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《水電站廠房設計規范》NB/T 35011-2013

實施時間:2013-10-01

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1.0.1 本標準規定了水電站廠房設計的主要內容和技術要求。

1.0.2 本標準適用于新建、改建或擴建的1、2、3級水電站廠房及抽水蓄能電站廠房設計,4、5級水電站廠房設計可參照執行。
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1.0.3 水電站廠房設計應因地制宜、安全可靠、經濟合理,在不斷總結實踐經驗和科學實驗的基礎上積極慎重地采用新技術、新材料、新結構,力求管理運行方便。
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1.0.4 根據樞紐區地形、地質、水文及其他水工建筑物布置等綜合條件,經技術經濟論證,可選擇地面式(包含河床式、壩后式、岸邊式)、地下式(包含地下式、半地下式、窯洞式)、壩內式、溢流式等廠房型式。
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1.0.5 水電站(包括抽水蓄能電站)工程等別、廠房的級別和設計安全標準,應根據其在國民經濟中的重要性、水庫總庫容和裝機容量,按GB 50201《防洪標準》和DL 5180《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》的規定確定。
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1.0.6 廠區規劃和廠房內部布置應結合工程的具體情況,按GB 50016《建筑設計防火規范》和SDJ 278《水利水電工程設計防火規范》的有關規定進行消防設計。

1.0.7 水電站廠房設計應符合DL 5061的有關規定,保證電站投產后運行人員在生產過程中的安全與健康。

1.0.8 水電站廠房設計應符合DL/T 5402《水電水利工程環境保護設計規范》的有關規定,注重環境保護。
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1.0.9 水電站廠房設計應根據工程具體情況滿足分期建設或初期運行的要求;根據流域開發情況和自動化水平,統籌安排運行管理所需的生產輔助設施和運行人員生活設施。
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1.0.10 改建或擴建水電站廠房的新建筑物布置應與既有建筑物相協調,不應危及既有建筑物的安全,并降低對發電的影響。
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1.0.11 抽水蓄能電站廠房設計尚應符合DL/T 5205《抽水蓄能電站設計導則》的有關規定。
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1.0.12 水電站廠房設計除應符合本標準外,尚應符合國家和行業現行有關標準的規定。
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2術 語

2 術 語

2.0.1 河床式廠房 water retaining powerhouse

位于天然或人工開挖的河道上,兼有壅水作用,直接承受壩上游水壓力的水電站廠房(也稱壅水廠房)。

2.0.2 壩后式廠房 powerhouse at dam-toe

靠近擋水壩下游壩趾,不直接承受壩上游水壓力的水電站廣房。

2.0.3 岸邊式廠房 powerhouse on river bank

位于河岸邊,不直接承受壩上游水壓力的水電站廠房。

2.0.4 地下式廠房 underground powerhouse

建在地面以下洞室中的水電站廠房。

2.0.5 半地下式廠房 semi-underground powerhouse

建在地面以下的坑槽中或豎井中,頂部露出到地表面以上的水電站廠房。

2.0.6 窯洞式廠房 cavern powerhouse

建在地面以下的洞室中,敞口直通河谷形似窯洞的水電站廠房。

2.0.7 壩內式廠房 powerhouse within dam

設在擋水壩體空腔內的水電站廠房。

2.0.8 溢流式廠房 overflow type powerhouse

靠近溢流壩下游壩趾,溢流壩下泄水流從廠房頂泄入下游河道的水電站廠房。

2.0.9 主廠房 powerhouse

裝設水輪發電機組及其輔助設備,供發電運行及安裝檢修作業用的建筑物。

2.0.10 副廠房 auxiliary rooms of powerhouse

裝設配電變電設備、控制操作設備、公用輔助設備等,以及為生產調度、檢修、測試等使用的房間。

2.0.11 開關站 switching substation

布置有輸電、配電線路終端和主變壓器高壓出線的開關設備,進行電能集中、分配和交換的場所。

2.0.12 尾水渠 tailwater canal

將發電尾水從尾水管或尾水隧洞出口排至下游河道的渠道。

2.0.13 基本組合 fundamental combination

按承載能力極限狀態設計時,在持久狀況或短暫狀況下,永久作用(荷載)與可變作用(荷載)的組合。

2.0.14 偶然組合 accidental combination

按承載能力極限狀態設計時,永久作用(荷載)、可變作用(荷載)與一種偶然作用(荷載)的組合。

2.0.15 標準組合 characteristic combination

按正常使用極限狀態驗算時,對永久作用(荷載)、可變作用(荷載)均采用標準值為作用(荷載)代表值的組合。


3地面廠房布置

3.1 廠區布置

3.1 廠區布置

3.1.1 水電站廠房廠區布置應根據河流開發規劃、地形地質、環境條件,通過技術經濟論證選定。

1 應在保證電站運行安全和管理維護方便的前提下,合理布置主廠房、副廠房、主變壓器場、開關站(GIS樓)、高低壓出線、進廠交通、發電引水(含調壓井、前池、壓力管道)和尾水建筑物,以及廠區供水、排水、防洪等設施;

2 應與樞紐其他建筑物(包括泄洪、排沙、通航、過竹木、過魚等建筑物)相互協調,避免運行時的相互干擾;

3 應考慮各建筑物必要的檢修條件;

4 注重保護環境和文物,注意水土保持;

5 應綜合考慮樞紐各建筑物施工程序和工期安排。
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3.1.2 地面廠房位置宜避開沖溝和地質災害易發地段。對可能發生的山洪、泥石流或崩塌、滑坡體等,應在充分論證的基礎上采取相應的防護措施。當地震基本烈度為8度及以上、河谷狹窄、兩岸山體邊坡陡峻時,宜優先選擇地下廠房。
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3.1.3 地面廠房宜置于堅硬、緊密的天然地基上,不宜置于半硬、半軟的地基上,當無法避開時應采取相應的處理措施。1、2級廠房不宜建在非巖基上,如不可避免時應進行專門研究。
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3.1.4 當壓力管道采用明敷方式時,廠房位置宜避開事故水流直接沖擊的方向,當不可避開時應采取防護措施。
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3.1.5 副廠房的布置宜與主廠房、主變壓器場的位置及環境要求相協調,在運行和管理方便的前提下,應有效利用空間,滿足對外交通、通風、采光、防噪聲和防振動等要求。
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3.1.6 主變壓器場及開關站位置宜結合地形地質條件和安裝檢修、運輸通道、進出線、通風散熱、防火防爆以及防洪等要求確定:

1 主變壓器位置宜靠近主廠房,并宜與安裝間同高程;

2 主變壓器場地的防火、防爆、通風散熱要求應符合SDJ?278等有關標準規定;

3 開關站位置宜靠近主變壓器和中央控制室,并選擇地基及邊坡穩定地段,宜避開沖溝及泄洪雨霧區;

4 進出線宜避免跨越泄洪建筑物的水躍區、射流區;

5 開關站應有交通聯系,滿足消防要求。

6 主變壓器場的運輸通道布置,應以任何一臺變壓器搬運時均不妨礙其他設備的正常運行為原則。若主變壓器不能進安裝間檢修,應滿足就地檢修要求。
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3.1.7 尾水渠布置應根據機組運行條件、地形地質、河道流向、樞紐泄洪、泥沙淤積及其他建筑物的影響等考慮下列因素:

1 尾水渠出口宜布置于沖溝口上游,可能發生淘刷或淤積時應采取防護措施;

2 應考慮樞紐泄洪建筑物泄洪及下游梯級回水引起河床變化所造成的影響;

3 尾水渠出口布置應保持水流順暢,并考慮河道水流和泥沙對尾水出流的影響,必要時可設置導水墻和攔沙坎;

4 尾水管出口底板低于尾水渠底板時宜采用反坡連接。
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3.1.8 廠區內交通應全面規劃、統籌安排,在滿足機電設備重大件運輸和運行人員方便的條件下,還應考慮以下因素:

1 主要交通在廠房正常運用洪水標準條件下應保證暢通;在非常運用洪水標準條件下,應保證進出廠人行交通不致阻斷。

2 進廠交通應延伸至安裝間起重機工作范圍內,廠前應設有平直段。

3 進廠交通最大縱向坡度:鐵路宜小于2%;公路宜小于8%,1、2級廠房宜控制在5%以內。

4 進廠鐵路宜從下游側進入廠房,并垂直于廠房縱軸線布置。受地形、地質條件或樞紐布置限制,進廠鐵路由廠房端部平行(或斜交)廠房縱軸線方向布置時,除在軌道末端設置阻進器外,應同時在廠外設置警戒道岔。廠區鐵路宜采用暗道床。

5 高尾水位廠房主要交通可采用垂直運輸的進廠方式。

6 進廠交通穿過泄洪雨霧區的區段宜采取適當防護措施。
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3.1.9 廠區防洪及排水系統設計應符合下列要求:

1 應保證主副廠房、主變壓器場地及開關站等主要建筑物在非常運用洪水標準條件下不被淹沒;

2 廠區排水系統的排水量、管渠布置、排水方式及排水設施,應根據電站廠房的重要性、本地區氣候特征、設計暴雨強度、降雨歷時、暴雨設計重現期、匯水地區性質、地形特點及其他可能的集水量,按GB 50014進行設計;

3 應考慮泄洪雨霧對廠區的不利影響;

4 對可能導致水淹廠房的孔洞、管溝、通道、預留缺口等,應采取必要的封堵和引排措施;

5 應進行邊坡地表水和地下水的排水設計。
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3.1.10 壩后式廠房宜在廠、壩之間設永久變形縫。為滿足廠壩整體穩定或有其他要求時,經論證可采用廠壩整體連接方式??衫脧S壩之間的空間布置副廠房、主變壓器場、開關站等建筑物。
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3.1.11 岸邊式地面廠房位置應考慮引水系統滲水對廠房及邊坡的影響。對易風化、軟化、局部可能失穩的廠房邊坡,應采取相應的防護措施。
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3.1.12 河床式廠房的進出水部分設計應符合下列要求:

1 進水口設計應符合DL/T 5398的規定;

2 多泥沙河流上,應在進水口前設置攔沙坎、導沙墻等防沙設施,必要時可在進水口底板高程以下布置排沙孔(洞);

3 多污物河流上,應在廠房壩段前緣設置攔污和清污設施;

4 嚴寒地區應在進水口設置防冰設施;

5 廠房與泄水建筑物相鄰時,在廠房與泄水建筑物之間的上、下游應設置足夠長度的導流墻,1、2級廠房宜通過水工模型試驗驗證。
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3.2 廠房內部布置

3.2 廠房內部布置

3.2.1 主廠房和副廠房應根據水電站規模、廠房型式、機電設備布置要求、環境特點、土建設計等進行布置,合理確定各部位的尺寸及空間。
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3.2.2 主廠房主機間長度和寬度應根據機組臺數、水輪機過流部件和發電機風道尺寸、起重機吊運方式、進水閥及調速器位置、廠房結構要求、運行維修和廠內交通等因素確定。

1 水輪機過流部件應按制造廠提供的資料,結合水工結構要求選擇。

2 機組間距應按下列要求確定:

1)機組間距由流道尺寸控制時,流道混凝土的壁厚應按強度及構造要求確定;對金屬蝸殼尚應滿足蝸殼安裝所需空間要求。

2)機組間距由發電機及其風道尺寸控制時,應滿足設備布置和交通要求。

3)壩后式廠房機組間距應與壩體分縫和壓力管道的布置相協調。

4)對埋藏式壓力管道引水的岸邊式廠房,應滿足引水隧洞之間最小的巖壁厚度要求。

5)河床式廠房有泄洪、排沙要求時,機組間距尚應滿足泄洪排沙孔混凝土結構布置要求。

3 邊機組段長度,還應滿足起重機吊運設備要求以及輔助安裝場地、通道和邊墻結構的需要。

4 主機間寬度應滿足進水閥、調速器、機旁盤等設備及油、氣、水管路布置,以及起重機吊鉤有效工作范圍、廠內交通及結構要求。
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3.2.3 主廠房安裝間布置可按一臺機組擴大性檢修需要確定,應符合DL/T 5186的規定并滿足下列要求:

1 多機組水電站廠房的安裝間面積可根據多臺機組密集安裝的需要增加,或增設副安裝間。

2 安裝間應與主機間同寬度。

3 安裝間地面宜與發電機層同高程。當下游洪水位高于發電機層或因機電布置需要,也可抬高安裝間地面高程。

4 安裝間布置應滿足設備運輸、安裝、檢修和車輛進廠裝卸的需要,當主變壓器需要進入安裝間檢修時應設置專用運輸通道。
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3.2.4 主廠房內設備及建筑的控制應根據DL/T 5186《水力發電廠機電設計規范》的規定,并滿足機組及附屬設備布置、安裝檢修、結構尺寸及建筑空間等要求。

1 水輪機安裝高程應根據制造廠家提供的水輪機特性資料,根據DL/T 5186的規定,并結合廠房位置的地形地質條件及下游尾水位,經技術經濟比較確定。

2 水輪機層地面高程應滿足蝸殼頂部混凝土結構最小厚度要求。

3 發電機層地面高程主要根據機組尺寸確定,但應考慮水輪機層布置及機組母線、電纜的敷設和下游洪水位的影響。

4 發電機層以下可設電纜夾層,其空間應滿足安裝、維護、防火、交通的要求。

5 起重機軌頂高程應根據機組安裝及檢修時各重大部件的吊運需要確定,并應滿足運輸車輛設備裝卸的要求;當主變壓器需進廠檢修時,也應滿足其檢修和進出廠房的要求。

6 屋頂高程應滿足起重機部件安裝、檢修、廠房吊頂、照明設施和建筑裝飾等要求,并應根據屋頂結構型式、尺寸確定。
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3.2.5 主廠房起重機的布置應考慮下列要求:

1 主廠房起重機的工作范圍應滿足機組部件吊裝的要求,廠內設有進水閥時,宜將其中心線布置于起重機工作范圍以內;

2 起重機頂與廠房吊頂(或屋架下弦、燈具底)的凈距不應小于200mm;

3 在廠房頂部適當部位應有供起重機檢修的必要空間;

4 起重機梁端至墻內側的距離除應滿足大車行走外,還應在適當部位留出大車走輪機構的安裝及檢修需要的凈空和讓車位置;

5 起重機梁頂面寬度應滿足運行人員通行要求,應設置可供操作人員上、下起重機的便梯;

6 起重機梁的兩端應設置緩沖裝置;

7 吊裝中的部件與已安裝的設備、結構物及地面的安全距離,應滿足DL/T 5186的規定。
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3.2.6 水輪機機坑的布置應滿足機組安裝、檢修的要求,應設有進出通道。
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3.2.7 廠內交通包括樓梯、轉梯、爬梯、水平通道、廊道、吊物孔等,應便于運行管理、檢修和迅速處理故障,并滿足消防、通風和安全要求。

1 廠內對外出口應設兩個及以上通道。

2 主要通道尺寸、樓梯寬度、坡度、安全出口設置應符合DL/T 5186和SDJ 278等標準的要求。

3 發電機層及水輪機層應有貫穿全廠的水平通道。

4 各層之間應設置垂直交通。1、2級廠房的發電機層與水輪機層之間每臺機組宜設一個樓梯,機組間距小于15m時可兩臺機組設置一個樓梯,全廠不應少于兩個樓梯。

5 發電機層孔洞應設蓋板,其余部位孔洞及臨空面應設欄桿或蓋板。

6 廊道尺寸及布置應滿足其功能的要求。
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3.2.8 尾水平臺寬度應滿足尾水閘門及啟閉設備布置、交通通道和下游防洪設施對結構尺寸的要求。
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3.2.9 中央控制室位置應綜合考慮電站運行(操作、維護、監視)方便、消除故障迅速、控制電纜短和分期發電等因素,按下述原則確定:

1 宜靠近主機間,與主機間、主變壓器及開關站交通方便;

2 周圍不宜布置噪聲大、振動大的設備,當不可避免時應采取防噪聲、防振動措施;

3 當中控室布置在尾水管上方時,應采取防振動措施;

4 選擇有良好自然通風和采光條件的部位,避免陽光直射;

5 至少應設置兩個疏散門和可靠的消防安全設施;

6 位置靠近發電機層時,宜設置能瞭望發電機層的觀察窗或觀察平臺。
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3.2.10 副廠房布置應根據機電設備布置、維修、試驗的需要和管理自動化水平,結合工程具體條件,按下述原則綜合考慮確定:

1 電氣與水機設備宜分開布置;

2 廠房內面積有限時,可將試驗、檢修、輔助生產的場所布置于廠外;

3 可利用尾水管上部空間布置副廠房,需增加尾水管長度時,應經技術經濟論證。

3.2.11 空氣壓縮機、空氣罐、油罐、水泵等附屬設備可布置在安裝間下部、主機間水輪機層或更低的部位,但應采取通風措施。檢修集水井的進人孔應根據需要設置密封蓋板或密封門。
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4結構設計基本規定

4.1 一般規定

4.1 一般規定

4.1.1 本標準采用概率極限狀態設計原則,以分項系數設計表達式進行設計。
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4.1.2 廠房結構設計應分別按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行下列計算或驗算:

1 承載能力極限狀態。對廠房所有結構構件均應按DL/T 5057《水工混凝土結構設計規范》和GB 50017《鋼結構設計規范》等的相關規定進行承載能力計算;對廠房各機組段、安裝間段應進行整體穩定(抗滑、抗浮)和地基應力計算;應根據GB 50011《建筑抗震設計規范》、DL 5073《水工建筑物抗震設計規范》、DL/T 5057等的相關規定,進行結構的抗震承載能力驗算和采取相應的抗震構造措施。

2 正常使用極限狀態。對使用上需要控制變形值和裂縫的結構構件應進行變形、抗裂或裂縫寬度驗算,非巖基上廠房應進行地基變形(沉降)計算。

4.1.3 廠房結構安全級別應符合下列要求:

1 按表4.1.3依據水工建筑物的級別采用不同的結構安全級別。

2 對有特殊要求的水工建筑物,其結構安全級別應經專門研究確定。

3 結構及結構構件的結構安全級別,應根據其在水工建筑物中的部位、本身破壞對水工建筑物安全影響的大小,采用與水工建筑物的結構安全級別相同或降低一級,但不得低于Ⅲ級。

4.1.4 水電站廠房結構設計使用年限應按GB 50199的規定采用。

4.1.5 結構設計時,應根據結構在施工、安裝、運行、檢修等不同時期可能出現的不同結構體系、作用(荷載)和環境條件,按以下三種情況設計:①持久狀況;②短暫狀況;③偶然狀況。三種設計狀況均應進行承載能力極限狀態設計。對持久狀況應進行正常使用極限狀態設計,對短暫狀況可根據需要進行正常使用極限狀態設計,對偶然狀況可不進行正常使用極限狀態設計。

4.1.6 進行承載能力極限狀態設計時,應考慮兩種作用(荷載)組合效應的最不利情況即:基本組合;偶然組合。對持久狀況和短暫狀況應采用基本組合;對偶然狀況應采用偶然組合,偶然組合中每次只考慮一種偶然作用。
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4.1.7 進行正常使用極限狀態設計時,應采用標準組合并考慮長期作用效應的影響。
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4.1.8 結構及結構構件應按所處環境、使用條件、結構部位、結構型式及施工條件等,根據DL/T 5057和GB/T 50476等的規定進行耐久性設計。
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4.2 作用及作用效應

4.2 作用及作用效應

4.2.1 結構上的作用(荷載)應考慮永久作用(荷載)、可變作用(荷載)、偶然作用(荷載)。

4.2.2 結構設計時,對不同作用(荷載)應采用不同的作用代表值:對永久作用應采用標準值作為代表值;對可變作用應根據設計要求采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值;對偶然作用應按結構使用特點確定其代表值。

4.2.3 廠房結構上的永久作用、可變作用、偶然作用的代表值及其作用分項系數,應按DL 5077、DL 5073的規定確定。
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4.2.4 水輪發電機組垂直、水平動荷載的作用分項系數在正常運行和飛逸時可取為1.2,在半數磁極短路時可取為1.0。
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4.2.5 屋面活荷載、雪荷載及風荷載標準值按DL 5077和GB 50009有關規定采用。對輕型鋼結構屋面基本雪壓宜適當提高。
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4.2.6 施工期的運輸、堆放等臨時荷載應根據工程實際情況分析確定。
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4.2.7 對直接承受動荷載作用的結構在進行靜力計算時應考慮動力系數,其值可按表4.2.7選取??紤]動力系數增加的荷載,僅分布于直接承受動力荷載的結構,其他部分計算時可不考慮。

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4.3 承載能力極限狀態計算規定

4.3 承載能力極限狀態計算規定

4.3.1 對基本組合,應采用下列極限狀態設計表達式:

式中:S()——作用效應函數;

R()——結構抗力函數;

γ0——結構重要性系數,按相關結構設計規范的規定采用;

ψ——設計狀況系數,按相關結構設計規范的規定采用;

γG——永久作用分項系數;

Gk——永久作用標準值;

γQ——可變作用分項系數;

Qk——可變作用標準值;

ak——幾何參數標準值;

γd——結構系數,按相關結構設計規范的規定采用;

fk——材料性能標準值;

γm——材料性能分項系數。

4.3.2 對偶然組合,應采用下列極限狀態設計表達式:

式中:Ak——偶然作用代表值。

在偶然組合中,與偶然作用同時出現的某些可變作用,可對其標準值予以適當折減。
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4.4 正常使用極限狀態計算規定

4.4 正常使用極限狀態計算規定

結構構件的正常使用極限狀態計算,應采用下列極限狀態設計表達式:

式中:Sk()——正常使用極限狀態的作用效應標準組合值函數,按標準組合進行計算,進行裂縫寬度和撓度驗算時還應考慮長期作用的影響;

c——結構構件達到正常使用要求所規定的變形、裂縫寬度或應力等的限值。
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5地面廠房整體穩定劑地基應力計算

5.1 一般規定

5.1 一般規定

5.1.1 水電站廠房整體穩定及地基應力計算和驗算應包括下列內容:

1 沿建基面的抗滑穩定計算。當廠房地基內部存在不利于廠房整體穩定的軟弱結構面時,還應進行沿軟弱結構面的深層抗滑穩定計算。

2 抗浮穩定驗算(包括施工期)。

3 地基承載力驗算。

4 非巖基上廠房應進行地基變形(沉降)計算。

5.1.2 廠房整體穩定計算可采用剛體極限平衡法,地基應力計算可采用材料力學法,對復雜地基上的1、2級水電站廠房,還宜采用有限元法或其他合適的方法進行復核計算,必要時可通過地質力學模型試驗驗證。

5.1.3 廠房整體穩定及地基應力計算,應分別對中間機組段、邊機組段和安裝間段,按不同設計狀況及相應的作用組合分別進行計算。邊機組段及安裝間段有側向水壓力和土壓力作用時,還應核算其在上、下游和左、右側兩個方向上的水平力共同作用下的整體穩定性及地基應力。
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5.1.4 進行水電站廠房整體穩定計算時,部分永久作用和可變作用分項系數值按表5.1.4取用。

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5.1.5 廠房整體穩定及地基應力計算時,作用及作用組合按表5.1.5采用,必要時還應考慮其他可能的不利組合。

表5.1.5 廠房整體穩定及地基應力計算時作用及作用組合

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5.2 整體穩定及地基應力計算

5.2 整體穩定及地基應力計算

5.2.1 廠房整體抗滑穩定按下述規定計算:

1 抗剪斷強度按下式計算:

式中:γ0——結構重要性系數,對結構安全級別為Ⅰ、Ⅱ級的廠房分別取值1.1、1.05;

ψ——設計狀況系數,按表5.2.1-1取值;

∑Pd——全部作用設計值對滑動面的切向分力值(kN);

γd——結構系數,按表5.2.1-2取值;

f′k——滑動面的抗剪斷摩擦系數標準值;

γf、γc——材料性能分項系數,按表5.2.1-2取值;

 ∑Wd——全部作用設計值對滑動面的法向分力值(kN);

c′k——滑動面的抗剪斷黏聚力標準值(kPa);

A——基礎受壓部分的計算截面積(m2)。

2 抗剪強度按下式計算:

式中:fk——滑動面的抗剪摩擦系數標準值;

γf——材料性能分項系數,按表5.2.1-2取值;

γd——結構系數,按表5.2.1-2取值。

3 對巖基上的廠房整體抗滑穩定,應按式(5.2.1-1)進行計算;對非巖基上的廠房整體抗滑穩定,應按式(5.2.1-2)進行計算。

4 混凝土與地基接觸面、巖體結構面的f′k、c′k、fk的取值,應以試驗的小值平均值為基礎,結合現場實際情況和工程經驗,并可考慮工程處理效果,經地質、試驗和設計人員共同分析確定。還應符合GB 50287的其他有關規定。

5 當廠房承受雙向水平荷載作用時,應驗算其合力方向的抗滑穩定性。

6 廠房整體抗滑穩定也可按附錄A復核計算。
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5.2.2 廠房地基深層抗滑穩定計算應按下述規定執行:

1 巖基內存在不利于廠房整體穩定的軟弱結構面時,沿軟弱結構面的深層抗滑穩定可采用剛體極限平衡法,按附錄B進行計算;

 2 非巖基內抗滑穩定可采用滑弧法、混合滑動法或其他方法進行計算。
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5.2.3 廠房整體抗浮穩定按下式進行計算:

式中:Ufd——浮托力作用設計值(kN);

Usd——滲透壓力作用設計值(kN);

γd——結構系數,取值1.25;

∑Wd——全部重力(含水重力)設計值之和(kN)。
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5.2.4 地基承載力驗算按下述規定執行:

1 廠房地基承載力可按下式進行驗算:

式中:σ——廠房基礎面上的法向正應力(kPa);

∑Wk——全部作用標準值在計算截面上法向分力的總和(kN);

A——廠房地基計算截面面積(m2);

∑Mxk——全部作用標準值對計算截面形心軸X的力矩總和(kN·m);

∑Myk——全部作用標準值對計算截面形心軸Y的力矩總和(kN·m);

x、y——分別為計算截面上計算點至形心軸Y、X的距離(m);

Ix、Iy——分別為計算截面對形心軸X、Y的慣性矩(m4);

[f]——地基允許承載力(kPa)。

2 當尾水管底板為分離式或厚度較薄,不能將作用傳遞到其下地基時,此部分底板不應計入計算截面。

3 當地基條件較復雜不宜采用本條規定的方法計算時,可采用有限元法等其他方法進行計算。

4 地基允許承載力按GB 50287的有關規定確定。

5.2.5 巖基上廠房基礎面上的地基應力應符合下列要求:

1 最大地基應力不應超過地基允許承載力,在地震情況下地基允許承載力可適當提高。

2 最小地基應力應滿足:

1)河床式廠房地震情況允許出現不大于100kPa的拉應力,其他情況不應出現拉應力。

 2)壩后式及岸邊式廠房,基本組合情況不應出現拉應力;非常運行情況允許出現不大于100kPa的局部拉應力;地震情況出現大于200kPa的拉應力時,應進行專門的論證。

5.2.6 非巖基上廠房基礎面上的地基應力應符合下列要求:

1 廠房基礎面上平均地基應力不應大于地基的允許承載力;

2 廠房基礎面上最大地基應力不應大于地基允許承載力的1.2倍,地震情況宜考慮豎向地震的作用;

3 廠房基礎面上不應出現拉應力。
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5.2.7 非巖基地基變形計算應符合下列要求:

1 地基變形應計算沉降量、沉降差和傾斜。

2 廠房地基允許變形應滿足機組、起重機、壓力鋼管正常運行和廠房結構安全的要求,可根據工程具體情況研究確定。

3 對沉降量大的地基,可預估廠房地基在施工期間和使用期間的地基變形值,預留建筑物有關部分之間的凈空,選擇連接方法和施工順序。

4 計算地基變形時,地基內的應力分布可根據各向同性均質線性變形體理論,按下式計算最終變形量:

式中:s——地基最終沉降量(mm);

s′——按分層總和法算出的地基變形量(mm);

ψs——沉降計算經驗系數,根據地區沉降觀測資料及經驗確定,無地區經驗時可按表5.2.7-1采用;

n——地基變形計算深度范圍內所劃分的土層數;

p0——對應于作用標準組合時的基礎底面處的附加應力(kPa);

Esi——基礎面以下第i層土的壓縮模量,應取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計算(MPa);

zi——基礎底面至第i層土底面的距離(m);

zi-1——基礎底面至第i-1層土底面的距離(m);

αi、αi-1——基礎底面計算點至第i層土、第i-1層土底面范圍內平均附加應力系數。

表5.2.7-1 沉降計算經驗系數ψs

5 地基變形計算深度zn應符合下式要求:

 式中:△s′i——計算深度范圍內,第i層土的計算變形值(mm);

△s′n——由計算深度向上取厚度為△z的土層計算變形值,△z按表5.2.7-2確定。

如確定的計算深度下部仍有較軟土層時,應繼續計算。

6 無相鄰荷載影響,基礎寬度在1m~30m范圍內時,基礎中點的地基變形計算深度zn也可按式(5.2.7-3)簡化計算:

式中:b——基礎寬度(m)。

在計算深度范圍內存在基巖時,zn可取至基巖表面。

7 計算地基變形時,應考慮相鄰荷載的影響,其值可按應力疊加原理,采用角點法計算。

8 當建筑物基礎埋置較深時,需要考慮開挖地基土的回彈,該部分回彈量可按下式計算:

式中:sc——地基的回彈變形量(mm);

ψc——考慮回彈影響的沉降計算經驗系數,應按地區經驗采用,無地區經驗時可取1.0;

pc——基坑底面以上土的自重壓力(kPa),地下水位以下應扣除浮力;

Eci——土的回彈模量(MPa)。
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5.3 地基設計及處理

5.3 地基設計及處理

5.3.1 廠房地基應符合下列要求:

1 滿足承載力要求;

2 滿足廠房抗滑穩定和變形控制要求;

3 滿足防滲和滲透穩定性要求;

4 滿足耐久性要求,防止在水的長期作用下,地基巖石、土體性質發生惡化。
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5.3.2 廠房地基的開挖深度和基坑形狀宜根據廠房布置、結構要求、地形地質條件,并結合地基的處理措施確定。對易風化、軟化的巖基應采取預留保護層、及時覆蓋等保護措施;對非巖基,應及時澆筑墊層混凝土予以覆蓋。
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5.3.3 地質條件不良的廠房地基加固措施應經技術經濟比較確定。

1 巖基裂隙發育的地段可采用固結灌漿;

2 巖基存在斷層破碎帶、軟弱巖帶等不良條件時,可局部挖除后回填混凝土,并進行灌漿處理;

3 巖基存在軟弱結構面、不利于廠房穩定的巖層產狀時,經論證后,可采取齒槽、混凝土塞、鋼筋混凝土樁、預應力錨固等措施進行處理;

4 對含砂土層地基應進行砂土層的液化驗算,必要時進行處理;

5 當地基持力層范圍內存在軟弱下臥層時,應驗算下臥層地基承載力。
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5.3.4 廠房地基防滲、排水設計遵循以下原則:

1 河床式廠房地基防滲、排水設計可按DL 5108《混凝土重力壩設計規范》的規定進行;

2 非巖基上廠房地基滲透逸出段及排水出口應設排水反濾層;

3 廠房防滲、排水設施宜考慮檢修條件。
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6地面廠房結構設計

6.1 一般規定

6.1 一般規定

6.1.1 廠房結構體系應符合下列要求:

1 應具有明確的作用(荷載)傳遞途徑;

2 應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失承載力;

3 結構應有足夠的強度、剛度和延性,并應滿足穩定性和耐久性要求;

4 宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。對結構薄弱部位應采取相應措施提高抗震能力。
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6.1.2 結構構件應符合下列要求:

1 混凝土結構構件應控制截面尺寸、受力鋼筋和箍筋的設置,防止剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的黏結破壞先于構件破壞;

2 預應力混凝土構件,應配有足夠的非預應力鋼筋;

3 砌體結構應按GB 50003《砌體結構設計規范》、GB 50011的相關規定設置鋼筋混凝土圈梁、構造柱、芯柱或采用配筋砌體等;

4 鋼結構構件應合理控制尺寸,避免局部失穩或整個構件失穩。
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6.1.3 結構各構件之間的連接應符合下列要求:

1 構件結點的破壞不應先于其連接的構件;

2 預埋件的錨固破壞不應先于連接件;

3 裝配式構件的連接應能保證結構的整體性;

4 預應力混凝土構件的預應力鋼筋宜在節點核心區以外錨固。
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6.1.4 利用計算機技術進行廠房結構分析應符合下列要求:

1 計算模型建立時對結構的簡化計算與處理,應符合結構的實際工作狀況;

2 計算軟件的技術條件應符合有關標準的規定,并應闡明其特殊處理的內容和依據;

3 所有計算結果,應經分析判斷確認其合理、有效后方可應用于工程設計。
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6.1.5 對直接承受設備振動荷載的結構構件,必要時應進行動力計算。

6.1.6 廠房結構靜力計算應采用作用(荷載)設計值,結構動力計算應采用作用(荷載)標準值。

6.1.7 1、2級水電站廠房宜采用有限元或其他方法進行結構動力分析。

6.1.8 廠房非結構構件和機電設備,應與結構主體可靠連接,其自身及其與結構主體的連接應進行抗震設計。
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6.1.9 廠房屋面和樓面活荷載應在施工圖中注明。
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6.1.10 改建和擴建工程,宜少拆除既有廠房完好的構件,不宜改變原有結構的受力狀態。

6.1.11 改建和擴建工程,應按改建或擴建后的實際情況對既有廠房的結構進行計算和驗算,當不能滿足要求時,應采取相應的加固或補強措施。


6.2 上部結構

6.2 上部結構

6.2.1 由屋蓋系統、起重機梁、構架、樓蓋系統、圍護結構等組成的廠房上部結構設計,可根據具體情況簡化為平面問題計算,必要時也可按空間結構體系進行計算。
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6.2.2 在豎向荷載作用下,框架梁可考慮梁端塑性變形內力重分布的影響,對梁端負彎矩進行調幅,現澆鋼筋混凝土框架梁負彎矩調幅系數可取0.8~0.9。當梁端負彎矩調幅后,梁跨中彎矩應按平衡條件相應增大。
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6.2.3 內力計算時,宜考慮樓面活荷載不利布置對梁彎矩的影響。若按活荷載滿載布置時,宜將梁跨中彎矩值乘以放大系數1.1~1.2。
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6.2.4 起重機梁設計應考慮梁自重、鋼軌及其附件重、起重機豎向輪壓和起重機橫向及縱向水平作用。鋼軌及其附件重應根據設計選型及設備資料確定,初步計算時可取1.5kN/m~2.0kN/m。起重機豎向輪壓和橫向及縱向水平作用應按可能發生的最大值采用,當無資料時可按DL 5077的規定采用。
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6.2.5 作用于起重機梁截面的扭矩標準值根據圖6.2.5按下式計算:

式中:Tk——單個輪子作用于起重機梁截面的扭矩標準值(kN·m);

Pmax——起重機最大豎向輪壓標準值(kN);

H0——起重機橫向水平作用標準值(kN),按單個輪子計算;

μ——起重機豎向輪壓動力系數,按表4.2.7采用;

e1——Pmax的偏心距(起重機軌道安裝偏心距),可取0.02m;

e2——H0的偏心距,即軌道頂到截面彎曲中心的距離(m);

βd——起重機組合系數,一臺起重機工作時,βd=0.8;兩臺起重機聯合工作時,βd=0.7。
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6.2.6 起重機梁設計應符合下列要求:

1 除按承載能力設計外,還應滿足正常使用要求。

2 電動橋式起重機的起重機梁在標準組合下最大允許撓度如下:

1)鋼筋混凝土結構為L0/600(L0為起重機梁計算跨度);

2)鋼結構為L0/750。

3 鋼筋混凝土起重機梁在標準組合下的最大裂縫寬度計算值不應大于0.3mm。

4 可不進行起重機梁疲勞強度驗算。
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6.2.7 起重機梁與柱的連接設計,應滿足支座局部承壓、抗扭及抗傾覆要求。
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6.2.8 主廠房構架的布置應滿足下列要求:

1 廠房構架柱的形式,應根據其受力特點、使用環境和施工條件等因素確定;

2 柱網布置應滿足機電設備的布置和檢修要求,并應與機組段分縫相適應,分縫處宜設置雙柱;

3 立柱宜避免直接落在尾水管、蝸殼或鋼管的頂板上;

4 廠房構架應具有足夠的剛度,在正常使用極限狀態標準組合下,起重機梁軌頂高程處柱的最大水平位移不得超過起重機正常運行所允許的限度,無廠家資料時可取10mm。
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6.2.9 廠房構架承受的作用及作用組合,按表6.2.9采用。

注:廠房未封頂或機組未安裝等施工期情況,應按實際的結構體系和作用進行分析。
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6.2.10 主廠房上部構架應進行橫向構架內力分析。對設有柱間支撐的廠房,可假定全部縱向水平荷載由柱間支撐承受,不進行縱向構架內力分析;對不設柱間支撐的,應進行縱向構架分析,分析時可取每柱列按平面構架進行內力計算。
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6.2.11 廠房構架按平面構架進行計算時,其計算簡圖可按下列規定確定:

1 廠房構架的橫梁采用桁架或與相對剛度較小的柱剛接時可視為與柱鉸接。

2 橫向跨度以軸線為準,對階形變截面柱,軸線通過最小截面中點。

3 下柱高度取柱固定端至牛腿頂面的距離。上柱高度:鉸接時取牛腿頂面至柱頂面的距離;剛接時取牛腿項面至橫梁中心的距離。

4 樓板(梁)與柱簡支連接時,可不考慮板(梁)對柱的支承約束作用;若梁柱整體連接,宜按不動鉸支座或剛接處理。

5 當廠房構架橫梁兩端有加腋時,若加腋最大截面高度不超過跨中截面高度的1.6倍,可不考慮對橫梁的剛度影響。
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6.2.12 廠房縱向構架計算尚應考慮由相鄰起重機梁反力差引起的作用在柱牛腿或肩梁面處的縱向彎矩值,可按下式計算:

式中:My——縱向彎矩(kN·m);

R1、R2——相鄰兩起重機梁支座反力值(kN),設計時相鄰反力差R1—R2應取可能發生的最大值;

e——起重機梁反力重心線至中心的距離(m),按支座實際情況確定。對于鋼筋混凝土起重機梁,可近似地取為柱牛腿或肩梁寬度的1/3;對于鋼起重機梁,當起重機梁支座采用突緣式支座(圖6.2.12(a))時,取e值為0,當起重機梁支座采用平板式支座時,e值可近似按圖6.2.12(b)、(c)采用。

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6.2.13 廠房柱設有牛腿時,牛腿應按第6.2.12條考慮南相鄰起重機梁反力差引起的扭矩的影響。
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6.2.14 廠房的圍護墻體宜選用輕質墻板、鋼筋混凝土大型墻板或砌體圍護墻,也可采用壓型鋼板或鋁塑板等兼有裝飾功能的幕墻材料。圍護墻體及其墻梁或圈梁設計,應符合GB 50010《混凝土結構設計規范》、GB 50003、GB 50017、GB 50011等的有關規定。

6.2.15 跨度大于18m的廠房,宜采用鋼結構屋蓋系統。

6.2.16 壓型板等輕型構件及其連接件,應進行風吸力作用驗算。
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6.3 機墩與風罩

6.3 機墩與風罩

6.3.1 機墩與風罩設計時應取得下列資料:

1 發電機、水輪機的總裝圖、基礎圖,以及基礎荷載的大小和位置;

2 發電機出力N、額定轉速nn、飛逸轉速np、功率因數cos及暫態電抗Xz;

3 發電機的總重及定子、轉子、機架、附屬設備重;

4 水輪機導葉片數X1和轉輪葉片數X2;

5 水輪機轉輪連軸重;

6 水輪機軸向水推力;

7 發電機定子繞組時間因素Ta;

8 轉子半數磁極短路時的單邊磁拉力;

9 機組轉動部分質量中心與機組中心的偏心距e;

10 冷卻發電機的循環空氣溫度;

11 作用于風罩的千斤頂作用力;

12 正常扭矩標準值T、短路扭矩標準值T′。
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6.3.2 風罩上的作用及作用組合按表6.3.2采用。

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   6.3.3 結構設計時,風罩底部可視為固端,頂部與發電機層樓板整體或簡支連接時可視為簡支。圓筒式風罩內力可按附錄C中薄壁圓筒公式計算。
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6.3.4 機墩上的作用應根據水輪發電機組的結構型式分析確定。

1 垂直靜荷載:結構自重、發電機定子重、機架及附屬設備重等。

2 垂直動荷載:發電機轉子連軸及軸上附屬設備重、水輪機轉輪連軸重及軸向水推力。

3 水平動荷載:由機組轉動部分質量中心和機組中心偏心距e引起的水平離心力標準值,可按式(6.3.4-1)、式(6.3.4-2)計算:

式中:Pm——正常運行時水平離心力標準值(kN);

P′m——飛逸時水平離心力標準值(kN);

Gr——機組轉動部分總重力標準值(kN);

nn——機組額定轉速(r/min);

np——機組飛逸轉速(r/min)。
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6.3.5 機墩上的作用及作用組合按表6.3.5采用。

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   6.3.6 機墩和風罩上的孔洞,應考慮孔邊應力集中影響,適當加強配筋。
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6.3.7 圓筒式機墩的動力計算應按下列原則進行:

1 應驗算共振、振幅和動力系數。計算方法可按附錄D執行,大型機組宜采用有限元法或其他動力學方法復核。

2 機墩自振頻率和強迫振動頻率之差與自振頻率之比值應大于20%,或強迫振動頻率和自振頻率之差與機墩強迫振動頻率之比值應大于20%,防止共振。

3 機墩強迫振動的最大振幅應滿足:垂直振幅在標準組合時不大于0.15mm;水平橫向與扭轉振幅之和在標準組合時不大于0.20mm。
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6.3.8 其余類型的機墩動力計算宜按照GB 50040《動力機器基礎設計規范》的相關規定進行。
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6.4 下部結構

6.4 下部結構

6.4.1 蝸殼、尾水管、貫流式機組管形座、河床式廠房進口段、水下墻墩和基礎底板等廠房下部結構,可按獨立結構進行設計。1、2級廠房宜考慮空間作用,必要時進行廠房整體三維有限元結構分析。
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6.4.2 按平面框架計算時,宜遵循以下原則:

1 桿件計算長度以結構中心線為準;

2 當結構中任一桿件滿足下列條件之一時,需考慮剪切變形及剛性節點的影響:

1)對兩端固定的桿件,當h/l大于0.15時(h為桿件截面高度、l為桿件凈跨長度);

2)對一端固定一端簡支的桿件,當h/l大于0.3時;

3 可按附錄E計算結構內力。
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6.4.3 根據蝸殼內作用水頭大小可選用金屬蝸殼或混凝土蝸殼。當最大水頭在40m以上時宜采用金屬蝸殼,若采用混凝土蝸殼應經技術經濟論證。當混凝土蝸殼不能滿足規定的限裂要求時,應在蝸殼內壁增設防滲層(金屬或非金屬)。
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6.4.4 金屬蝸殼的埋入方式,可在綜合比較廠房布置、電站水頭、機組容量、運行條件、施工條件、工程投資和工期等條件的基礎上,采用下列三種方式之一:

1 墊層埋入法:在金屬蝸殼與外圍混凝土之間設置墊層后澆筑外圍混凝土,傳至混凝土上的內水壓力大小應根據墊層設置范圍、厚度及墊層材料的物理力學指標等研究確定;

2 保壓埋入法:金屬蝸殼與外圍混凝土之間不設墊層,在蝸殼內充水保壓狀態下澆筑外圍混凝土,充水保壓值宜根據外圍混凝土結構等具體條件分析確定;

3 直接埋入法:金屬蝸殼與外圍混凝土之間不設墊層,直接澆筑蝸殼外圍混凝土,結構計算時按金屬蝸殼和外圍混凝土完全聯合作用共同承受全部內水壓力。
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6.4.5 混凝土蝸殼及金屬蝸殼外圍混凝土結構上的作用和作用組合按表6.4.5采用。

注:1.施工期溫度作用,宜采用溫控措施及合理分塊澆筑予以降低;

2.溫度作用僅考慮環境年變幅影響。
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6.4.6 金屬蝸殼外圍混凝土結構設計,宜考慮與金屬蝸殼聯合作用共同承受內水壓力,可選擇幾個控制斷面,采用平面框架簡化計算或按平面有限元計算;大型蝸殼結構宜進行三維有限元分析或結構模型試驗。

6.4.7 混凝土蝸殼結構設計,可簡化為平面框架計算,頂板及邊墻也可簡化為環形板筒計算,對于進口段尚應考慮中墩及上游墻的約束作用;大型蝸殼結構宜進行三維有限元分析。
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6.4.8 混凝土蝸殼裂縫控制標準:

1 當水力梯度i>20時,最大裂縫寬度允許值wmax≤0.20mm;當水力梯度i≤20時,wmax≤0.25mm。

2 當混凝土內壁設有專門的防滲層時,最大裂縫寬度允許值可放寬0.05mm。

3 計算溫度作用效應時宜考慮混凝土開裂后剛度降低的影響。
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6.4.9 尾水管上的作用及作用組合按表6.4.9采用。

注:1.施工期溫度作用,宜采用溫控措施及合理分塊澆筑予以降低;

2.溫度作用僅考慮環境年變幅影響。
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6.4.10 尾水管結構的內力計算,宜按下列原則進行:

1 擴散段可按垂直水流方向簡化為平面問題,即沿垂直水流方向分區按平面框架計算;肘管段底板可簡化為雙向板計算。計算中宜考慮不平衡剪力的影響。

2 高尾水位的廠房還應驗算頂板、底板及閘墩的順水流方向強度。

3 大型機組的尾水管宜采用三維有限元計算,計算模型中基礎范圍在上、下游及深度方向可按1倍廠房底寬確定。
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6.4.11 當廠房基巖完整、地基承載力較高時,尾水管擴散段底板可采用分離式。分離式底板應設置排水設施,機組檢修時作用在底板上的浮托力可折減40%~60%。分離式底板內力可按無梁樓蓋或連續梁計算。
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6.4.12 當單孔尾水管頂板厚度與跨度之比h/l大于0.5或多孔尾水管頂板厚度與跨度之比h/l大于0.4時,頂板宜按深梁進行應力分析及配筋,邊墩及中墩可視為深梁的簡支支座。

6.4.13 尾水管頂板采用預制倒T梁作承重模板時,應考慮頂板混凝土分層澆筑引起的應力疊加。
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6.4.14 河床式廠房進口段上的作用及作用組合按表6.4.14采用。

注:1.橫縫中水壓力根據止水設置情況確定;

2.施工期溫度作用,宜采用溫控措施及合理分塊澆筑予以降低;

3.溫度作用僅考慮環境年變幅影響。
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6.4.15 河床式廠房進口段結構設計宜按下列原則進行:

1 內力計算可簡化為平面問題進行分析。當單孔胸墻或擋水墻的高跨比h/l大于0.5時,雙孔胸墻或擋水墻的高跨比h/l大于0.4時,宜按深梁進行承載能力計算。

2 閘門槽頸部應根據閘門關閉最不利工況核算應力并加強配筋。

3 1、2級廠房宜采用有限元法進行復核。

4 裂縫控制可按第6.4.8條執行。
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6.5 構造設計

6.5 構造設計

6.5.1 主機間與大壩、安裝間及副廠房等相鄰建筑物之間,宜設置永久變形縫。在地基有明顯差異、廠房開挖底面高差較大、荷載差異較大等部位,均應設置沉降縫。
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6.5.2 永久變形縫的間距應按DL/T 5057的規定,根據地基特性、機組間距、結構型式、氣候條件等確定,宜為20m~30m,經論證后可放寬到40m~50m。
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6.5.3 永久變形縫的縫寬應根據建筑物溫度變形、沉降及抗震構造要求等條件確定。建在巖基上的建筑物,下部結構的永久變形縫縫寬宜為10mm~20mm,上部結構的永久變形縫縫寬應符合GB 50011的規定。非巖基上的廠房永久變形縫縫寬尚應根據地基不均勻沉降變形計算綜合確定。
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6.5.4 上部結構的抗震措施應按DL/T 5057和GB 50011的規定執行。
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6.5.5 永久變形縫中應設置兩道止水,第一道止水應采用銅片。止水布置應有利于結構的受力條件,必要時可在止水設施后加設排水孔和排水管道。
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6.5.6 河床式廠房橫縫止水片必須與壩基巖石可靠連接,止水片埋入基巖的深度宜為300mm~500mm,必要時可在止水槽混凝土與基巖間設插筋。
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6.5.7 廠房基礎與較陡的邊坡相連時,基礎止水宜設置止水梗(鍵),同時埋設止水片,必要時可對基巖結合面進行灌漿處理。
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6.5.8 承受水壓的豎向施工縫應設止水。水平施工縫可不設置止水,但水力梯度較大且接縫處一旦漏水會影響電站的正常運行時,宜設置止水。
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6.5.9 廠房一、二期混凝土劃分應遵循以下原則:

1 應滿足機電設備的安裝和埋設需要,金屬蝸殼周圍二期混凝土厚度不宜小于0.8m;

2 一期混凝土結構應滿足初期運行時穩定、強度和防滲等要求。
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6.5.10 減小廠房大體積混凝土結構施工期溫度應力的措施可選擇下列方式:

1 采用制冷混凝土或預埋冷卻水管通水冷卻;

2 在河床式廠房進口段、尾水管等部位可設封閉塊、預留寬槽或臨時變形縫,待相鄰混凝土冷卻至準穩定溫度后用微膨脹混凝土回填或進行接縫灌漿處理;

3 采取合理的混凝土分層分塊澆筑措施。
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6.5.11 廠房混凝土澆筑分層分塊應根據廠房結構型式和尺寸、施工進度、混凝土澆筑能力及溫控措施等情況,按下列原則確定:

1 施工縫應避免設在應力較大的部位,避免混凝土形成銳角和薄片。

2 施工縫宜采用錯縫,避免上下層垂直縫貫通。錯縫水平搭接長度宜取澆筑層厚度的1/3~1/2,且不宜小于300mm。

3 分層分塊應有利于減小混凝土溫度應力和干縮應力。

4 分層分塊應滿足設備安裝和埋件埋設要求,并有利于簡化施工工序和加快施工進度。
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6.5.12 混凝土澆筑層厚度在基礎強約束區宜采用1m~2m,在基礎弱約束區宜采用2m~3m。
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6.5.13 在豎向施工縫面上宜設置鍵槽,鍵槽面積不應小于豎向施工縫面積的1/3。在有抗剪要求和抗滲要求的水平施工縫面上可設置鍵槽。
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6.5.14 對流速大的挾沙水流的過流表面,如排沙底孔等部位宜采用抗沖耐磨混凝土或其他抗沖磨材料。
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6.5.15 當混凝土蝸殼采用薄鋼板防滲襯護時,應在鋼板上設置足夠的肋板和拉筋與混凝土緊密連接。
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6.5.16 埋設于混凝土中的管道在穿過永久變形縫時應設置防止管道拉裂、適應建筑物變形的措施。
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6.5.17 對永久性鋼結構及混凝土結構外露鋼構件應進行防腐蝕處理。
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6.5.18 鋼筋混凝土箍筋、拉筋及預埋件等不應與框架梁、柱的縱向受力鋼筋焊接。
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6.5.19 廠區平臺、通道、邊坡頂部等部位的臨空面應設置安全防護欄桿。
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7地下廠房設計

7.1 地下廠房布置

7.1 地下廠房布置

7.1.1 地下廠房布置應根據電站水文、氣象、地形、地質條件、樞紐布置、施工條件、機電設備布置及運行要求、環境保護等因素,通過技術經濟比較確定,可采取下列布置方式:

1 首部式、中部式、尾部式(按廠房在引水發電系統中的位置劃分);

2 地下式、窯洞式、半地下式(按廠房的埋藏方式劃分)。
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7.1.2 地下廠房的布置應遵循下列原則:

1 主洞室宜布置在地質構造簡單、巖體較完整、上覆巖層厚度適宜、地下水不發育以及岸坡穩定的地段。

2 主洞室宜避開較大斷層、節理裂隙發育區及高地應力區,如不可避免時,應進行專門論證。

3 當地震設計烈度為8度及以上時,不宜在地形陡峭、巖體風化、構造發育的山體中修建窯洞式地下廠房和半地下廠房。

4 巖石強度與地應力之比小于2.5或最大主應力量級大于40MPa的極高地應力區不應修建地下廠房。

5 附屬洞室的洞口位置,宜避開風化卸荷嚴重或有較大斷層通過的高陡邊坡地帶;應避開滑坡、危崖、崩塌體以及其他軟弱面形成的不穩定巖體;宜避開泄洪雨霧區。
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7.1.3 地下廠房主洞室縱軸線選擇應綜合考慮圍巖結構面和地應力的影響,按下列原則布置:

1 主洞室的縱軸線走向,宜與圍巖的主要結構面(斷層、節理、裂隙、層面等)呈較大夾角,同時注意次要結構面對洞室穩定的不利影響;

2 高地應力地區,洞室縱軸線走向與地應力的最大主應力水平投影方向宜呈較小夾角。
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7.1.4 地下洞室群的布置宜遵循臨時與永久相結合和一洞多用的原則。
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7.1.5 地下洞室群各洞室頂部以上的巖體厚度或傍山洞室靠邊坡一側的巖體厚度,應根據圍巖巖性、巖體結構、風化卸荷程度、地應力、地下水、洞室規模及施工條件等因素綜合分析確定,不宜小于洞室開挖寬度的2倍。
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7.1.6 地下各洞室之間的巖體厚度,應根據布置要求、地質條件、洞室規模及施工方法等因素,按下列原則綜合確定:

1 兩洞室之間的凈距不宜小于相鄰洞室平均開挖寬度的1.5倍,對于高地應力區不宜小于2.0倍,且不宜小于較大洞室開挖高度的0.5倍;

2 上下層洞室之間的巖體厚度,當兩洞軸線間平面投影的夾角較小時,宜大于下層洞室開挖寬度的1倍。
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7.1.7 兩洞室相交時,其軸線之間的夾角應根據地質構造及工程布置要求分析確定,宜采用較大夾角。
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7.1.8 應通過機電設備和結構構件的合理布置減小地下洞室空間,并根據地質條件選擇合適的地下洞室洞形。
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7.1.9 副廠房宜按集中與分散相結合、地下與地面相結合、運行管理方便的原則布置。
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7.1.10 主變壓器室及開關站可布置于地下或地面,應根據地形地質條件、大壩泄洪雨霧影響、交通運輸、洞室群規模、設備布置、消防等綜合比較選定。
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7.1.11 交通運輸洞的布置應遵循下列原則:

1 交通運輸洞的尺寸應滿足設備運輸要求,如兼做其他用途時其斷面尺寸還應滿足相應的使用要求。

2 交通運輸洞縱坡不宜大于3.0%,條件受限時可放寬至6.0%,進入安裝間前應有一平直段;平面圓曲線半徑不宜小于100m。

3 交通運輸洞的進口宜位于廠房非常運用洪水位以上,避開泄洪雨霧區和泥石流影響區,進口段宜做成反坡。若進口高程低于廠房非常運用洪水位,應設置防洪措施和人員安全進出通道。
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7.1.12 地下廠房宜根據圍巖的地質條件優先選用有利于減小廠房跨度的巖壁式起重機梁或巖臺式起重機梁。
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7.1.13 地下廠房至少應有2個獨立通至山外地面的安全出口,并應符合SDJ 278的規定。當出線或通風用的廊(隧)道、豎井兼作安全通道時,其寬度、高度應滿足安全疏散要求,同時應將安全通道與出線或通風道隔開,分隔物的耐火時間應滿足安全疏散要求。
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7.1.14 尾水管洞設計應遵循下列原則:

1 當多臺機組尾水管洞匯合成一條尾水洞時,應兼顧水流條件和洞室穩定,尾水管洞匯入尾水洞的水流折角宜大于90°。

2 在尾水管末端宜設置尾水閘門。當采用一個尾水洞與一臺水輪機連接,尾水洞長度較短且其出口已經設有檢修閘門時,則尾水管末端可不設置尾水閘門。

3 尾水管閘門操作廊道或操作平臺的高程宜高于尾水出口的下游非常運用洪水位或尾水洞(尾水調壓室)的最高涌浪水位,當采用密封式閘閥時可不受此限制。

7.1.15 尾水洞設計應綜合考慮地形、地質條件、樞紐布置、水力學、施工、運行要求等各種因素,通過技術經濟比較確定,并應符合DL/T 5195《水工隧洞設計規范》的有關規定。
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7.1.16 當尾水管、洞設計不能滿足水輪發電機組的穩定運行要求時,應設置尾水調壓室。尾水調壓室設計應符合DL/T 5058《水電站調壓室設計規范》的要求。
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7.1.17 地下廠房通風設計應遵循以下原則:

1 通風系統設計應滿足地下廠房各部位的溫度、濕度控制標準及通風量的要求。

2 通風系統設計應與地下廠房建筑消防設計相協調。

3 可充分利用交通運輸洞、出線洞等附屬洞室兼作送風道或排風道。

4 通風系統的主通風機宜遠離主、副廠房布置。若布置在主、副廠房內或其鄰近地方時,應設置防止噪聲的措施。
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7.1.18 地下廠房主要洞室的防滲排水設計應根據工程地質、水文地質條件和工程布置情況確定,按“以排為主、排防結合”的原則進行:

1 洞室距離水庫較近時或地下水較豐富的地區,應加強滲水前沿部位的防滲、排水措施,可在洞室群外圍與頂部分層設置排水洞,并利用排水洞設防滲帷幕、排水幕。必要時通過滲流分析研究確定防滲排水措施。

2 宜在洞室頂部和側壁巖體上設置排水孔,將滲漏水集中排至廠區集水井或滲漏集水井。

3 當設有尾水調壓室時,應加強對來自尾水調壓室滲漏水的防排措施。
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7.2 地下廠房結構設計

7.2 地下廠房結構設計

7.2.1 洞室圍巖穩定性應根據巖體地質條件、力學性質、地應力、地下水影響及洞室群布置和施工方法、開挖順序、支護措施等因素進行綜合評價。
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7.2.2 洞室圍巖支護設計應結合工程類比和數值分析成果綜合確定,必要時進行模型試驗驗證,并根據施工期圍巖監測與反饋分析成果動態調整設計。
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7.2.3 采用有限元法進行地下廠房洞室圍巖整體穩定性分析時,應根據地質環境和圍巖特性選擇合適的力學模型。
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7.2.4 局部不穩定巖體可采用剛體極限平衡法進行分析。
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7.2.5 地下洞室應選擇合理的施工方法和開挖順序,宜采用控制爆破技術,及時進行安全支護。
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7.2.6 地下廠房支護設計應充分發揮圍巖自身的承載能力,選擇合適的支護型式對圍巖進行適時支護。支護型式及強度應考慮開挖后的卸荷深度及松弛變形的影響。
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7.2.7 地下洞室圍巖支護型式可采用柔性支護、剛性支護或組合支護。支護設計應遵循下列原則:

1 以柔性支護為主、剛性支護為輔;以系統支護為主,局部加強為輔。

2 應優先選用柔性支護,包括由噴混凝土、鋼筋網、錨桿、錨索等中的一種或其組合。柔性支護應滿足施工期安全支護的要求,其支護強度可按永久支護的全部或一部分考慮。

3 剛性支護可根據初期支護和圍巖條件選擇鋼筋混凝土肋拱襯砌、鋼筋混凝土襯砌等。

4 當單獨使用柔性支護難以滿足圍巖穩定要求時,宜采用柔性支護與鋼筋混凝土襯砌相結合的組合支護。

5 對Ⅳ~Ⅴ類圍巖為主的地下洞室,宜采用組合支護或剛性支護。

6 對特殊地質條件洞段或部位,可采用固結灌漿、混凝土置換等加強支護措施。

7 鋼筋混凝土襯砌厚度,應根據計算和構造要求,并結合施工方法確定,配置單層鋼筋時不宜小于300mm,配置雙層鋼筋時不宜小于400mm,混凝土強度等級不宜低于C25。

8 當有運行或水力學等特殊要求而必須采用鋼筋混凝土襯砌時,洞室支護應按組合支護設計。
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7.2.8 柔性支護設計和施工技術要求應符合GB 50086《錨桿噴射混凝土支護技術規范》和DL/T 5176《水電工程預應力錨固設計規范》的有關規定。
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7.2.9 圍巖壓力、襯砌上的外水壓力根據DL 5077《水工建筑物荷載設計規范》確定。
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7.2.10 作用于襯砌上的施工及安裝荷載應按實際情況確定。
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7.2.11 混凝土襯砌頂拱應進行回填灌漿,回填灌漿的范圍宜在頂拱中心角90°以內;灌漿壓力應根據灌漿孔布置、施灌程序及作用范圍確定,可采用0.05MPa~0.15MPa。
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7.2.12 圍巖完整性較差、裂隙較發育的地下洞室,可對圍巖體進行固結灌漿,固結灌漿的參數可通過工程類比或現場試驗確定。固結灌漿孔間距可采用2m~4m,孔深應根據巖體裂隙情況確定,宜為3m~8m。固結灌漿壓力不得超過支護所能承受的限度。
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7.2.13 圍巖及襯砌的抗震承載能力驗算按GB 50011、DL 5073進行。
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7.2.14 起重機支承結構型式可按下列原則選定:

1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖宜采用巖壁式起重機梁;

2 巖體較完整的Ⅰ、Ⅱ類圍巖,可采用巖臺式起重機梁;

3 以Ⅳ圍巖為主的圍巖宜采用鋼筋混凝土結構或鋼結構的梁柱系統。
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7.2.15 巖壁式起重機梁的截面見圖7.2.15,其設計按下列要求進行:

1 巖壁角應綜合考慮主要地質構造、受拉錨桿和梁受力狀況等因素確定,宜為20°~40°。

2 梁頂面寬度應滿足布置和運行要求。

3 梁截面高度h>3.33(c4—c2)。

4 受拉錨桿傾角應結合地質條件、起重機荷載等綜合分析確定。上排受拉錨桿傾角α1可為15°~30°,下排受拉錨桿傾角α2可比α1小5°~9°。當采用預應力錨桿時,錨桿傾角應小于巖壁面的殘余摩擦角。

5 錨桿間距不宜小于700mm;當受拉鋪桿布置一排不能滿足要求時,可布置成兩排,上、下兩排錨桿的距離不宜小于600mm。受拉錨桿應穿過圍巖松弛區,錨入穩定巖體內的錨固長度可根據計算和工程類比確定。

β-巖壁角(°);B-梁頂面寬度(mm);h-巖壁式起重機梁截面高度(mm);h1-巖壁式起重機梁外邊緣高度(mm),不應小于h/3,且不宜小于500mm;

c1-軌道中心線至上部巖壁邊緣的水平距離(mm):c2-軌道中心線至巖壁式起重機梁外邊緣的水平距離(mm),一般可取為300mm~500mm,當起重機的輪壓較大時取大值,反之取小值:對于

特大型起重機,尚應適當加大;c3-巖壁寬度(mm);c4-懸臂長度(mm);c5-防潮隔墻外邊緣至上部巖壁邊緣的距離(mm);c6-起重機端部至防潮隔墻的最小水平距離(mm);β0-巖壁式起重機梁梁體底面傾角(°),宜為30°~45°
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7.2.16 巖壁式起重機梁的結構設計可采用剛體極限平衡法或有限元法。大型、復雜地質條件、高地應力區、高地震烈度區的巖壁式起重機梁設計宜采用有限元法,并應考慮下部洞室開挖對巖壁起重機梁的影響。
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7.2.17 1、2級廠房或地質條件較差的巖壁(臺)式起重機梁應進行現場荷載試驗,檢驗其承載能力及工作狀況。
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7.2.18 廠房頂部可視需要設置頂棚,頂棚設計應結合通風、消防、防水、防潮、照明及裝飾的需要綜合考慮。

7.2.19 廠房內周邊宜設置防潮隔墻,隔墻底部宜設置清理排水溝的檢修孔。
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8其他型式廠房設計

8.1 壩內式和溢流式廠房

8.1 壩內式和溢流式廠房

8.1.1 在兩岸山體陡峻、河谷狹窄、洪水流量大、下游洪枯水位變幅懸殊等的巖基河段上,可在技術經濟綜合論證的基礎上選取壩內式、溢流式等廠房型式。

8.1.2 壩內式廠房的空腔尺寸,應根據壩型、壩高,并結合主廠房布置需要,通過分析比較選擇。
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8.1.3 壩內式、溢流式等型式的廠房,應避免機組進水口的閘門、攔污柵和啟閉機與溢洪道閘門干擾,滿足引水順暢、行洪安全和檢修方便的要求。
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8.1.4 溢流式廠房的廠壩連接方式,應根據地質條件、壩與廠房的抗滑穩定性和抗振性能等因素,經技術經濟綜合論證確定。
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8.1.5 溢流式廠房的結構設計,應進行靜力和動力分析。根據結構特點可選擇結構力學或有限元方法計算,必要時應進行結構模型試驗。廠房上部結構應避免在高速水流脈動作用下發生共振。
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8.1.6 溢流式廠房上的作用尚應考慮:

1 溢流或挑流時作用在廠房頂的動水壓力;

2 溢流或挑流時由于尾水波動作用在下游墻上的動水壓力;

3 水流摩阻力;

4 地基和壩體變形對廠房結構的影響。
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8.1.7 廠頂溢流面曲線、導墻及尾坎的體型,應滿足泄洪消能的要求,避免空蝕破壞,并應通過水工模型試驗驗證。
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8.1.8 壩內式、溢流式廠房的壩體橫縫、廠壩連接縫、機組段之間的變形縫等均應設置止水。
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8.2 貫流式機組廠房

8.2 貫流式機組廠房

貫流式機組廠房設計還應滿足下列要求:

1 尾水出口淹沒深度應大于v2/2g值(v為尾水管出口斷面的平均流速),并不得小于0.5m;

2 應結合機組防飛逸措施,合理選擇閘門的型式和設置位置;

3 燈泡貫流式機組管形座結構設計宜采用有限元法進行。
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8.3 沖擊式機組廠房

8.3 沖擊式機組廠房

8.3.1 臥式沖擊式機組廠房布置尚應滿足下列要求:

1 機組軸線宜沿廠房縱向布置。

2 發電機定子為分瓣結構時,機組間距可由機組總長度和兩臺機組間的通道決定。發電機定子為整體結構時,機組間距還應滿足抽軸長度的要求。

3 機組安裝高程應根據設計最高尾水位、排出高度(轉輪下沿與尾水槽中最高水位之差)和1/2轉輪直徑之和確定。

4 廠房寬度應根據機組尺寸、球閥及其控制機構、調速設備和電氣設備、安全通道、墻柱厚度等并結合起重機工作范圍線綜合確定。

5 引水管高壓閥宜布置在主廠房外專設的閥室內。

8.3.2 立式沖擊式機組廠房布置尚應滿足下列要求:

1 機組間距應根據引水管配水環管尺寸、外包混凝土厚度、交通要求和發電機、電氣設備的布置等確定。

2 安裝高程由設計最高尾水位、排出高度和1/2水斗寬度之和確定。

3 引水管高壓閥宜布置在主廠房外專設的閥室內。

4 應設置單獨安裝、拆卸、搬運轉輪的通道和吊物孔。

8.3.3 沖擊式水輪機尾水槽設計尚應滿足下列要求:

1 應保證轉輪水斗在各種可能運行條件下均具有足夠的通氣凈空。

2 在射流驟然偏轉時,尾水槽內的涌浪水面不應超過轉輪下沿。

3 尾水槽應具有消力池的功能,其邊壁底板應進行抗沖蝕設計。
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9建筑設計

9.1 廠區規劃

9.1 廠區規劃

9.1.1 水電站廠區規劃應符合下列要求:

1 廠區整體布局合理,建筑設計應與整個水電樞紐相協調,必要時應兼顧旅游資源開發需求;

2 體現以人為本的原則,便于營造安全、方便、舒適的環境;

3 建筑藝術處理應結合當地建筑、民俗、環境的特點;

4 注意環境保護,因地制宜,盡可能減少對當地自然景觀的破壞。

9.1.2 廠區應進行綠化規劃,宜將廠前區、生活區列為綠化的重點。

9.1.3 廠區的給水水源應衛生、安全,除保證生產用水外,還應滿足生活用水和消防用水的需要。

9.1.4 廠區生產、生活污水處理設施的布置應滿足國家現行有關法律法規、標準的要求,經處理后的生產、生活污水應達到國家規定的排放標準。

9.1.5 廠區生活設施規模應根據管理機構設置、電站位置和河流梯級開發規劃、自動化程度,結合國家有關定額指標等綜合確定。對邊遠偏僻地區或旅游景區,可適當增加生活服務建筑,并可考慮永久建筑與施工期間用房的合理結合。
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9.2 廠房建筑設計

9.2 廠房建筑設計

9.2.1 水電站廠房建筑設計應考慮下列原則:

1 注意造型,注重節能降耗,力求結構技術、建筑藝術和使用功能三者協調統一;

2 建筑藝術處理整齊大方、樸素明朗,避免裝飾繁瑣、結構復雜;

3 在經濟合理、滿足結構功能要求和施工可實施性的情況下達到建筑形式美的要求;

4 根據廠房類型、設備布置、自然條件和建筑技術等因素,進行平面布置和空間組合;?

5 應滿足交通、防火、防爆、衛生、保溫、隔熱、通風、采光、照明、防噪聲、防腐蝕、防水、防潮、防輻射和防靜電等要求;

6 宜采用先進可靠的建筑材料,選用國家推廣的環保節能建材。
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9.2.2 室內空間的尺度、各部件相互之間的比例關系、形狀、色澤、材料質感及其間的設備,應保持有機的內在聯系和外觀的統一。
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主副廠房應以機電設備為主要表現對象,利用色彩、裝飾和照明突出水電站廠房的特點。

9.2.3 設備選型及布置時,應注意其振動及聲學性能,減少廠內噪聲源,對強噪聲應進行消聲和隔聲處理。

有周期性機械振動設備的場所宜獨立設置,當無法避免時可采取減振或隔振措施。
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9.2.4 主、副廠房各建筑樓(地)面,應根據荷載類別、用途及美觀要求進行設計,并符合GB?50037《建筑地面設計規范》的相關規定。

1 主廠房的樓(地)面應堅固耐久。發電機層、安裝間應采用抗沖擊、防滑、不起塵、并易清除油污的地面,樓面承載能力不同時應有明顯的分區標識;

2 有可能產生腐蝕性污染的房間,應對其墻面、地面、頂棚采取防腐蝕、防潮防水處理措施;

3 中控室地面應防靜電、不起灰塵和稍有彈性;

4 樓(地)面上各吊物孔,應有防護設施,豎向樓梯井口應有凸沿和欄桿防護;

5 地錨宜做成暗式并加設蓋板;

6 對可能滲水、積水的部位應設排水設施,并保持地面溝槽整潔、排水暢通。
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9.2.5 主、副廠房各建筑物墻體裝修材料和構造應堅固、耐用、經濟、施工方便,內墻面應平整、明亮和不掛灰、掉灰,并符合下列要求:

1 有潔靜、防污染和檢修需要的建筑部位應設墻裙;

2 有耐酸要求的室內墻面應嚴密無縫,并噴涂耐酸漆或鋪設耐酸材料;

3 室內有防潮要求的墻體應選擇不易吸潮、不結露的材料,或采用防潮夾層,墻面色彩應與照明相協調。
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9.2.6 主副廠房門窗設計按下述原則進行:

1 主副廠房門窗構造應堅固耐久、容易開關、經濟美觀,妥善解決好保溫、防塵、防蟲、隔音、清洗等問題。朝向西的窗口宜設遮陽板。

2 門的尺寸應根據設備安裝、檢修、搬運以及其他功能需要確定。

3 有防酸要求的室內不應采用空腹門窗;陽光能直射入的窗戶宜用磨砂玻璃。

4 有防火要求的室內,門窗材料應滿足相應的耐火極限要求。

5 中控室如設有面向主機間的觀察窗,宜采用安全玻璃。
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9.2.7 主機間、中控室和其他重要的建筑部位宜根據防水、防潮、通風、照明、吸聲減噪和美觀等需要設置頂棚,吊頂結構宜采用輕型結構,應滿足安全、耐久、防火、防潮等要求。
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9.2.8 主副廠房屋面宜根據當地氣候條件和室內環境要求設置保溫、隔熱層。
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10安全監測設計

10.1 一般規定

10.1 一般規定

10.1.1 應根據廠房等級、型式、結構特性以及地質條件等對廠房建筑物、地基、邊坡、圍巖等設置必要的安全監測項目,監視其運行狀況。
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10.1.2 廠房監測設計應符合下列原則:

1 監測斷面及測點應根據廠房等級、型式、結構特點、地質條件等進行布置;

2 宜考慮永久安全監測與臨時監測相結合,儀器監測與巡視檢查相結合;

3 變形監測的工作基點和校核基點應設在建筑物之外穩固可靠的基巖上,宜實現與國家網點的聯測;

4 監測設施應設置保護措施,并便于施工和維修。
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10.1.3 安全監測宜考慮數據自動采集、集中處理,并具備人工監測的條件。
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10.1.4 主要的安全監測項目宜提出監測值的預計變動范圍。
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10.2 安全監測項目

10.2 安全監測項目

10.2.1 地面廠房應設置建筑物的位移、沉降、撓度(傾斜)、水位及地基揚壓力等監測項目,監測斷面不應少于2個。必要時設置結構應力、變形等監測項目。
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10.2.2 地質條件不良的廠房地基,應根據地基處理措施設置必要的監測項目。
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10.2.3 具有承壓含水層和深層滑動面的廠房地基,宜設置深層揚壓力監測項目。
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10.2.4 廠區邊坡應根據地質條件和防護措施,設置必要的邊坡位移、變形、支護應力、地下水位等監測項目。
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10.2.5 地下廠房應根據地質條件、圍巖特性和支護設計,設置圍巖變形、支護結構應力、地下水位和滲漏量等監測。監測斷面根據工程規模、地質條件等確定,不應少于2個。
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10.2.6 巖壁(臺)式起重機梁宜設置變形、梁與巖壁間縫隙、錨桿(索)應力等監測。
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10.2.7 溢流式廠房可根據其特點設置水力學和振動等監測。
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10.2.8 改、擴建廠房時,應加強對既廠房建筑物的位移、沉降等監測。
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 附錄A 廠房整體抗滑穩定計算的單一安全系數方法

附錄A 廠房整體抗滑穩定計算的單一安全系數方法

A.0.1 沿廠房建基面的抗滑穩定計算,對巖基上的廠房按抗剪斷強度計算公式進行計算;對非巖基上的廠房按抗剪強度計算公式進行計算。

1 抗剪斷強度計算公式:

式中:K′——按抗剪斷強度計算的抗滑穩定安全系數;

f′k——滑動面的抗剪斷摩擦系數標準值;

c′k——滑動面的黏聚力標準值(kPa);

A——基礎面受壓部分的計算截面積(m2);

∑Wk——全部荷載對滑動面的法向分力標準值(kN);

∑Pk——全部荷載對滑動面的切向分力標準值(kN)。

2 抗剪強度計算公式:

式中:K——按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數;

fk——滑動面的抗剪摩擦系數標準值。

A.0.2 巖基上的廠房地基內部存在緩傾角結構面時,其滑動方式可根據地質條件概化為單滑動面、雙滑動面和多滑動面,據此進行深層抗滑穩定分析。深層抗滑穩定可采用剛體極限平衡等安全系數法計算,以下僅列出單滑動面和雙滑動面的計算公式。

1 單滑動面?;瑒臃绞綖閱位瑒用娴那闆r,如圖A.0.2-1所示。

?按抗剪斷強度公式計算:

?式中:∑Vk——豎向力標準值之和(kN);

Gk——滑動面以上的巖體重力標準值(kN);

α——滑動面傾角(°),當滑動面傾向下游時,α為正值,當滑動面傾向上游時,α為負值;

∑Hk——水平力標準值之和(kN);

Uk——作用在滑動面上的揚壓力標準值(kN);

Ah——滑動面的計算截面積(m2)。

2 雙滑動面?;瑒臃绞綖殡p滑動面的情況,如圖A.0.2-2所示。

按抗剪斷強度公式計算:

式中:K′1——AB滑動面按抗剪斷強度計算的抗滑穩定安全系數;

f′1k——AB滑動面的抗剪斷摩擦系數標準值;

G1k——AB面以上的巖體重力標準值(kN);

α——AB滑動面與水平面的夾角(°);

RBDK——下游巖體抗力標準值(kN);

φ——抗力與水平面的夾角(°),偏安全計可取φ=0°;

U1k——AB面上的揚壓力標準值(kN);

UBDK——BD面上的揚壓力標準值(kN);

c′1k——AB滑動面的抗剪斷黏聚力標準值(kPa);

A1h——AB滑動面的計算截面積(m2);

K′2——BC滑動面按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數;

f′2k——BC滑動面的抗剪斷摩擦系數標準值;

β——BC滑動面與水平面的夾角(°);

G2k——BC面以上的巖體重力標準值(kN);

U2k——BC面上的揚壓力標準值(kN);

c′2k——BC滑動面的抗剪斷黏聚力標準值(kPa);

A2h——BC滑動面的計算截面積(m2)。

其余符號意義同式(B.0.1-1)。

A.0.3 按第5.1.5條的相關規定計算的沿廠房建基面抗滑穩定安全系數和深層抗滑穩定安全系數不應小于表A.0.3規定的數值。


 附錄B 巖基上的廠房深層抗滑穩定計算

附錄B 巖基上的廠房深層抗滑穩定計算

巖基上的廠房地基內部存在緩傾角結構面時,其滑動方式可根據地質條件概化為單滑動面、雙滑動面或多滑動面,采用剛體極限平衡等抗力作用比系數法計算,以下僅列出單滑動面和雙滑動面的抗剪斷強度計算公式。

B.0.1 單滑動面?;瑒臃绞綖閱位瑒用娴那闆r,如圖B.0.1所示。

式中:γ0——結構重要性系數,取值同式(5.2.1-1);

ψ——設計狀況系數,按表5.2.1-1取值;

S()——作用效應函數;

R()——結構抗力函數;

γd——結構系數,按表5.2.1-2取值;

f′——滑動面的抗剪斷摩擦系數設計值;

∑V——豎向力設計值之和(kN);

G——滑動面以上的巖體重力設計值(kN);

α——滑動面傾角(°),當滑動面傾向下游時,α為正值,當滑動面傾向上游時,α為負值;

∑H——水平力設計值之和(kN);

U——作用在滑動面上的揚壓力設計值(kN);

c′——滑動面的抗剪斷黏聚力設計值(kPa):

Ah——滑動面的計算截面積(m2)。

B.0.2 雙滑動面?;瑒臃绞綖殡p滑動面的情況,如圖B.0.2所示。

式中:ηi——笫i個滑動塊的抗力作用比系數;

Si()——第i個滑動塊的作用效應函數;

Ri()——第i個滑動塊的結構抗力函數;

f′1——AB滑動面的抗剪斷摩擦系數設計值;

G1——AB面以上的巖體重力設計值(kN);

α——AB滑動面與水平面的夾角(°);

RBD——BD面上巖體抗力設計值(kN);

φ——抗力與水平面的夾角(°),偏安全計可取φ=0°;

U1——AB面上的揚壓力設計值(kN);

UBD——BD面上的揚壓力設計值(kN);

c′1——AB滑動面的抗剪斷黏聚力設計值(kPa);

A1h——AB滑動面的計算截面積(m2);

f′2——BC滑動面的抗剪斷摩擦系數設計值;

β——BC滑動面與水平面的夾角(°);

G2——BC面以上的巖體重力設計值(kN);

U2——BC面上的揚壓力設計值(kN);

c′2——BC滑動面的抗剪斷黏聚力設計值(kPa);

A2h——BC滑動面的計算截面積(m2)。

計算時由式(B.0.2-3)先求得BD面抗力RBD,再代入式(B.0.2-2)求出抗力作用比系數η。當滿足式(B.0.2-7)的要求時,深層抗滑穩定滿足要求。

 附錄C 圓筒式風罩內力計算

附錄C 圓筒式風罩內力計算

C.0.1 符號含義和正負號規定。

Mx——豎向彎矩標準值(kN·m/m),外壁受拉為正;

Mθx——環向彎矩標準值(kN·m/m),外壁受拉為正;

Nθx——環向力標準值(kN/m),受拉為正;

Vx——剪力標準值(kN/m),向外為正;

Mo——外力矩標準值(kN·m/m),外壁受拉為正;

tR——均勻溫差(℃),溫升為正;

△t——內外溫差(℃),等于外壁溫度-內壁溫度;

αt——混凝土溫度線膨脹系數(1/℃);

Ec——混凝土彈性模量(kN/m2);

μ——混凝土泊松比;

H——風罩圓筒高(m);

h——風罩圓筒厚度(m);

d——風罩圓筒中心直徑(m);

R——風罩圓筒中心半徑(m);

KMx——豎向彎矩系數;

K——環向力系數;

KVx——剪力系數。

C.0.2 圓筒式風罩內力計算表。

圓筒式風罩的內力可根據風罩支承條件和所受作用,按表C.0.2-1~表C.0.2-3中的公式查表計算。

表C.0.2-1 圓筒式風罩內力計算表一

表C.0.2-2 圓筒式風罩內力計算表二

表C.0.2-3 圓筒式風罩內力計算表三


 附錄D 圓筒式機墩動力計算

附錄D 圓筒式機墩動力計算

D.0.1 強迫振動頻率。

1 機組轉動部分偏心引起的振動頻率n1(r/min)可按下式計算:

式中:nn——發電機正常轉速(r/min)

np——飛逸轉速(r/min)。

2 水力沖擊引起的振動頻率n2(r/min)可按下式計算:

式中:x1、x2——導葉葉片和轉輪葉片的片數;

a——x1與x2兩數的最大公約數。

D.0.2 機墩自振頻率。

1 垂直自振頻率n01按下列公式計算:

式中:n01——垂直自振頻率(r/min)

g——重力加速度;

G1——作用于單寬機墩上的全部垂直荷載加上機墩自重及蝸殼頂板重標準值(N);

δ1——單寬機墩在單位垂直力作用下的結構垂直變位(m/N);

∑Pi——作用于單寬機墩上的全部垂直荷載標準值(N);

P0——單寬機墩自重標準值(N);

Pa——單寬蝸殼頂板自重標準值(N);

δp——單寬機墩在單位垂直力作用下的垂直變位(m/N);

δs——單寬蝸殼頂板在單位垂直力作用下的垂直變位(m/N)。

2 機墩水平橫向自振頻率n02按下列公式計算:

式中:n02——水平橫向自振頻率(r/min);

G2——相當于集中在機墩頂端的當量荷載標準值(N);

δ2——機墩頂端作用單位水平力時的水平變位(m/N),可按下端固定、上端自由的懸臂梁求得,即忽略樓板的影響;

∑Pi——作用在機墩頂端的垂直荷載標準值之和(N);

P0——機墩自重標準值(N)。

3 機墩水平扭轉自振頻率n03按下列公式計算:

式中:n03——水平扭轉自振頻率(r/min);

Iφ——相當于集中在機墩項端的荷載轉動慣量(N·m2);

Pi——作用在機墩頂端的垂直荷載標準值(N);

ri——荷載Pi至回轉中心的距離(m);

P0——機墩自重標準值(N);

r0——機墩圓筒平均半徑(m);

Φ1——單位扭矩作用下機墩的轉角(rad/(N·m));

Hj——機墩高度(m);

Gc——混凝土的剪變模量(N/m2),Gc=0.4Ec;

Ip——機墩極慣性矩(m4),應考慮機墩上開孔的影響,當無開孔時;

Dj——機墩外徑(m);

dj——機墩內徑(m)。

D.0.3 振幅驗算。

1 機墩垂直振幅A1按下列公式計算:

式中:A1——垂直振幅(m);

P1——作用在機墩上的垂直動荷載標準值(N),包括發電機轉子連軸重及軸上附屬設備重量、水輪機轉子連軸重、軸向水推力;

λ1——機墩垂直振動的自振圓頻率(s-1),即2π秒內的振動次數;

w1——機墩垂直振動的強迫振動圓頻率(s-1);

G1——同式(D.0.2-2)。

2 機墩水平橫向振幅A2按下列公式計算:

式中:A2——水平橫向振幅(m);

P2——作用在機墩上的水平振動荷載標準值(N),即水平離心力標準值,按式(6.3.4-1)、式(6.3.4-2)計算;

λ2——機墩水平振動的自振圓頻率(s-1);

w2——機墩水平振動的強迫振動圓頻率(s-1);

G2——同式(D.0.2-5)。

3 機墩水平扭轉振幅A3按下列公式計算:

式中:A3——水平扭轉振幅(m);

Tk——扭轉力矩(正常扭矩T或短路扭矩T′)標準值(N·m):

Rj——機墩外圓半徑(m);

λ3——機墩水平扭轉自振頻率(s-1);?

Iφ——同式(D.0.2-7)。

D.0.4 動力系數核算。

機墩動力系數η按下式計算:

式中:η——動力系數;

ni——機墩強迫振動頻率(r/min);

n0i——機墩在相應于ni方向的自由振動頻率(r/min)。


 附錄E 考慮框架剪切變形和剛性節點的計算

附錄E 考慮框架剪切變形和剛性節點的計算

E.0.1 計算各桿件的截面慣性矩I值和系數ξ值

式中:b——桿件截面寬度;

h——桿件截面高度;

l——桿件柔性段長度。

E.0.2 計算各桿件的抗彎勁度SAi。

1 兩端固定時:

2 一端固定另一端簡支時:

式中:SAi——結點A處第i桿件的抗彎勁度,詳見圖E.0.2。

E.0.3 計算力矩的分配系數KAi和傳遞系數CAB與CBA。計算各桿件在A點的力矩分配系數KAi和兩端固定情況下的力矩傳遞系數CAB與CBA

E.0.4 計算Mab、Mba、Qab、Qba。

根據各桿件所受荷載情況,由表E.0.4所列公式可計算出各桿件的柔性段固端力矩Mab、Mba和固端剪力Qab、Qba,表中l值為桿件柔性段長度。

表E.0.4 桿件固端力矩和剪力值計算公式

E.0.5 計算MAB、MBA。

根據下列公式,計算出結點處各桿件的固端力矩MAB、MBA

式中:q——均布荷載值,此處為作用在節點寬度范圍內的均布荷載。

正負號規定如下:彎矩M對桿端而言,以順時針旋轉為正;剪力Q以桿端的剪力繞另一端作順時針旋轉時為正。

按力矩分配法求節點處的彎矩,與一般不考慮剪切變形和剛性節點影響的計算方法相同。

E.0.6 計算柔性端力矩。根據將力矩分配法所得的結點處各桿件的平衡力矩MAB、MBA及剪力QAB、QBA,反推柔性段端力矩。

先求剛性節點剪力:

式中:L——桿件長度。

反推柔性段端力矩:

但當Mab(Mba)與MAB(MBA)相差過大,甚至改變正負號時,則對柔性端彎矩按下式進行調整:

 本標準用詞說明

本標準用詞說明

1 為便于在執行本標準條文時區別對待,對要求嚴格程度不同的用詞說明如下:

1)表示很嚴格,非這樣做不可的:

正面詞采用“必須”,反面詞采用“嚴禁”;

2)??表示嚴格,在正常情況下均應這樣做的:

正面詞采用“應”,反面詞采用“不應”或“不得”;

3)表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的:

正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”:

4)表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的,采用“可”。

2 條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為:“應符合……的規定”或“應按……執行”。

 引用標準名錄

引用標準名錄

GB 50003 砌體結構設計規范

GB 50009 建筑結構荷載設計規范

GB 50010 混凝土結構設計規范

GB 50011 建筑抗震設計規范

GB 50014 室外排水設計規范

GB 50016 建筑設計防火規范

GB 50017 鋼結構設計規范

GB 50037 建筑地面設計規范

GB 50040 動力機器基礎設計規范

GB 50086 錨桿噴射混凝土支護技術規范

GB 50199 水利水電工程結構可靠度設計統一標準

GB 50201 防洪標準

GB 50287 水力發電工程地質勘察規范

GB/T 50476 混凝土結構耐久性設計規范

DL/T 5057 水工混凝土結構設計規范

DL/T 5058 水電站調壓室設計規范

DL 5061 水利水電工程勞動安全與工業衛生設計規范

DL 5073 水工建筑物抗震設計規范

DL 5077 水工建筑物荷載設計規范

DL 5108 混凝土重力壩設計規范

DL/T 5176 水電工程預應力錨固設計規范

DL 5180 水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準

DL/T 5186 水力發電廠機電設計規范

DL/T 5195 水工隧洞設計規范

DL/T 5205 抽水蓄能電站設計導則

DL/T 5398 水電站進水口設計規范

DL/T 5402 水電水利工程環境保護設計規范

SDJ 278 水利水電工程設計防火規范

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