某工程河床式水电站厂房应力和位移计算分析

摘要

水电是清洁环保、无污染的可再生能源，开发水电项目符合我国可持续发展的需求，有利于国民经济全面快速发展。河床式水电站水头低，淹没损失小，成为目前中小型水电站开发的一种良好型式。但河床式水电站单机流量大，水电站厂房的进水口、蜗壳和尾水管等尺寸较大，厂房结构受力比较复杂。床式水电站厂房由上游墙、进水口、排沙孔、混凝土蜗壳、发电机层、水轮机层、尾水管、下游墙等主要结构等组成，是出许多孔洞和板墙组成的复杂空间结构，受力条件比较复杂。因此，研究厂房坝段主要部位的应力和位移分布状况，对厂房坝段的合理布置和厂房结构设计具有重要意义。
　　 本文应用ANSYS软件对河床式水电站厂房结构计算分析，对结构建模和荷载施加方法进行了深入研究；根据某工程河床式水电站厂房初步设计要求，选择2号机组坝段建立三维有限元计算模型，对进水口结构、发电机层、水轮机层、蜗壳、尾水管等结构进行精确模拟；分别对正常运行、机组检修、机组未安装和地震工况进行三维有限元计算分析，对机组坝段建基面、发电机层、水轮机层、风罩筒、机座、进水口、混凝土蜗壳、尾水管等关键部位的应力分布和位移进行了深入分析，为厂房结构设计提供依据；根据非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则，利用三维有限元法应力计算成果，对进水口闸墩和胸墙、检修门与事故门间的隔墙、发电机层、蜗壳、尾水管、排沙孔等主要部位进行了配筋计算，为厂房结构配筋设计提供合理依据。
　　 本文研究成果在该工程河床式水电站厂房设计中得到应用，对同类水电站厂房的设计和施工具有一定参考和应用价值。