較大，針對(duì)這種特定情況，施工期間采取了一系列相應(yīng)的溫控防裂 措施，有效地預(yù)防了壩體裂縫。 關(guān)健詞石門坎常態(tài)混凝土雙曲拱壩溫控技術(shù) 1工程概況 石門坎水電站大壩設(shè)計(jì)為常態(tài)混凝土雙曲拱壩（見圖1），最大壩高111m，拱壩體 形采用拋物線雙曲拱，拱冠梁底寬23.917m，厚高比0.222。壩頂長(zhǎng)296.26m(頂拱上游 面弧長(zhǎng))，分15個(gè)壩段，其中1#～5#壩段為右岸擋水壩段，6#～9#壩段為河床溢流壩段， 10#～15#壩段為左岸擋水壩段。大壩混凝土總量35萬m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)主要為c20、 c25，級(jí)

石門坎水電站混凝土雙曲拱壩具有施工強(qiáng)度大、工期緊、技術(shù)與質(zhì)量要求高、溫度控制嚴(yán)格等特點(diǎn),在施工中科學(xué)地進(jìn)行質(zhì)量控制,為確保拱壩的混凝土澆筑質(zhì)量和快速施工提供了保證。本文針對(duì)石門坎水電站雙曲拱壩混凝土施工工藝及質(zhì)量、溫控進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

石門坎水電站雙曲拱壩壩肩槽爆破開挖施工采用\"預(yù)裂孔+垂直梯段孔+預(yù)留緩沖保護(hù)層\"的爆破技術(shù),以降低爆破振動(dòng)對(duì)壩肩圍巖的破壞,保證了邊坡的穩(wěn)定,又確保了建基面的開挖質(zhì)量和施工期安全。建基面鉆孔設(shè)計(jì)采用autocad輔助設(shè)計(jì),計(jì)算出每一個(gè)孔的所有造孔參數(shù),確保預(yù)裂鉆孔做到\"準(zhǔn),齊,平,直\

石門坎電站壩區(qū)山體陡峭,大型施工設(shè)備布置難度大,加之河道汛期承擔(dān)泄洪任務(wù),設(shè)備布置受到限制,布置壩后門機(jī)-汽車棧橋有效地解決了混凝土入倉難題,保證了壩體混凝土施工的連續(xù)進(jìn)行,入倉強(qiáng)度滿足施工質(zhì)量、工期要求。

大壩配電中心是保證水電站大壩電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的極為重要的供電系統(tǒng),圍繞石門坎水電站大壩配電中心的建設(shè)過程,重點(diǎn)介紹建設(shè)過程的管理方法。配電中心的成功投運(yùn)為大壩表孔、中孔啟閉機(jī)及進(jìn)水口閘門等電氣設(shè)備以及營(yíng)地生活供電提供了有力的安全保障。

一般壩基固結(jié)灌漿要求先澆筑一定厚度的蓋重層混凝土,而后進(jìn)行灌漿,影響壩體混凝土澆筑,對(duì)于工期要求緊張的工程來說,無蓋重固結(jié)灌漿解決了灌漿與混凝土施工工期的矛盾關(guān)系。闡述了無蓋重固結(jié)灌漿施工工藝操作流程及方法,擬定的參數(shù)經(jīng)壓水試驗(yàn)和聲波檢測(cè)手段檢查,符合預(yù)定的灌漿效果。

介紹利用垂線法進(jìn)行石門坎水電站已埋設(shè)正垂管管壁間隙測(cè)量,計(jì)算待安裝正垂管偏移量。利用垂線法進(jìn)行正垂管放樣方法簡(jiǎn)單易行,能獲得較高的量測(cè)精度,并在石門坎水電站取得較好的安裝效果。

云南石門坎水電站的開發(fā)任務(wù)主要為發(fā)電。水電站裝機(jī)容量130mw,針對(duì)石門坎水電站的水力特性,充分考慮電站的實(shí)際運(yùn)行條件,優(yōu)化水力機(jī)械設(shè)計(jì),保證在汛期高含沙水流條件下有較優(yōu)的安全運(yùn)行工況,又在非汛期低含沙水流條件下保證設(shè)備高性能運(yùn)行,并為電站運(yùn)行維護(hù)創(chuàng)造便利的條件。

導(dǎo)流洞的開挖支護(hù)過程模擬是一個(gè)三維空間問題。采用國際先進(jìn)的plaxis程序,將模擬分析結(jié)果與導(dǎo)流洞實(shí)際開挖支護(hù)情況進(jìn)行對(duì)比,更好地把握導(dǎo)流洞施工過程中圍巖應(yīng)力分布及變形規(guī)律,以期更好地指導(dǎo)地下洞室工程的開挖和支護(hù)。

為了弄清石門坎水電站拱壩泄洪消能的能力,通過拱壩泄流能力水工模型試驗(yàn),分別模擬3個(gè)表孔和兩個(gè)中孔單獨(dú)或表孔、中孔聯(lián)合運(yùn)用條件下泄流能力、出口流速、壓力分布及消能沖刷情況。以驗(yàn)證原設(shè)計(jì)方案中表孔、中孔體型設(shè)計(jì)是否合理,從而最終確定表孔、中孔的設(shè)計(jì)體型。模擬泄洪過程中消力池底板的受力情況變化,根據(jù)受力情況提出改善措施,防止發(fā)生揭底破壞。對(duì)泄洪的霧化問題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析,提出意見。

石門坎水電站混凝土拱壩施工需跨兩個(gè)夏季,橫縫灌漿自然溫度不能滿足封拱時(shí)的溫度要求,需采取通水冷卻措施。采用三維有限元方法,對(duì)石門坎水電站混凝土一期通水冷卻進(jìn)行了多種工況的三維仿真計(jì)算分析,得到一期冷卻規(guī)律:水管間距相同情況下,通水水溫越低,削減水化熱越多,降低混凝土最高溫度效果越好;通水水溫相同情況下,水管間距越小,削減水化熱越多,降低混凝土最高溫度效果越好。

石門坎電站拱壩中孔、表孔懸挑幅度大,施工工期緊,施工安全和施工質(zhì)量管理、控制難度大。采用常規(guī)組合鋼模支模、連續(xù)\"反拉\"加固法施工,保證了施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),并做到費(fèi)用最小,該方法施工快速、成本低、施工簡(jiǎn)單,值得推廣。

進(jìn)口閘門的布置及運(yùn)用方式將對(duì)電站的運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。配合石門坎電站采用了一洞兩機(jī)的引水方式,為保證機(jī)組運(yùn)行的獨(dú)立性,在每個(gè)機(jī)組的進(jìn)口設(shè)置快速閥門。重點(diǎn)介紹進(jìn)口閘門和攔污柵的主要設(shè)計(jì)理念和策略。

介紹了石門坎水電站拌和站制冷系統(tǒng)的制冷原理、制冷工藝、設(shè)備及其布置,該系統(tǒng)采取對(duì)粗骨料吹冷風(fēng)后將粗骨料溫度降低-6℃左右,并加5℃的冷水及-8℃的片冰就能保證夏季出機(jī)口的溫度。

石門坎水電站引水洞施工交通洞設(shè)計(jì),按相關(guān)規(guī)范的要求,并結(jié)合其它水電站施工交通洞的經(jīng)驗(yàn),對(duì)施工交通洞的布置進(jìn)行了變更設(shè)計(jì),包括空間位置的布置、斷面的核算和封堵體的設(shè)計(jì)。

結(jié)合作者參加石門坎水電站的建設(shè)管理,在施工圖設(shè)計(jì)過程中,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行認(rèn)真的審查,提前做好設(shè)計(jì)優(yōu)化建議,既有利于機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行,又達(dá)到節(jié)省費(fèi)用和縮短工期的目的。

通過工程實(shí)例分析，介紹在水電站引水洞不良地質(zhì)段巖體的開挖支護(hù)中，采用超前小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)的前提條件和技術(shù)關(guān)鍵，綜述關(guān)鍵環(huán)節(jié)施工技術(shù)，為今后水電引水洞工程開挖支護(hù)提供借鑒。

水電站工程建筑物裝修需因地制宜,在考慮安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的同時(shí),應(yīng)考慮與自然環(huán)境相協(xié)調(diào),并體現(xiàn)企業(yè)文化和精神。系統(tǒng)介紹石門坎水電站工程廠區(qū)建筑裝修要點(diǎn),充分結(jié)合工程的特性,從設(shè)計(jì)理念、工藝質(zhì)量出發(fā),達(dá)到了最佳裝修效果。

介紹石門坎水電站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。石門坎水電站監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)能較好地進(jìn)行電站邊坡、壩基穩(wěn)定性、壩基滲流、壩體應(yīng)力應(yīng)變等的監(jiān)測(cè),建立了一套集中、精簡(jiǎn)、高效的工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

采用三維有限元方法對(duì)石門坎水電站鋼岔管結(jié)構(gòu)體形進(jìn)行優(yōu)化,考慮施工中的不確定因素,就總縫隙寬和圍巖彈性抗力進(jìn)行了敏感性分析。結(jié)果表明:在一定的平面布置條件下,岔管管殼應(yīng)力集中的程度取決于管殼母線間的轉(zhuǎn)折角大小;縫隙大小對(duì)埋藏式岔管的應(yīng)力分布影響較為敏感,縫隙越小,圍巖分擔(dān)作用越明顯;圍巖對(duì)岔管的應(yīng)力大小及分布影響顯著。