架空異型箱涵在某電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應用

1、架空異型箱涵在某電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應用摘要：某電廠為防止與當?shù)丶m紛對循環(huán)水排水系統(tǒng)提出設計優(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，采用有限元軟件對異型箱涵進展三維有限元計算分析，有關設計經(jīng)歷可為類似工程提供一些參考。關鍵詞：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，規(guī)劃總裝機容量為61000國產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機組，一期工程規(guī)劃建立41000國產(chǎn)超超臨缸界燃煤發(fā)電機組。機組冷凝采用海水直流循環(huán)系統(tǒng)，開敞式明渠取排水。因設計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。

2、在電廠征地及建立過程中，經(jīng)常會與當?shù)卮迕褚驗榻?jīng)濟糾紛而產(chǎn)生矛盾，影響工程建立進度。并且龍頭山為當?shù)氐淖诮虉鏊瑸榱藴p少與當?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設計方案優(yōu)化設計采用兩種方案，方案1：爐后排水明渠通過排水箱涵上跨引水明渠，后排入護岸外側排水明渠排放，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。最終設計選用方案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)，缺點是排水箱涵構造斷面形式較為復雜。2異形箱涵設計跨中的排水箱涵為3孔現(xiàn)澆鋼筋砼構造，單孔凈空42.5，凈跨9，構造呈銳角為380的菱形構造詳見圖2。橋梁中的斜板多為二維計算方法，而架空異型箱涵較斜板那么為復雜的三維構造，箱涵空間效應明顯，易產(chǎn)生應力集中和扭曲，構造受力變形后會進展空間應力應變重分布，其構造計算既不能沿斷面方向作平面框架簡化，又不能在平面方向按單(雙)向板計算頂板和底板的受力。因此對架空異型箱涵采用ansys進展了整體有限元計算分析。計算內(nèi)容包括箱涵在自重、水、土、溫度等荷載作用的應力、應變、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計算需要考慮如下荷載：構造自重按2500kg/3計算，荷載分項系數(shù)取1.2：按箱涵內(nèi)滿水無壓流計算水壓力，即水壓力僅對側墻和底板起作用；水壓力按7h計算，r=lkn/3：水壓力分項系數(shù)取1.27。根據(jù)工藝資料，箱涵內(nèi)外溫差按12考慮，溫度作用分項系數(shù)取1.1：頂部活荷載按1.0kpa計算(低潮位時箱涵露出水面)，活荷載分項取1.4。2.2箱涵有限元模型采用ansys空間六面體20節(jié)點等參單元(熱分析時采用theralslid90單元，構造分析時采用struturalslid95單元)對整體構造進展網(wǎng)格剖分，有限元

5、模型全部剖成六面體單元，以進步精度；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，所得的耦合位移計算結果見圖3。計算結果說明，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力計算分析頂板主拉應力云圖說明，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力方向根本為垂直隔墻、側墻方向，僅在靠近端部部位出現(xiàn)漸變，至端部邊沿，主拉應力方向漸變?yōu)?/p>

6、與端部平行。頂板上部及下部主拉應力云圖分別見圖4、圖5。底板主拉應力云圖說明，隔墻下部、隔墻之間的支座附近等部位存在較大的主拉應力，主拉應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的趨勢，底板上部及下部主拉應力云圖分別見圖6、圖7根據(jù)dl/t50571966水工混凝土構造設計標準附錄h的規(guī)定，非桿件體系鋼筋混凝土的配筋可由彈性應力圖形確定，因此異型箱涵配筋須先計算構造的彈性應力反響。鑒于工程的實際配筋情況，出于進步安傘等級的考慮，對附錄h給出的配筋面積計算公式進展了修正，按混凝土不承當截面拉力的原那么進展設計。并加強鈍角區(qū)域和箱涵支撐區(qū)域配筋，以抵抗較大的應力變形?？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計，設計了橡膠支座，消減上下部構造所受的動力作用，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，取排水方案設計優(yōu)化即可以為電廠節(jié)約較大的投資費用，也可以減少對當?shù)丨h(huán)境的影響。(2)對于異型架空箱涵構造計算采用傳統(tǒng)的計算方法容易導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和變