CN203320498U - 一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置 - Google Patents

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张战午
曾凡烈
邱树先
熊春耕
谭永华
王增武
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Abstract

本实用新型公开了一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置。为了解决现有已建电站钢管横向变位过大、限位挡板容易撞坏支墩砼的问题，所述减振消能限位装置包括设置在支墩内侧面上的防撞板；所述防撞板与引水钢管的支承环之间设有限位支腿，该限位支腿的一端固定在所述支承环上，另一端为自由端，且自由端上装有减震垫。本实用新型不仅大大减轻了地震作用和钢管内水击波所引起的钢管及支座的横向荷载，减轻震害，有效限制钢管产生有害的过大变位，而且还消除了在施工过程中因钢管安装误差难以保证钢管横向限位设计间隙量带来的不利影响。

Description

一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置
技术领域
本实用新型涉及一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置，主要适用于引水式电站大直径明钢管滑动、滚动及摆动支座，尤其适用于高地震烈度区、深厚覆盖层等复杂地质地形条件地区的大PD值压力引水钢管。
背景技术
现有技术条件下，较小直径压力引水钢管一般采用鞍形滑动支座，引水钢管与支墩之间设有支承环，支承环通过滑动支座固定在支墩的上端面上，由于鞍形滑动支座对引水钢管包裹性较好，通常情况下均无需采用横向限位装置，而对于中等规格直径和水头的引水钢管，一般在支墩内侧加装临时横向限位装置，这种限位装置在低地震烈度区、钢管安装施工质量良好时运用情况良好，但对于高地震烈度区、地震多发区、深厚覆盖层及峡谷地形条件地区的大直径D、高水头P或大PD值压力引水钢管，电站机组增减负荷运行时钢管支座会出现横向反复来回摆动碰撞而损坏支座，甚至存在横向地震作用时引水钢管横向移动使钢管支座脱离支墩，导致管道爆管后水流冲毁电站厂房的严重安全隐患。
全球范围内地震灾害的发生越来越频繁，随着水电开发程度提高，在高地震烈度区、地震多发区建设的电站越来越多。在水电工程中,为了保证引水钢管支座的运行可靠性、保证支座的抗震安全性, 对于大PD值压力引水钢管，有必要设置横向抗震、限位装置。
实用新型内容
针对现有已建电站钢管横向变位过大、限位挡板容易撞坏支墩砼的不足，本实用新型旨在提供一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置，该减振消能限位装置可以有效地避免支墩砼被撞坏，从而保证整个水电工程的运行安全。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置，包括设置在支墩内侧面上的防撞板；所述防撞板与引水钢管的支承环之间设有限位支腿，该限位支腿的一端固定在所述支承环上，另一端为自由端，且该自由端上装有减震垫。
以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：
进一步地，所述支墩内侧面为直立面或斜面，所述防撞板优选为通过锚筋固定在支墩内侧面上的预埋钢板。
作为一种具体的结构形式，所述限位支腿的自由端上装有至少两块限位挡板，至少两块限位挡板之间装有作为减震垫的减震橡胶板。
对于支墩内侧面为斜面的情况，所述防撞板的端头装有限位挡块，可防止限位支腿产生横向位移时撞击支墩。
藉由上述结构，本实用新型在支墩内侧面（直立面或斜面）预埋限位承压钢板满足支墩砼局部承压要求，以保护支墩砼免遭限位挡板撞击破坏，在钢管支承环上设置带减震橡胶垫块的限位挡板，橡胶垫块为2片拼装，通过沉头螺栓和不同厚度的橡胶垫块调整钢管横向限位间隙量。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型不仅大大减轻了地震作用和钢管内水击波所引起的钢管及支座的横向荷载，减轻震害，有效限制钢管产生有害的过大变位，而且还消除了在施工过程中因钢管安装误差难以保证钢管横向限位设计间隙量带来的不利影响。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的结构原理图(直立面支墩结构型式)；
图2是图1的I—I剖视图；
图3是本实用新型另一个实施例的结构原理图(斜面支墩结构型式)；
图4是图3的o—o剖视图。
在图中
1-引水钢管；   2-支承环；   3-钢管支座；   4-支墩；     5-防撞板；
6-锚筋；      7-限位支腿；  8-限位挡板；   9-限位挡块； 10-减震垫；    
11-沉头连接螺栓。
具体实施方式
实施例1、埃塞俄比亚某项目引水钢管横向变位修复
1.1 工程概况
该工程位于埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴(Addis Ababa)西北250km的青尼罗河流域的Neshe河上，北纬9°43ˊ～9°46ˊ，东经37°5ˊ～37°16ˊ。本电站为调峰电站，每天运行6.5h，共安装2台水戽式水轮发电机组，毛水头614.5m，单机容量48.5MW，总装机容量97MW，单机额定引用流量9.25m3/s，设计年发电量2.155亿kW·h。
本工程主要建筑物主要由大坝、溢洪道、引水系统、地面厂房和出线场等组成。大坝采用均质土坝，坝顶高程2235.0m，最大坝高38m，正常蓄水位2230.0m，死水位2214.0m，总库容为4.48亿m3，死库容为8500万m3，有效库容3.63亿m3；溢洪道、进水口等共同组成大坝上游的塔式结构，引水系统进口段和泄洪段上下并列布置，穿越大坝，引水系统的布置采用一洞两机的布置型式，厂房为地面式。
该工程的建设方为埃塞俄比亚电力公司(EEPCO)，业主工程师为美国美华哈扎国际有限公司(MWH)，中国葛洲坝集团公司为工程EPC总承包商，中国水电顾问集团中南勘测设计研究院为设计分包商，项目合同总工期38月。该工程于2006年12月正式签约并随即开工建设，2010年7月22日正式下闸蓄水，2011年12月17日2台机组全部建成投产发电。
 1.2引水钢管横向变位原因分析
2011年9月，电站在首次充水后，发现部分管段产生较大的横向变位，最大横向变位量达65mm，且该变位有随着时间逐渐增大的趋势，过大的横向变位造成支座限位挡板扭曲变形严重，支墩与限位挡板连接处混凝土开裂破坏，7#、9#、10#和11#波纹管膨胀节挤压扭曲变形严重，拉杆断裂。
引水钢管过大横向变位原因分析认为：造成电站首次充水引水钢管横向变位过大造成波纹管膨胀节挤压变形破坏的主要原因是引水钢管及伸缩节的安装不规范造成钢管轴线偏差较大引起的，而引水钢管支座横向限位装置未能发挥预期的设计作用也是造成本次质量事故的一个重要原因。
 1.3变位修复
首次修复时在支墩侧面设置了限位挡板，运行一段时间后限位挡板撞击支墩使得部分支墩砼局部损坏，二次修复处理时，对支墩基础进行了回填砼加固，采用膨胀螺栓在混凝土支墩内侧面加设橡皮垫块，缓冲并保护支墩混凝土。由于橡胶垫块暴露的空气中，长时间日晒雨淋的野外环境下橡胶容易产生老化，支座限位挡块与橡胶长时间的挤压也容易造成橡胶垫块损坏且不美观，其修复效果还有待时间的检验。
实施例2、伊朗某大坝与电站项目
伊朗某大坝与电站项目位于伊朗西部Lorestan省Zagros山区的Rudbar河上，距首都德黑兰(Tehran)约454km。电站为高地震区复杂地质条件下引水式电站，工程由大坝、溢洪道、坝身泄流孔、输水系统、地面厂房和开关站等主要建筑物组成。电站装机2台，单机容量225MW，额定水头430.74m，额定流量115.6m3/s。引水隧洞洞径6.0m，长约1.34km，双线①、②明管钢管长约2.34km和2.32km，管径从4.4m到4.0m、3.8m、3.4m。钢管穿越陡坡、缓坡、隧洞和冲沟等不同地形区域，支墩地质条件复杂多变，包括有基岩、深厚覆盖层、活断层及岩溶等。
借鉴埃塞俄比亚项目引水钢管横向变位过大的经验教训，本电站除了在引水钢管滑动支座设计时考虑侧向限位装置外，对引水钢管支座增设横向限位装置，最大限度的确保了电站运行安全。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1. 一种水电站引水钢管支座减振消能限位装置，其特征在于，包括设置在支墩（4）内侧面上的防撞板（5）；所述防撞板（5）与引水钢管（1）的支承环（2）之间设有限位支腿（7），该限位支腿（7）的一端固定在所述支承环（2）上，另一端为自由端，且该自由端上装有减震垫（10）。
2. 根据权利要求1所述的水电站引水钢管支座减振消能限位装置，其特征在于，所述支墩（4）内侧面为直立面或斜面，所述防撞板（5）为通过锚筋（6）固定在支墩（4）内侧面上的预埋钢板。
3. 根据权利要求1所述的水电站引水钢管支座减振消能限位装置，其特征在于，所述限位支腿（7）的自由端上装有至少两块限位挡板（8），至少两块限位挡板（8）之间装有作为减震垫（10）的减震橡胶板。
4. 根据权利要求1~3之一所述的水电站引水钢管支座减振消能限位装置，其特征在于，所述防撞板（5）的端头装有限位挡块（9）。
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