贯流式灯泡机组尾水渐变段模板设计

摘要：贯流式灯泡机组的特点是跨度大、管线长，并具有渐变结构，故尾水管排架设计较为复杂。本文对排架设计、制作过程进行了详细阐述，并给出了计算公式，希望能对类似制作起到借鉴作用。

关键词：厂房渐变段模板设计

中图分类号：TU755.2文献标识码： A 文章编号：

1概述

大顶子山航电枢纽是一座以航运、发电和改善哈尔滨市水环境为主，同时具有交通、水产养殖和旅游等综合利用功能的低水头航电枢纽工程。枢纽建筑物有船闸、泄洪闸及砼过渡坝段、河床式水电站、土坝、闸（坝）上公路（桥）等。水库正常蓄水位116.00m，最大库容16.97×108m3，装机容量66MW，最大下泄流量22704m3/s。

右岸布置有电站厂房，厂房内装有六台贯流式灯泡机组厂房基础建基面高程约为91m。厂房沿水流方向依次布置进水操作平台、主机间、交通桥、尾水操作平台和尾水渠。尾水流道最上游底部高程为97.42m，顶部高程为104.58m。最下游底部高程为97.00m，顶部高程为106.5m，长25.44m，无倾斜角度，起始断面为直径716cm的圆断面渐变为方形断面。如下图：

2 设计思路

2.1 模板类型

尾水流道采用木模板、木排架进行施工。模板分为顶模、侧模和边模三部分，以保证建筑物的设计精度。

2.2 模板制作与支立

尾水流道沿流道中心线由水平圆形渐变为垂直向矩形，其断面形状参数是由断面的宽度W,高度H，圆角半径R确定。尾水流道断面上特征点如图1所示。

该部位砼浇筑从水平向圆形断面渐变为竖直向矩形断面，从而构成复杂形体，对此部位采用木制组装模板，并分为底模、顶模和侧模三部分组成，来保证施工精度的要求。

流道中心线长25.44m，按受力方式及受力不均衡性，每50cm放一个排架，共需44榀，排架制作如图2。面板为50×25×3cm厚的木板，龙骨为8cm×10cm的方木，立柱为8cm×10cm的方木，横梁为8×12cm的方木。该部位体型复杂，所有曲面模板均采用木板拼装；模板、排架在木材加工厂制作，木模板设计图中规定了排架和模板材质及制作精度要求，并就整个整体安装固定系统进行了详细图解说明，加工厂严格按批准的模板排架施工图进行排架加工和下料。

排架制作误差：水平排架不大于3mm，垂直排架不大于±5mm。

排架按要求加工好后在加工厂，对试拼装构件进行检测，各项制作误差满足要求后进行编号，方可出厂。

2.3 木模板安装

尾水流道排架在木材加工厂分部位组装后，运至现场组装。采用门机分部位吊装就位。

现场排架组装前，先进行机组中心线和尾水流道中心线测量放样，并在加测检查点和高程点。安装时，使排架上的尾水管中心线和机组中心线与放样的中心线重合，同时控制高程，校正误差，满足标准要求，保证施工质量。

排架安装完毕后，即拼钉面板，由于曲面形状复杂，不能做成整块模板，所以用小片(5～10cm宽)木板拼钉。为减少曲面板的弹力，防止弯管段向后倾斜，要先钉左右侧面板，后钉前后面曲面板。面板用双层1.5cm厚白松板，白松板双面刨光，上下两层错缝钉装，面板钉完刨光(使相邻两块面板高差不大于3mm)之后，要作一次全面检查，复核中心及高程、各部位曲面形状，合格后用油灰嵌缝，涂刷脱模剂，以利脱模。

3 排架设计与计算

3.1 支撑形式

排架支撑采用立杆与斜杆组成的三角结构组成。

3.2 应力计算

（1）排架上部立杆计算：

排架上部按最不利因素考虑(1.5m厚砼)，排架间距为0.5m则剖面取最不利位置杆件，得

F17=F18=1.5×0.75×0.5×2.5×9800=13781.25N

F19= F17÷2=6890.625N

F16=1.5×(0.4543+0.375)×0.5×2.5×9800=15237.47N

F15=0.5×(0.9085÷2+0.65481÷2)×1.5×2.5×9800=14362.9N

F14=0.5×(0.65481÷2+0.61019÷2)×1.5×2.5×9800=11622.2N

F13=0.5×(0.52398÷2+0.61019÷2)×1.5×2.5×9800=10418.625N

F1=0.5×0.30375÷2×1.5×9800=2790N

A—构件毛截面面积0.08×0.1=0.008(m2)

I—构件毛截面惯性矩667×10-8(m4)

E—落叶松弹性模量10000 N/mm2

W—抗弯截面系数133cm3

1、压杆稳定性计算

由欧拉公式 ,可得

Pcr=3.142×10000×667×10-8/2.12=1.49×105N

由最不利杆件(25)，其轴向力N=11370.2N

所以压杆稳定满足要求。

2、抗压性能计算

由常用树种木材的强度抗压设计值得fc=15 MPa

杆件(25)，б压=P/A=11370.2÷0.008=1.42Mpa

所以杆件抗压满足要求。

3、抗弯性能计算

由常用树种木材的强度抗弯设计值得fc=17MPa

杆件(25)，M max=ql2/8=(18375×0.90852)÷8=1895.7N•m

б弯=M/W=1895.7÷133×10-6=14.25Mpa

所以杆件抗弯满足要求。

挠度验算f=5ql4/384EI=5×18375×0.90854/(384×1010×667×10-8)=0.0024m

4、尾水面板抗弯计算

尾水面板为3cm厚，50cm长，25cm宽白松板

由常用树种木材的强度抗弯设计值得fm=13MPa

q=1.5×0.25×0.5×2.5×9800/0.5=9187.5N/m

Mmax=ql2/8=9187.5×0.52/8=287.11N•m

ω=bh2/6=0.25×0.032/6=3.75×10-5m3

б弯=Mmax/W=287.11/3.75×10-5=7.6Mpa< fm

挠度验算f=5ql4/384EI=5×9187.5×0.54/(384×1010×5.625×10-7)=0.0013mm

所以尾水面板抗弯满足要求。

参考文献

[1]赵中初.贯流式机组的结构与安装运行的关系[J].水电站电机技术,1998,(1):57-60,75.

[2]殷继明.尼耶水电站贯流式机组特点及安装验点[J].红水河,2004(3):80-82.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。