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1、某水电站进水口稳定、基底应力计算改进水口整体稳定及基底应力计算1. 计算总说明1.1 计算目的及要求某水电站进水口根据电站枢纽布置、地形、地质条件设为岸塔式进水口，“镶嵌”在L型基础中，塔背有基岩对其起支撑作用，靠自重和岸坡岩体支撑维持稳定，加之该进水口置于土质地基上，因建基面不允许出现拉应力，因此可不进行抗倾覆稳定计算。通过对进水口整体抗浮稳定与基底应力计算，以复核其是否满足规范要求。1.2 基本资料进水口纵横剖面结构尺寸见附图。水容重： 钢筋混凝土容重： 基础与混凝土之间值为：，。地基承受能力： 校核洪水位： 设计洪水位： 正常蓄水位： 死水位： 多年平均最大风速： 吹程： 拦污栅及对应启
2、闭机重： 、事故检修门及对应启闭机重： 、计算采用规范及参考书： a.水电站进水口设计规范DL/T5398-2007 b.水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997c.水工建筑物荷载设计规范d.水电站厂房设计规范SL266-2001e公路桥涵设计通用规范JTJ021-89f.水闸设计规范SL265-2001；g.土力学河海大学出版社出版,卢廷浩主编；h.某水电站首部枢纽平面布置图及主要建筑物剖面图；i.孔隙比与压力关系曲线表；1.3 计算原理及假定岸塔式进水口根据自身的结构特点，只要基底应力在允许应力或允许抗力范围内，塔体就不会发生整体失稳，根据规范要求及进水口的布置情况，对塔体做以下假定：
3、1）将塔体视为刚体，在荷载作用下，岩体变形产生抗力；2）抗力或反力强度值采用材料力学法和刚体极限平衡法求得。3）计算地基沉降量时，不考虑周边结构对进水口塔体的影响。此算稿按荷载组合基本组合、特殊组合计算。工况1：正常运行期，正常蓄水位；工况2：正常运行期，设计洪水位；工况3：非常运行期，校核洪水位；工况4：检修期，正常蓄水位；工况5：施工完建未挡水期。工况6：正常蓄水位+度地震工况1、2为基本组合，工况3、4、5、6为特殊组合。2. 计算过程2.1 截面计算取进水口底板进行计算，进水口底板顺水流方向为x轴，垂直水流方向为y轴，截面尺寸如图2.1-1所示。图2.1-1 建基面示意图基底面积： 荷
4、载作用正方向取为，垂直荷载作用：铅直向下为正；水平荷载作用：沿水流方向为正；弯矩作用：逆时针方向为正。2.2 力矩计算下面计算各截面形心对x、y轴的力矩，因为进水口左、右侧对称布置，所以只需计算进水口上下游基底应力，即可只算截面计算点对y轴的力矩即可。力矩计算简图见附图。2.2.1 底板重量为：2.2.2 左、右边墙截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.3 拦污栅中墩截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.4 胸墙 胸墙指的是进水口拦污栅之后的那部分实体混凝土，由于喇叭口上侧混凝土是一不规则的结构，在取其截面计算点时分两部分计算。、截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.5 通气
5、孔四周实体混凝土由于通气孔四周混凝土在计算边墙时已经计算了一部分，因此在此只计算流道上方混凝土（包括扣除部分）。 扣除通气孔体积： 截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.6 进水口板梁顶部板梁 、截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩 2.2.7 进水口启闭机排架将启闭机排架分为两部分计算，即拦污栅部分和闸门部分。（拦污栅排架）（事故检修门排架）、截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩 2.2.8 拦污栅及启闭机截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.9 事故检修门及启闭机 截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.10 人群荷载按公路桥涵设计通用规范，人群荷载一般取。截面计算点至形心
6、轴Y的距离产生的弯矩2.2.11 静水压力根据岸塔式进水口的特点，各种工况时，其上下游水位相同，故上下游静水压力相互抵消，产生的弯矩和也为0，可不予计算。2.2.12 扬压力根据水电站厂房设计规范，扬压力分浮托力和渗透压力，进水口上下游水位相等，故渗透压力为0。浮托力计算：工况一：（）浮托力沿底板成对称分布，故产生的弯矩为0。工况二：（）浮托力沿底板成对称分布，故产生的弯矩为0。工况三：（）浮托力沿底板成对称分布，故产生的弯矩为0。工况四：（）浮托力沿底板成对称分布，故产生的弯矩为0。工况五：施工完建未挡水期，此时浮托力为0。2.2.13 风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按下式计算：式中
7、：风荷载标准值，z高程的风振系数，取1.0风荷载体型系数，查水工建筑物荷载设计规范：风压高度变化系数。基本风压，查全国风压基本分布图可确定为风荷载的作用分项系数采用1.3。工况一： 风压高度变化系数，按水工建筑物荷载设计规范DL50771997表12.1.6查得：。 风压力：截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况二： 风压高度变化系数，按水工建筑物荷载设计规范DL50771997表12.1.6查得： 风压力：截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况三： 风压高度变化系数，按水工建筑物荷载设计规范DL50771997表12.1.6查得： 风压力：截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况四： 风
8、压高度变化系数，按水工建筑物荷载设计规范DL50771997表12.1.6查得： 风压力：截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况五： 风压高度变化系数，按水工建筑物荷载设计规范DL50771997表12.1.6查得： 风压力：截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩2.2.14 浪压力官厅公式： 式中：h当时，为累计频率5的波高；h当时，为累计频率10的波高；平均波长,m;D吹程，m；多年平均最大风速，按水工建筑物荷载设计规范DL50771997附录G表G1查得，正常蓄水位时取（风速系数由内插法求得），设计洪水位时取，校核洪水位时取。临界水深的计算：式中：使波浪破碎的临界水深。累积频率为1时的波
9、高，由水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997附录G表G2用插入法可以求得。波浪中心线至计算水位的高度，m。浪压力标准值计算：当，时，单位长度上的浪压力标准值计算公式为：当，时，单位长度上的浪压力标准值计算公式为：式中：单位长度迎水面上的浪压力标准值波浪中心线至计算水位的高度，m。水的重度, 建筑物底面处的剩余浪压力强度值，按下式计算：浪压力的作用分项系数采用1.2。工况一： 临界水深的计算由，比值在之间，为累计频率5的波高；令，则，根据， 查水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997附录G表G2用插入法可以求得，单位长度上的浪压力标准值计算公式为： 浪压力：（）计算点至形心的距离截面计
10、算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况二： 临界水深的计算由，比值在之间，为累计频率5的波高；令，则，根据， 查水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997附录G表G2用插入法可以求得，单位长度上的浪压力标准值计算公式为： 浪压力：（）计算点至形心的距离截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况三： 临界水深的计算由，比值在之间，为累计频率5的波高；令，则，根据， 查水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997附录G表G2用插入法可以求得，单位长度上的浪压力标准值计算公式为： 浪压力：（）计算点至形心的距离截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况四： 该工况时的浪压力等于工况一时的浪压力，截面计算点
11、至形心的轴Y的距离产生的弯矩也与工况一的相等。 浪压力：（）截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况五：施工完建未挡水期，浪压力为0，截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩也为0。2.2.15 胸墙及检修门槽中的内水压力工况一：计算点至形心的距离、截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况二：设计洪水位时，胸墙和门槽内无水，故内水压力为0。工况三：校核洪水位时，胸墙和门槽内无水，故内水压力为0。工况四:该工况上游水位与工况一时相同，故内水压力和其对形心轴产生的弯矩均相同。计算点至形心的距离、截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩工况五： 施工完建未挡水期，此时进水口中的内水压力为0。2.2.16 进水口中的内水压力 式中： Q可变作用的分项系数；拦污栅槽(包括栏污栅槽前)中的水体积；喇叭口中的水体积；检修闸门槽中的水体积；边墩两侧的水体积。工况一：截面计算点至形心轴Y的距离为、截面计算点至形心轴Y的距离产生的弯矩 工况二：截面计算点
