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工程電站廠房布置為岸邊式，與老廠房(壩后式)相距約200m，發(fā)電廠房上部結構設計為“箱形”鋼筋混凝土結構，如圖。廠房凈寬18.5m，尾水副廠房凈寬8.0m。廠房屋面和尾水平臺承載力設計標準要滿足50t重載汽車通過，因此設計厚度分別為2.0m和1.0m，其余結構詳細尺寸見圖。電站下游設計洪水位382.5m，校核洪水位387.5m。廠房下游最大作用水頭為38.4m，該工程于1995年9月正式開工。由于主廠房基坑在開挖施工過程中，廠房后山坡發(fā)生了崩塌傾倒，原設計主廠房上游墻緊靠山體，邊坡崩塌傾倒破壞后，廠房和邊坡之間出現(xiàn)了“月牙形”空缺，如圖在廠房后山坡發(fā)生塌滑后，設計及時進行了計算分析并提出了噴錨加固處理措施。對塌方后形成廠房至山體間“月牙形”空缺處理的主要措施為：370m以上為混凝土框架結構，主要承力結構為垂直廠房邊墻布置的8道90cm厚鋼筋混凝土墻。各混凝土墻與主廠房上游墻之間預留了25mm的結構縫，因此，原本設計主廠房上游墻緊靠山體，現(xiàn)已改變。若電站尾水位為校核洪水位，主廠房上部結構將承受432t/m水平壓力，如此，最初設計主廠房上部結構在強度分析和剛度分析上均難以滿足要求，后經(jīng)三維有限元分析計算，原設計上游墻厚0.4m改為1.45m。
電站廠房上部結構設計為封閉式，主要原因是抵擋下游洪水和大壩泄洪所產(chǎn)生的霧化雨，廠房離大壩約200m。廠房上部結構就象一個“箱子”，早在20世紀60年代，原石泉水電站廠房為壩后式，廠房上部結構也設計成箱形結構，那個年代的設計工程師們就認為用三維有限元分析此結構應力是合理的，但限于當時計算機軟硬件的水平，人們一時無法實現(xiàn)，只能采用圖的結構模型，用結構力學和材料力學方法來分析結構的強度和配筋計算，當時計算采用的下游控制洪水位為382.5m(70年一遇)。然而隨著中國國民經(jīng)濟的發(fā)展，中國的建筑設計標準有所提高，工程電站廠房計算采用的下游控制洪水位為387.5m(百年一遇)，如果現(xiàn)在廠房上部結構強度計算，仍采用原先過于簡化的結構模型和計算方法，那么整個廠房上部結構的工程量將增加1倍多，后經(jīng)設計者仔細分析和多種方案的數(shù)值計算，并參考文獻的相關規(guī)定，最終工程電站廠房上部結構強度分析結構模型簡化為圖。
混凝土彈性模量為2.55Xe5MPa，軸心抗壓強度為2.5MPa，軸心抗拉強度為1.3MPa，容重為241N/m3，泊松比為0.16，級鋼筋彈性模量為2.55Xe5MPa，軸心抗拉強度為310MPa。廠房上部結構所受的主要荷載有自重、屋面活荷載、水壓力、吊車荷載等，控制性荷載組合如下：結構自重十屋面活荷載(5t)+吊車滿載輪壓+吊車水平制動力十水壓力(洪水位)，結構自重+屋面活荷載+吊車滿載輪壓+吊車水平制動力+水壓力(洪水位382.5m)+風荷載，結構自重+屋面活荷載(it)+吊車自重輪壓+水壓力(洪水位387.5m)，三維有限元計算模型如圖。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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