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目前大多数水电站厂房是建在岩基上的,但由于地质条件的因素,也有少数水电站厂房建在砂卵石地基上。由于砂卵石地基上电站厂房容易产生较大变形,厂房结构自重大,厂房基础沉降大,会使引水管产生较大变形,破坏引水管及周围混凝土。因此厂房引水管施工时间的确定是施工过程中必须考虑的问题,施工过早会使引水管产生较大变形,然而施工过晚会延长工期,对电站经济效益带来一定的影响。在正常运行情况下的厂房结构会产生较大位移,主要部位也会产生较大的应力,因此,研究厂房整体位移、关键部位位移及主要部位的应力状况,对厂房的合理施工和厂房结构设计以及施工方案的选定具有重要意义。
本文以某工程砂卵石地基上引水式水电站厂房为研究对象,建立三维有限元计算模型,用ANSYS软件的二次开发引入E-B模型来对砂卵石地基进行模拟,对伸缩节室、发电机层、水轮机层、蜗壳、尾水管等部位的位移和应力进行深入分析,揭示其分布规律;在厂房整体计算过程中根据厂房的施工进度把厂房分为7层,通过生死单元技术来逐层激活未施工的部位,模拟厂房的施工过程,分别对完建情况、正常情况、检修情况、地震情况进行三维有限元计算分析,对厂房整体及吊车梁牛腿处位移进行了详细分析,为厂房结构设计提供依据;对机组段建基面、发电机层、水轮机层、风罩筒、定子基础和下机架、蜗壳、尾水管等关键部位的应力进行了详细分析。通过分析整个施工过程及各工况下引水管进口处位移,以此确定厂房引水管的施工时间,但由于施工完建工况和正常运行工况竖向位移相差较大,所以增加一个推荐方案,减小竖向位移差,满足引水管施工要求,以便合理安全的确定引水管的施工时间。