王 新，姚文俊，馮 盾

(湖北清江水電開發(fā)有限責任公司，湖北 宜昌 443000)

水布埡電站位于恩施巴東縣境內，是清江梯級開發(fā)的龍頭工程。電站裝有4臺單機460 MW混流式水輪發(fā)電機組，額定水頭183.5 m，設計流量278 m3/s，保證出力312 MW，水輪機型號為：HLS45-LJ-597，由上海福伊特西門子水電設備有限公司設計制造[1]。

1 現有檢修平臺情況介紹

在水布埡電站C級及以上檢修中，都需要搭設尾水檢修平臺(如圖1)，其流程為：搭設尾水檢修下平臺、搭設快速腳手架、移動快速腳手架、檢查處理，作業(yè)期間需反復移動快速腳手架。現有的檢修平臺有以下弊端：

圖1 原尾水檢修平臺圖

1)尾水檢修平臺由下平臺和移動腳手架組成，只能用于常規(guī)檢修的轉輪檢查處理工作，其荷載和功能都無法滿足擴修需求。

2)水布埡電廠尾水檢修平臺2009年投入使用，現已出現了主梁腐蝕、變形的情況，存在較大的安全隱患。

3)現有的可移動腳手架安全防護結構簡單，在攀爬的過程中存在跌落的風險，且工作中需反復移動腳手架，可能發(fā)生側翻事故，造成人員傷害。

2 尾水檢修平臺升級改造

2.1 材料

原有平臺梁體材料使用的LY12硬鋁，新平臺采用6061-T6鋁合金型材[2]，該型材力學性能低于LY12硬鋁，但有更好的耐腐蝕性，長期在潮濕的環(huán)境下也不會產生銹蝕，比LY12要穩(wěn)定的多。

6061-T6型材適用于要求有一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結構，如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、機械零件、精密加工等用的管、棒、形材等。因此在滿足載荷強度及安全系數的前提條件下，6061-T6型材用作尾水管檢修平臺的梁體是更加合適的。

2.2 結構

原尾水檢修平臺由下平臺和移動腳手架組成，在使用時通過移動腳手架完成轉輪檢查工作，只適用于常規(guī)檢修的簡單作業(yè)。新的檢修平臺包括下平臺、上平臺和移動小平臺三個部分，下平臺和上平臺間通過梯子連接[3]。新平臺搭建后能滿足多人長期作業(yè)，更加適用于機組擴修等復雜的工作。

原尾水檢修平臺主副梁之間使用卡板式螺栓壓緊連接，每組卡板共有8顆螺栓?？ò遄陨淼膭偠扔邢?，當平臺受力不均勻時容易發(fā)生變形，梁體單獨集中受力，容易造成過載。新平臺主副梁之間采用螺栓式連接，主副梁每個交集點共有4顆螺栓，安裝時只需要擰緊4顆螺栓即可。這樣形成的平臺骨架是一個有足夠強度的整體，受到不均勻的壓力時能科學有效的分解，保證平臺安全使用。

2.3 安全性和便利性

原尾水檢修平臺沒有在人孔門下方預留翻蓋，下至肘管處需要將平臺踏板拆除，這樣會給在平臺上工作的人員留下安全隱患。新平臺在人孔門下方設計有翻蓋，可以按需打開或關閉，無安全隱患，方便檢修。新平臺還在踏板的下方加裝有防蹺卡板，配以U形卡銷定位，使平臺踏板不會蹺起踩翻，提供足夠的安全保障。

主副梁交集點螺栓由8顆減少到4顆，安裝時間大大縮短。主副梁安裝時配套定距卡尺，再加上制造時的精準工藝，保證主副梁在安裝時每一顆螺栓都能精準對位，徒手便可擰到底，輔以扳手擰緊。這種連接方式能提高工作效率，減少作業(yè)人員在危險場所的暴露時間。

3 平臺承載能力計算

3.1 設計指標

新平臺梁體采用的6061-T6鋁合金型材，其材料性能見表1。

表1 材料強度設計值表

3.2 載荷計算

根據《建筑結構荷載規(guī)范》[4]與檢修現場載荷需求，本檢修平臺計算所用荷載如表2所示。

表2 檢修平臺計算荷載表

本計算采用的荷載組合為：

S=1.2SGK+1.4SQK

式中：SGK為檢修平臺自重；SQK為檢修平臺均布活載。

S=1.2SGK+1.4SQK=74 000 N

3.3 平臺驗算

新尾水檢修平臺由2根主梁與4根副梁承受總載。兩根主梁(20號工字鋁)材料性能略優(yōu)于副梁(18號工字鋁)，為便于計算，主副梁均按18號工字鋁計算，主梁與副梁的梁體總長為30.8 m，則每米梁上承受荷載74 000 N/30.8 m=2 403 N/m。5.6 m為梁體承受載荷的最大距離，5.6 m梁承載2 403 N/m×5.6 m=13 457 N(均布)。

均布載荷：q=2 403 N/m=2.403 N/mm

3.3.1 彎曲正應力計算

彎曲正應力：

式中：Qw為穩(wěn)定系數，取Qw=1；Wx為抗彎截面積；M為彎矩。

橫梁受力情況可簡化為圖2，橫梁截面尺寸見圖3。

圖2 梁簡化受力圖

圖3 橫梁截面圖

主梁彎矩：

抗彎截面系數：

彎曲正應力：

3.3.2 剪應力計算

剪應力：

式中：Q=13 457 N(偏于安全的)；SZ為面積矩；I為慣性矩；δ為截面寬度。

面積矩：

慣性矩：

剪應力：

3.3.3 跨距壓應力

跨距壓應力：

式中：壓力P=13 457 N；δ=9 mm；e為集中載荷作用長度，取100 mm；hy為橫向作用點至腹板根部距離，取8 mm。

3.4 結 論

通過上述校核計算，當平臺均布載荷4 000 kg時，作用于梁體的各項參數均在許用的安全參數范圍內，故平臺是安全可靠的，能滿足實際使用需要。

4 平臺搭建

搭建前，檢查平臺的零部件是否有腐蝕、氧化、變形等情況，包括主/副梁、踏板、連接板、緊固件等。安裝人員必須熟悉圖紙和安裝程序，進入現場必須根據規(guī)定系好安全帶和佩帶安全帽。

依次安裝主梁并將主梁靠外側限位卡調整固定，在主梁上鋪設預鋪板方便人員行走，每兩塊預鋪板之間搭建一根副梁，每兩根副梁搭建完成后連接邊梁，保證整個平臺穩(wěn)定牢固。再根據編號按順序安裝鋁合金踏板[5]，踏板鋪設完成后使用懸吊裝置與副梁吊耳連接，減輕主梁承重。

整個下平臺搭建完成后調整懸吊裝置的松緊，確認牢固后安裝上平臺。將帶有銷孔的鋁合金管依次安裝在下平臺副梁卡扣上，用來支撐上平臺，再將上平臺兩根主梁與搭建好的鋁合金管用銷釘連接。根據上平臺副梁編號，依次將副梁搭建在主梁之上，并按順序鋪設上平臺鋁合金踏板。

整個上平臺搭建完成后，再用鋁合金管與上平臺支撐的鋁合金管連接固定[6]，保證上平臺的穩(wěn)定性。打開上平臺進出口蓋板，并將提前準備好的扶梯固定，再在上平臺搭建一個小平臺。尾水檢修平臺搭建完成后如圖4所示。

圖4 新尾水檢修平臺圖

5 現場效果驗證

新的尾水檢修平臺，在水布埡3號機組擴修中進行了使用，從平臺搭建到拆卸使用時間長達8個月之久，經歷了轉輪拆裝、聯軸螺栓拆裝、下補氣管拆裝等多個項目的檢驗。事實證明，新平臺搭建方便，穩(wěn)定性和可靠性高，能滿足擴修需求。平臺拆卸后對主梁和副梁都做了檢查，未發(fā)生明顯變形，安全可靠性高。

6 結 語

水布埡電站因為擴修需要，對原有有尾水檢修平臺進行了升級改造。改造后的新平臺搭建方便、材料抗腐蝕性能好、功能完善，能滿足機組擴修需要。近年來越來越多的水電站開始進行擴修，該平臺的升級改造可供水電站機組擴修尾水平臺的設計和改建參考。