南水北调二级坝泵站主厂房混凝土整体结构设计研究

摘要

二级坝泵站是南水北调东线工程的关键性控制工程，泵站工程的建设质量至关重要。
　　 本工程在初步设计阶段，根据《泵站设计规范》(GB/T50265-97)中土基上泵站伸缩缝间距小于30m的规定，主厂房结构采用常规的分缝方案：主厂房整体结构分为二联，左侧三个泵组为一联，右侧二个泵组+检修问为一联。在设计计算过程中，发现主厂房分缝方案存在以下主要问题：结构有一侧临空，为悬臂受力体系，为保证厂房的侧向稳定性，墙后填土需回填水泥土;结构应力水平较高，应力集中现象明显；结构存在扭转效应；地基应力超出地基承载力，需进行换填水泥土地基处理；正常运行工况地基沉降不均匀；主厂房需设置缝墩，增加一榀排架；伸缩缝内需设置止水，施工工序繁琐。已建工程现场调研表明，伸缩缝往往成为渗漏通道，日后给工程维修、使用造成不便。
　　 由于受规范中土基上泵站伸缩缝间距小于30m规定的限制，我国泵站设计基本采用常规的分缝方案，鲜见整体结构设计的工程实例，更缺乏系统、全面的设计研究。
　　 随着混凝土材料和裂缝控制技术的研究，一批超长、超大混凝土结构陆续建成，取得了很好的效果。随着人们对混凝土裂缝产生机理认识的加深，混凝土材料性能和施工管理水平的逐步提高，各类建筑物(构筑物)的伸缩缝间距越来越大，尽量少设缝或不设缝成为混凝土结构的一种发展趋势。各类成功的工程实例，为泵站主厂房混凝土结构的无缝设计，提供了宝贵的经验。
　　 查阅大量资料，调研类似工程，并采用大型结构有限元分析程序对结构和地基进行了各种情况下的计算分析，尤其是对温度应力的影响和对策进行了充分的分析论证。经过大量计算分析论证，本文提出泵站主厂房混凝土整体结构设计方案。
　　 与分缝结构设计方案相比，具有以下优势：主厂房整体结构受力合理，受力均匀；主厂房整体结构沉降均匀，沉降量小，沉降差小，对工程运行和设备耐久性有利；主厂房整体结构地基应力水平低;不需进行基础处理；主厂房整体结构两侧土压力相互自平衡，不存在主厂房侧向稳定问题。无需专门的处理措施，降低了工程造价；主厂房整体结构由于中间不设缝，不会发生止水漏水难以处理问题；取消中间止水，减少了施工工序，施工难度有所降低；工程投资较省，比分缝方案投资节省约300万元。整体结构设计方案与分缝方案相比具有明显的优势。本研究成果已应用于南水北调二级坝泵站工程，在南水北调泵站工程建设中第一次采用。
　　 本项目的研究成果可为以后同类工程的设计提供宝贵经验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2问题的提出

1.3国内外研究现状

1.4研究内容

1.5研究技术路线

第二章 概述

2.1工程概况

2.2枢纽布置

2.3工程等别及建筑物级别

2.4水文气象

2.5工程地质

第三章 泵站整体结构设计方案的可行性研究

3.1伸缩缝间距的规范规定

3.2工程实例

第四章 泵站主厂房分缝设计

4.1主厂房侧向稳定计算

4.2分缝设计内力与沉降计算

4.3主厂房垂直水流向伸缩缝设置

第五章 泵站主厂房整体结构设计研究

5.1整体结构内力与沉降计算

5.2普通混凝土整体结构设计

5.3预应力混凝土整体结构设计

5.4结论

第六章 泵站主厂房分缝结构与整体结构对比分析

6.1技术比较

6.2经济比较

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2创新点

7.3展望

参考文献

致谢