架空異型箱涵在某電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用

1、架空異型箱涵在某電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用摘要：某電廠為防止與當(dāng)?shù)丶m紛對循環(huán)水排水系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)優(yōu)化，采用異型箱涵上跨敞開式引水明渠直接溫排水的方案，考慮架空異型箱涵受力與變形的空間效應(yīng)，采用有限元軟件對異型箱涵進(jìn)展三維有限元計(jì)算分析，有關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)歷可為類似工程提供一些參考。關(guān)鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng)：架空異型箱涵；三維有限元分析某電廠位于潮汕地區(qū)某鎮(zhèn)龍頭山西側(cè)，規(guī)劃總裝機(jī)容量為61000國產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，一期工程規(guī)劃建立41000國產(chǎn)超超臨缸界燃煤發(fā)電機(jī)組。機(jī)組冷凝采用海水直流循環(huán)系統(tǒng)，開敞式明渠取排水。因設(shè)計(jì)采用爐后海水脫硫工藝和廠區(qū)總平的優(yōu)化布置，排水明渠與引水明渠互相穿插，排水口位于龍頭山西側(cè)。

2、在電廠征地及建立過程中，經(jīng)常會與當(dāng)?shù)卮迕褚驗(yàn)榻?jīng)濟(jì)糾紛而產(chǎn)生矛盾，影響工程建立進(jìn)度。并且龍頭山為當(dāng)?shù)氐淖诮虉鏊?，為了減少與當(dāng)?shù)卮迕竦哪Σ?，電廠業(yè)主方提出排水口不能直沖龍頭山。1設(shè)計(jì)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)采用兩種方案，方案1：爐后排水明渠通過排水箱涵上跨引水明渠，后排入護(hù)岸外側(cè)排水明渠排放，箱涵中心軸線垂直于引水明渠軸線。方案2：爐后排水明渠通過排水箱涵上跨引水明渠后直接排放，箱涵中心軸線與引水明渠軸線成38斜角，(見圖1)。分別對方案1和方案2進(jìn)展概算比擬，方案2比方案1可節(jié)約投資約200萬，方案2排水工藝更加合理，并且方案1占用較多的海域面積，容易引起排水口附近的泥沙淤積。最終設(shè)計(jì)選用方案2，考慮引水明

3、渠工藝要求，明渠中盡量減少支墩，且支墩平行于明渠中心軸線，以免影響水流流態(tài)，缺點(diǎn)是排水箱涵構(gòu)造斷面形式較為復(fù)雜。2異形箱涵設(shè)計(jì)跨中的排水箱涵為3孔現(xiàn)澆鋼筋砼構(gòu)造，單孔凈空42.5，凈跨9，構(gòu)造呈銳角為380的菱形構(gòu)造詳見圖2。橋梁中的斜板多為二維計(jì)算方法，而架空異型箱涵較斜板那么為復(fù)雜的三維構(gòu)造，箱涵空間效應(yīng)明顯，易產(chǎn)生應(yīng)力集中和扭曲，構(gòu)造受力變形后會進(jìn)展空間應(yīng)力應(yīng)變重分布，其構(gòu)造計(jì)算既不能沿?cái)嗝娣较蜃髌矫婵蚣芎喕植荒茉谄矫娣较虬磫?雙)向板計(jì)算頂板和底板的受力。因此對架空異型箱涵采用ansys進(jìn)展了整體有限元計(jì)算分析。計(jì)算內(nèi)容包括箱涵在自重、水、土、溫度等荷載作用的應(yīng)力、應(yīng)變、內(nèi)力、變形

4、等，架空異型箱涵在低潮位完全裸露時為其最不利工況，箱涵兩端與支墩假定為簡支。2.1計(jì)算需要考慮如下荷載：構(gòu)造自重按2500kg/3計(jì)算，荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2：按箱涵內(nèi)滿水無壓流計(jì)算水壓力，即水壓力僅對側(cè)墻和底板起作用；水壓力按7h計(jì)算，r=lkn/3：水壓力分項(xiàng)系數(shù)取1.27。根據(jù)工藝資料，箱涵內(nèi)外溫差按12考慮，溫度作用分項(xiàng)系數(shù)取1.1：頂部活荷載按1.0kpa計(jì)算(低潮位時箱涵露出水面)，活荷載分項(xiàng)取1.4。2.2箱涵有限元模型采用ansys空間六面體20節(jié)點(diǎn)等參單元(熱分析時采用theralslid90單元，構(gòu)造分析時采用struturalslid95單元)對整體構(gòu)造進(jìn)展網(wǎng)格剖分，有限元

5、模型全部剖成六面體單元，以進(jìn)步精度；單元的長厚比最大值控制在2以內(nèi)，單元剖分能反映構(gòu)筑物的輪廓形狀、荷載分布等情況。2.3熱固耦合后的位移計(jì)算分析對箱涵施加水壓力、自重等荷載，同時耦合溫度作用，所得的耦合位移計(jì)算結(jié)果見圖3。計(jì)算結(jié)果說明，箱涵銳角處出現(xiàn)了較大的翹曲位移，最大翹曲位移為6.81，主要由溫漲變形引起。2.4熱固耦合后的主拉應(yīng)力計(jì)算分析頂板主拉應(yīng)力云圖說明，在頂板上部鈍角處、隔墻上部、以隔墻為支撐的頂板跨中等部位均出現(xiàn)了較大的主拉應(yīng)力區(qū)，并且跨中彎矩向鈍角方向靠攏。隔墻上部、頂板跨中等部位的主拉應(yīng)力方向根本為垂直隔墻、側(cè)墻方向，僅在靠近端部部位出現(xiàn)漸變，至端部邊沿，主拉應(yīng)力方向漸變?yōu)?/p>

6、與端部平行。頂板上部及下部主拉應(yīng)力云圖分別見圖4、圖5。底板主拉應(yīng)力云圖說明，隔墻下部、隔墻之間的支座附近等部位存在較大的主拉應(yīng)力，主拉應(yīng)力方向根本為垂直支座方向，僅在隔墻下部出現(xiàn)向垂直隔墻方向偏轉(zhuǎn)的趨勢，底板上部及下部主拉應(yīng)力云圖分別見圖6、圖7根據(jù)dl/t50571966水工混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)附錄h的規(guī)定，非桿件體系鋼筋混凝土的配筋可由彈性應(yīng)力圖形確定，因此異型箱涵配筋須先計(jì)算構(gòu)造的彈性應(yīng)力反響。鑒于工程的實(shí)際配筋情況，出于進(jìn)步安傘等級的考慮，對附錄h給出的配筋面積計(jì)算公式進(jìn)展了修正，按混凝土不承當(dāng)截面拉力的原那么進(jìn)展設(shè)計(jì)。并加強(qiáng)鈍角區(qū)域和箱涵支撐區(qū)域配筋，以抵抗較大的應(yīng)力變形?？紤]到地處8度的地震區(qū)，對箱涵支撐處參考公路橋梁支座設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了橡膠支座，消減上下部構(gòu)造所受的動力作用，以緩沖地震力。3完畢語(1)循環(huán)水取排水系統(tǒng)占電廠土建投資均比擬高，取排水方案設(shè)計(jì)優(yōu)化即可以為電廠節(jié)約較大的投資費(fèi)用，也可以減少對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。(2)對于異型架空箱涵構(gòu)造計(jì)算采用傳統(tǒng)的計(jì)算方法容易導(dǎo)致偏保守或部分失穩(wěn)，沒有較好的考慮異型箱涵空間效應(yīng)和變