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        深溪溝水電站泄洪閘混凝土澆筑溫控研究

        2013-12-17 10:48:56石太軍楊德超張逢銀
        水電站設(shè)計(jì) 2013年3期
        關(guān)鍵詞:分縫泄洪閘閘墩

        石太軍,楊德超,張逢銀

        (中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,四川 成都 610072)

        1 工程概況及特點(diǎn)

        1.1 工程概況

        深溪溝水電站位于四川省大渡河中游漢源縣和甘洛縣接壤處,為大渡河干流規(guī)劃的第十八級(jí)電站,電站的主要任務(wù)為發(fā)電,兼有對(duì)瀑布溝水電站調(diào)峰下泄流量過(guò)程進(jìn)行反調(diào)節(jié)要求。水庫(kù)正常蓄水位660.00m,相應(yīng)庫(kù)容3 227萬(wàn)m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容787萬(wàn)m3,最大水頭38.60m,引用流量2 619m3/s,電站裝機(jī)容量660MW,年發(fā)電量32.35億kW·h,枯期電量9.18億kW·h,設(shè)計(jì)枯水年枯水期平均出力253MW,為河床式電站,工程等別為二等工程,樞紐主要建筑物按2級(jí)設(shè)計(jì)。

        樞紐主要建筑物由1孔排污閘、3孔泄洪閘、河床式廠房、2條泄洪沖沙洞(與導(dǎo)流洞全結(jié)合)及右岸擋水壩段組成,壩頂高程662.50m,壩頂全長(zhǎng)223.0m,擋水壩采用混凝土閘壩,最大閘高54.5m,正常蓄水位為660.00m,工作弧門擋水高度40.0m。3孔泄洪閘和1孔排污閘為一閘室單元,底板垂直于水流向?qū)?1.5m,順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)65.0m,底板厚7m。泄洪閘為胸墻式平底板寬頂堰,底板高程620.00m,孔口尺寸為7.0m×17.0m(寬×高),中墩厚5.0m,邊墩厚4.0m。

        1.2 工程特點(diǎn)

        (1)泄洪閘規(guī)模較大,閘室結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,結(jié)構(gòu)混凝土在溫度與自重荷載作用下的應(yīng)力分布狀態(tài)復(fù)雜,存在明顯的局部高應(yīng)力區(qū)域。

        (2)3孔泄洪閘和1孔排污閘作為一個(gè)閘室結(jié)構(gòu)單元,泄洪閘為胸墻式平底板寬頂堰,垂直水流方向?qū)挾葹?1.48m,順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度為65.00m,最大閘高54.50m。閘室孔口尺寸為7.0m×17.0m,閘墩為預(yù)應(yīng)力閘墩,中墩厚5.0m,邊墩厚4.0m,底板厚7.0m。根據(jù)施工進(jìn)度安排,泄洪閘底板混凝土將于夏季澆筑。大體積混凝土在澆筑時(shí)混凝土的溫度升高,在熱量散發(fā)過(guò)程中混凝土底板收縮,由于受到基巖的約束,在澆筑塊中產(chǎn)生了較大的溫度應(yīng)力,導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。外界溫度驟降所產(chǎn)生的溫差也會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。這些裂縫往往受各種條件的影響而形成貫穿裂縫以至危及大壩安全。為確保工程質(zhì)量及泄洪閘的安全,按照(DL/T 5108-99)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,需對(duì)泄洪閘底板混凝土溫控進(jìn)行專門研究,并提出相應(yīng)措施。

        2 泄洪閘混凝土澆筑溫控研究

        2.1 三維有限元溫控仿真計(jì)算模型

        取3孔泄洪閘閘室整體以及巖石基礎(chǔ)作為計(jì)算模型,其中巖石基礎(chǔ)取60.0m深度,基礎(chǔ)上下游方向各取80.0m長(zhǎng)?;A(chǔ)底部取地溫邊界,基巖左右岸方向按絕熱邊界處理;基礎(chǔ)垂直平面按絕熱邊界處理。

        2.2 穩(wěn)定溫度場(chǎng)及溫控標(biāo)準(zhǔn)

        (1)典型季節(jié)的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場(chǎng)。根據(jù)深溪溝水電站區(qū)域相關(guān)資料,分別計(jì)算了年平均氣溫、1月、7月的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場(chǎng),以其為施工中溫控標(biāo)準(zhǔn)作參考。

        (2)最高溫度控制標(biāo)準(zhǔn)。參照混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范控制標(biāo)準(zhǔn),得到混凝土允許最高溫度值見(jiàn)表1。

        表1 泄洪閘混凝土允許最高溫度值 ℃

        (3)應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)。參照混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范,混凝土允許拉應(yīng)力按極限拉伸值控制,并考慮正常使用極限狀態(tài)短期組合系數(shù)1.5和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土各齡期允許拉應(yīng)力值見(jiàn)表2。

        表2 90天齡期混凝土允許拉應(yīng)力

        2.3 閘底板溫控仿真計(jì)算

        計(jì)算中對(duì)底板的分層、分縫方式進(jìn)行了比較計(jì)算,并給出了可能的分層分縫方式,以及相應(yīng)的溫控措施如下:在高溫季節(jié)(氣溫超過(guò)15℃),控制混凝土澆筑溫度為15℃、通水溫度為17℃(河水)、通水14天,水管布置方式采用1.5m×1.5m。建議采取短間歇即間歇5天,在保證施工強(qiáng)度前提下,可采取一條施工縫的分縫方式,但要注意表層的保護(hù)與養(yǎng)護(hù),防止表面裂縫的產(chǎn)生。

        2.4 閘墩溫控仿真計(jì)算

        閘墩混凝土溫控有其特殊性,在計(jì)算中,除了常規(guī)溫控計(jì)算外(降低澆筑溫度、通水冷卻),還就澆筑層厚對(duì)最高溫度影響進(jìn)行了分析,提出了可選的溫控措施、分縫方式及澆筑層厚,建議推薦的措施為:閘墩設(shè)2條施工縫,澆筑層厚2m,間歇時(shí)間5天;控制混凝土澆筑溫度為13℃且不通水冷卻。若結(jié)構(gòu)分縫與溫度控制仍達(dá)不到防裂的目的,可按規(guī)范配置一定溫度鋼筋限制溫度裂縫的擴(kuò)展。

        2.5 閘底板、閘墩溫控措施

        泄洪閘底板、閘墩溫控措施見(jiàn)表3。

        表3 泄洪閘底板、閘墩溫控措施

        注:冷卻水管采用非金屬水管,管長(zhǎng)300m,管厚2mm,水管外半徑16mm,內(nèi)半徑14mm,冷卻水流量為36L/min,

        3 結(jié) 語(yǔ)

        泄洪閘混凝土澆筑溫控研究根據(jù)深溪溝水電站工程的基本資料和設(shè)計(jì)特點(diǎn),結(jié)合國(guó)內(nèi)大、中型河床式水電站混凝土施工溫控技術(shù)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)泄洪閘底板混凝土與閘墩混凝土溫控措施、溫度應(yīng)力、分層分縫分塊方式進(jìn)行研究,為泄洪閘混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以及溫控設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí),為類似工程在混凝土澆筑溫控方面,提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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