华能两江燃机电厂新建工程取水泵房结构设计

【摘要】华能两江燃机电厂新建工程取水泵房位于嘉陵江边，下部为圆形筒体结构，上部为方形框支结构，整体为下圆上方大悬挑型结构形式，最大悬挑梁长度7 m，与下部筒体连接点易发生屈曲破坏。设计中，在筒口增设暗梁，改变钢筋布置，满足结构安全，达到建筑效果要求。该类取水泵房可减少取水口选址限制条件，减少大量水下工程，可供同类工程设计借鉴。

【关键词】取水泵房；筒体结构；框支结构；暗梁

Abstract：Water intake pump station used in new project in Huaneng Liangjiang Gas Turbine Power plant is located in the Jialing river， its under part is cylinder structure， upper paper is square frame structure ， the whole paper is big cantilever beam structure with under cycle–upper square， and the longest cantilever beam is 7m and the connection point of under part is prone to buckling failure. Adding a hidden beam in cylinder verge and changing the prestressed steel bar layout can not only meet the structural safety， but also meet the requirement of architectural rendering. This type of water intake pump station can reduce the limiting condition of site selection， reduce a lot of underwater engineering and provide reference for the similar engineering.

Key words： water intake pump station； cylinder structure； bearing frame structure； hidden beam

引言

理想泵房要适应各种复杂地形地质、水文条件，较少占地、水下工程量较少。下圆上方悬挑型取水泵房下部圆形，可减少水流阻力，上部方形，便于运行检修，可适用于大江大河、高山峡谷地带取水，可减少大量水下工程。但因其结构特殊，采用常规计算软件难以模拟计算，需采用有限元软件进行数值分析。同时，该类头重脚轻的取水泵房上下连接节点处易发生屈曲破坏，为设计难点，需进行专门研究探讨。

1、工程概况

华能两江燃机电厂新建工程取水泵房位于嘉陵江边，取水口所在江段岸坡陡，建筑用地少，嘉陵江水位涨落幅度大，使江边取水泵房立面高度较大。场地表面有深达7.1 m的软弱土层，下部为③3中等风化基岩，承载力特征值fak>800 kPa。

取水口主要由钢制取水头部、引水管道、取水泵房、引桥四部分组成。其中取水泵房下部采用圆形筒体结构，上部采用方形框支结构，设计使用年限50 a，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，地震分组为第一组，基本地震加速度值为0.05 g，特征周期为0.35 s，场地类别Ⅱ类。

2、结构体系与特点

将取水泵房进水间、水泵间、配电间、电子设备间合四为一。取水泵房横向荷载主要受水流压力，根据圆形结构受力的优点，取水泵房下部采用圆形筒体结构。进水间与水泵间设一道隔墙，既利用空间，又有利于筒壁受力。下部筒体内径18 m，壁厚1.5 m，筒底标高162.00 m，筒口标高207.00 m（相对标高±0.00 m），下部总深度45 m，其中地下18 m。

取水泵房上部为方便检修操作，设计为方形框支结构。将配电间设置于取水泵房内，泵房上部尺寸为27.5 m×22.3 m，高16 m。

3、结构分析与设计

3.1 主要设计荷载

a） 水荷载：百年一遇水位202.3 m，水流流速3.44 m/s；

b） 侧向土压力：回填石渣容重19 kN/m3，内摩擦角按碎块石取28°；

c） 207 m平台电气荷载3.5 kN/m3，门口区域消防车荷载300 kN，其它区域检修活荷载3.5 kN/m2；

d） 吊车荷载：最大轮压83.7 kN，轮距3.0 m；

e） 风荷载：五十年一遇基本风压为0.40 kPa，地面粗糙度B类。

3.2 分析模型

工程采用有限元分析軟件MIDAS建模分析，整体模型见图1，下部筒体采用板单元模拟，上部梁柱采用一般梁单元模拟。

3.3 关键点设计

泵房设计关键点在筒口与悬臂梁交接点，高度2.2 m的悬挑梁与厚度1.5 m的筒体接触支点处弯矩较大，容易导致筒口发生屈曲破坏。未设暗梁时筒口最大竖向弯矩11 200 ，见图2，环向弯矩222 ，见图3。

筒口局部加厚，内设暗梁后，筒口最大竖向弯矩1770 ，见图4，环向弯矩354 ，见图5。

增设暗梁后，筒口弯矩明显下降，解决筒口与上部连接失稳问题。

4、结语

下圆上方悬挑型取水泵房设计关键点在于悬臂梁与筒口连接点处易发生屈曲破坏，可通过增设暗梁、将受力钢筋由习惯的上下布置改为左右布置、增加刚度来解决。该取水泵房经过合理布置，将进水间、水泵间、配电间、电子设备间合四为一，充分利用泵房空间，大大减少取水口建筑物占地面积，减少取水口选址制约条件，减少水下工程量，大大减少投资，可供高山峡谷地带泵房设计参考。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50009-2012建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]西南电力设计院，电力规划设计总院，西北电力设计院，等.DL/T5339-2006火力发电厂水工设计规范[S].北京：中国电力出版社，2006.

作者简介：

刘安荣，1984年生，男，陕西榆林人，2010年毕业于河海大学水工结构专业，硕士，工程师。