紫坪铺水利枢纽工程引水发电系统震后安全性复核简析

水利水电技术第４２卷２０１１年第４期　紫坪ｉＨｉ￣Ｊ（Ｍ枢纽工程引水发电系统震后　安至性复核简析　由丽华　（四川省紫坪铺开发有限责任公司，四川成都６１００９１）　摘要：“５・１２”汶川地震中，紫坪铺大坝经受住了８级强震考验。本文通过对该工程引水发电系统　按照新设防标准下的地震荷载分别进行静态和动态应力分析计算及对计算结果进行分析，提出灾后重　建补强或加固方案。希望紫坪铺引水发电系统震后安全性复核的结果，对今后水工发电建筑物的抗震　设防有所启示和裨益。　关键词：紫坪铺水利枢纽；引水发电系统；“５・１２”汶川地震；抗震加固；安全性　．　中图分类号：ＴＶ７３７（２７１）　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—０８６０（２０１１）０４—００６０—０７　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｐｏｓｔ－ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｃｈｅｃｋ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｚｉｐｉｎｇｐｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｙ０Ｕ　Ｌｉｈｕａ　（Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｚｉｐｉｎｇｐｕ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００９１，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ“５・１２”Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｔｈｅ　ｄａｍ　ｏｆ　Ｚｉｐｉｎｇｐｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｗｉｔｈｓｔｏｏｄ　ｔｈｅ　Ｍｓ８．０　ｓｕｐｅｒ—ｓｔｒｏｎｇ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．Ａ　ｐｏｓｔ—ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｏｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｓｃｈｅｆｆｌｅ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｈｅｒｅｉｎ　ｉｎ　ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｃ　ａｎｄ　ｄｙ—　ｎａｍｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｍａｄｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｆｏｒｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｅｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｒｆｏｍ　ｔｈｅ　ｐｏｓｔ—ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｃｈｅｃｋ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｚｉｐｉｎｇｐｕ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｓｏｍｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｆｏｒｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄａｙｓ　ｔｏ　ｃｏｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｚｉｐｉｎｇｐｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｊｅｅｔ；ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；“５・１２”Ｗｅｎｃｈｕａｎ　Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ；　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；ｓａｆｅｔｙ　１　概述　累计向电网送电１３０亿ｋＷ・ｈ，满足了都江堰灌　区、成都市工农业生产、生活、环保生态等综合用　紫坪铺水利枢纽位于岷江上游四川省都江堰市　水和四川电网调峰、调频、事故备用的需要，并在　两北９　ｋｍ处，是一座以发电、供水为主、兼有灌　抗旱救灾、抗震救灾和应急调水等方面发挥了重要　溉、防洪、环境保护、旅游等综合效益的大型水利　作用。　工程，是国家西部开发重点水利工程之一。水库设　枢纽主要建筑物包括钢筋混凝土面板堆石坝、　计最大坝高１５６　Ｉｎ，总库容ｉ　１．１２亿Ｉｎ。。电站装机　溢洪道、引水发电系统、冲沙放空洞、１　、２　泄洪　容量７６０　ＭＷ，多年平均发电量３４．１７亿ｋＷ・ｈ。　排沙洞。该工程为一等，主要建筑物为１级。进水　２００１年３月工程开工建设，２００５年９月下闸蓄水，　同年１１月首批２台机组发电，２００６年５月＿［程最后　收稿日期：２０１０—１２：０６　一台机组提前半年投产完建。Ｔ程投运５年来，累计　作者简介：由丽华（１９６４一），女，山东蓬莱人，教授级高级工程师　下泄水量６００亿Ｉｎ　，其中枯水期增供水量３２亿ｍ　，　副总经理。　６０　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．４２　Ｎｏ．４　由丽华∥紫坪铺水利枢纽工程引水发电系统震后安全性复核简析　口建筑物级别为１级，厂房建筑物级别为２级，按　非壅水建筑物设计，地震设计烈度采用７度。机组　台数为４台，单机额定引用流量２１４　ＩＴＩ　／ｓ。电站引　在开启过程中振动加剧，在无水情况下试验，仍振　动严重。　地震造成电站线路开关跳闸，运行中的１　和２　水系统布置在右岸条形山脊，采用单机单洞布置。引　水建筑物由深式进水口、隧洞、埋管和回填管组成。　进水口底高程８００．００　１ＴＩ，引水隧洞洞径８　ｍ，洞轴线　问距２２　１１１。电站为坝后岸边式厂房，主厂房长１２６．０　ｎｌ、　机组事故停机（地震时３　和４　机处于停机状态），４　台发变机组停运，供电中断、通信中断、供水中断，　全厂厂用电源中断。厂内桥机、技术供水系统、压缩　空气系统、厂房中央空调系统等辅助设备系统存在不　宽２５　ＩＴＩ、高５５　１１１。　２　２．１　土建工程　引水系统进水塔受震局部产生裂缝，塔上集控　室受损；１　、２　、３　、４　进水口快速门启闭机闸室　主体结构一层钢筋混凝土柱顶多处严重破坏，部分　维护墙体开裂。　主厂房整体偏移，Ａ轴（主厂房下游）柱距地面　以上１　ＩＴＩ高度位置出现水平裂缝，局部梁表面抹灰　脱落，打开抹灰层未发现混凝土有可见裂缝；１轴　散水位置下沉；厂房填充墙开裂，山墙顶部存在水　平裂缝，５～６轴、９～１０轴、１７～１８轴位置屋面雁　形板与墙体裂开，砖有松动现象；大门歪曲变形，　主副厂房间连廊整体沉陷，墙体装修面砖掉落。采　用全站仪对主厂房整体偏移进行检测，结构整体偏　移最大值△＝１２．０　ｍｉｌｌ，Ａ＜［△］＝／／／７５０＝３０．３　ｆｉｌｍ，　满足《民用建筑可靠性鉴定标准》（ＧＢ　５０２９２－－１９９９）　的要求。主厂房上部结构未发现有由于地基基础承载　力不足或不均匀沉降导致的不良现象，地基基础满足　设计及现状下设计使用荷载的要求。经结构损伤检　查，主厂房结构框架梁、柱、屋面雁形板、吊车梁基　本完好；局部梁表面抹灰脱落。　电站副厂房底层个别柱与填充墙裂开；端山墙外　侧连廊构造柱于连系梁节点处断裂，室内装修部分破　坏严重，吊顶脱落，龙骨垮塌。　电站ＧＩＳ厂房墙体普遍有裂缝。屋顶凉亭柱底　及柱顶完全剪切破坏，混凝土全部脱落，钢筋暴露屈　曲变形。　４条引水隧洞未见明显受损破坏痕迹。　２．２金属结构及机电设备　冲沙放空洞事故检修门及启闭机闸门局部受　损，４个端导向滑槽全部脱落，压重箱４个端导向　滑槽部分螺栓剪断，液压启闭机油缸有杆腔压力高　于系统压力；弧形工作闸门及启闭机闸门水封及门　槽侧轨局部损坏，２　５００／１　５００　ｋＮ液压启闭机控制　柜倾倒，液压系统出现漏油现象、噪声超标，闸门　水利水电技术第４２卷２Ｏｌ１年第４期　同程度震损。　５００　ｋＶ出线场设备中５００　ｋＶ线路氧化锌避雷　器、５００　ｋＶ电容式电压互感器损坏，制约电能送出；　厂房内部的配电设施及照明设备也因为地震出现故　障；远控中心电源系统蓄电池损坏。　地震中由于副厂房部分沉降，中控室、计算机室　和通信室部分设备受损；４　机组励磁系统灭磁用非线　性电阻损坏。　震后光纤通信、电力载波通信以及厂内生产调度　通信等设备有倒伏现象，但未受到严重破坏。部分通　信线路损坏。地震造成工业电视监视系统主控中心机　柜倒伏，当时厂用交流电中断，直流电源未能投入，　以至系统不能正常工作。　进水塔快速闸门及液压启闭机机组停止运转，　１　机快速闸门自动闭门，其他孔闸门未动作；塔上　２　０００　ｋＮ双向门机４个大车走行电机全部断裂脱　落，门机轨道出现错位，小车机房门和回转吊机房　门变形脱落，门架有变形，大车行走电机摔坏，回　转机构有异常响声，电控柜大部分倾倒，动力电缆　损坏。　电站尾水２￣４００　ｋＮ单向门机左侧行走行程开关失　效，主启升机构制动器故障，电缆卷筒收放功能失效。　３抗震设计标准　１９８９年国家地震局分析预报中心对紫坪铺水库　工程地震基本烈度进行复核鉴定后确认：５０年超越　概率１０％的地震动峰值加速度为１２０．２ｇ，坝址场地　基本烈度为７度。引水系统和厂房建筑物地震设计烈　度７度。坝址区场地峰值加速度为０．１ｇ。　２００９年３月，中国地震局地震预测研究所对］＿　程区地震危险性评价复核结论为，５０年超越概率　１０％基岩水平动峰值加速度为１８５ｇ，地震基本烈度　为８度；基准期１００年超越概率２％地震动峰值加　速度为３９２ｇ。该结论是工程震损除险加同的基本技　术依据。进水口建筑物级别为１级，厂房建筑物级　别为２级，按非壅水建筑物设计，地震设计烈度采　用８度。　６１　由丽华∥紫坪铺水利枢纽工程引水发电系统震后安全性复核简析　４进水塔稳定应力复核　４．１　进水口的布置和结构形式　进水口为深式岸塔式进水口，采用通仓式布置，　进水口顶高程８８５．４０　ｍ，塔底建基高程７９６．Ｏ０　ｍ，　塔高８９．４　ｍ，宽度２９．０　ｍ，沿轴线方向长度为９０．０　ｎｌ，　进水口底板高程８００．Ｏ０　ｍ。进水口下７７０．０　ｍ高程　设有冲沙放空洞。基础为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂　岩、煤质页岩。　进水口前设ｌ６孔直立式平面拦污栅，设备用拦　污栅１扇，栅槽后设检修闸门和快速用闸门。在　８４５．Ｏ０　ｍ高程以下为塔座部分，各闸门井之间及塔　背均回填Ｃ２５混凝土。８４５．Ｏ０　ｍ高程以上为塔筒部　分，各闸门井之问及塔背各自独立。闸门井段通过　１６　ｍ长的渐变段与隧洞相接。　进水塔地基层问剪切破碎带采用回填混凝土塞并　深孔高压固结灌浆及锚筋桩加固；基底其他部位采用　一般同结灌浆加固。　４．２进水塔塔身稳定计算（静力）　岸塔式进水口的特点是正向承受荷载，背靠岸坡　岩体，靠自重和岸坡岩体支撑维持稳定，即是镶嵌在　Ｌ形地基上的承压结构，可将顺流向作用的荷载传递　于地基和岸坡；其整体问题没有沿水平基面滑动和绕　趾点倾覆的可能。只要基底应力在岩体允许应力或岩　体允许抗力范围之内，塔体就不致发生整体失稳。　在正常蓄水位、设计洪水、校核洪水位、完建工　况及检修Ｔ况下，塔底板和塔背地基的抗力和反力强　度值均在容许范围内，塔体稳定及应力均满足要求。　岸塔式进水口稳定应力荷载组合和计算成果见表１、　表２　表１荷载组合　基本荷载　特殊组合　荷载　组合　设计工况　静水　扬　浪　泥沙　风　地震　地震　自重　压力　压力　压力　氐力　压力　惯性力　水压力　基本　正常蓄水位　、／　、／　、／　、／　、／　、／　组合　设计洪水位　、／　、／　、／　、／　、／　完建情况　、／　、／　特殊　校核洪水位　、／　、／　、／　、／　、／　、／　组合　检修工况　、／　、／　、／　、／　、／　、／　４．３塔身动、静力计算分析　４．３．１塔基地震荷载　４．３．１．１　“５・１２”地震荷载　由于塔基没有地震观测资料，采用坝顶地震观测　资料为基本时程曲线，通过分析坝顶与基岩的地震加　速度频谱特征与峰值的变化关系，分析获得塔基地震　加速度时程曲线。　表２进水口稳定应力计算成果　底板基础反力　塔背抗力　允许　计算情况　转动　／１０　Ｐａ　／１０　Ｐａ　承载力　趋势　／１０　Ｐ１　０＂２　Ｐ１　ａ　基　正常蓄水位８７７．Ｏ０　ｍ　逆时针　４．４９　３．６９　４．９３　３．５６　４０　本　组　设计洪水位８７１．２０　ｍ　逆时针　５．３６　４．５５　４．Ｏ６　２．６６　４０　△　完建情况　口　顺时针　１４．５７　１１．Ｏ２　６．１１　Ｏ．Ｏ　４０　特　校核洪水位８８３．１０　ｍ　逆时针　４．３４　Ｏ．９８　８．２５　２．４５　４０　殊　组　施工情况　顺时针　１２．９　ｌ２．３　１．Ｏ１　０．０　４０　△　检修情况　口　逆时针　４．３８　２．８５　６．０２　２．９　４０　４．３．１．２设计地震荷载　采用《四川省岷江紫坪铺水利枢纽工程场地地震　安全性评价复核报告》附件的样本１（１００年超过概率　２％）。　４．３．２材料参数　根据《水工建筑物荷载设计规范》和《水工混凝土　结构设计规范》，以及《紫坪铺水利枢纽工程坝区地　下洞室围岩分类及力学参数建议值表》，选用的材料　参数、物理力学参数见表３。　４．３．３分析模型　以整个塔群及塔背面和侧面回填混凝土作为数　值分析对象。塔底部高程为８００．Ｏ０　ｍ，塔顶部高程　８８５．４０　ｎ＇ｌ。Ｘ正向为顺水流方向，】，正向为竖直向　上，ｚ正向为塔从左到右侧（面向下游）方向。整　个塔群在１　塔和２　塔之间，以及３　塔和４　塔之间　设了伸缩缝，将整个塔群分两个独立模型来分析，　即４　塔（１　塔与４　塔对称，不再单独建模）和２　、　３　塔。　４．３．４静力分析结果　塔群在静力作用下，位移主要以竖向为主，最大　值在２３　ｍｍ左右，出现在塔顶。在静力作用下，除　塔顶附近有少量拉应力外，其余部位均受压应力。竖　向应力在进水口附近有应力集中现象，应力集中处最　大应力值为７．６５　ＭＰａ。塔底面均受压应力，大部分　的应力值小于１．５　ＭＰａ，最大应力值５．０　ＭＰａ，发生　在上游侧的左右岸的两个侧角。８０５．Ｏ０　ｍ高程剖面　是平均应力值最大的剖面，整个剖面均受压，应力最　大值为３．８０　ＭＰａ。　４．３．５动力特性分析　４．３．５．１　塔身动态位移响应　４　塔体　正向最大位移出现在２３．１６　Ｓ时刻，最　水利水电技术第４２卷２Ｏｌ１年第４期　由丽华∥紫坪铺水利枢纽工程引水发电系统震后安全性复核简析　表３材料参数、物理力学参数　围岩　即当垂直于水流方向（Ｚ向）的位移达　到最大值时，塔体应力出现最大值，　材料参数　Ｃ３０钢筋　Ｃ２５钢筋　Ｃ１５　混凝土　混凝土　混凝土　中粒砂岩　粉砂岩　层间剪切　（１ｌＩ）　（１Ｖ）　２５．Ｏ　０．４　但塔体外侧应力集中不明显。应力最　大值出现在上游面中部联系梁，　最　碎带（Ｖ）　容重ｙ／ｋＮ・１３３　弹模Ｅ／１０６ｋＰａ　２５　３０　２５　２８．０　２４　２２　２６．５　２４．５　Ｏ．２　大值２．５　ＭＰａ，　最大值２．７　ＭＰａ，　最大值５．４　ＭＰａ。故在３个方向地　震作用下，塔上游侧联系梁可能会产　生裂缝，叠加塔体自重应力后，经过　承载能力分析，塔体的动力稳定性可　泊松比　抗拉强度／ＭＰａ　抗压强度／ＭＰａ　允许承载力／ＭＰａ　Ｏ．１６７　１．５　１５　，——　Ｏ．１６７　１．３　１２．５　０．１６７　Ｏ．９　７．５　＿——　Ｏ．２５　４０　２．５～３．０　０．３０　０．４０　动态抗拉强度／ＭＰａ　动态抗压强度／ＭＰａ　１．５６　１９．５　１．３　１６．２５　——　——　——　—＿—　以保证。　塔底动态应力响应：整个底板　动态允许承载力／ＭＰａ　—＿—　ｆ——　３．７５～４．５　的动应力响应较小，叠加塔体自重　大值为３　ｍｍ，　负向最大位移出现在１３．９４　ｓ时刻，　应力后塔底面的动态应力均为压应力，塔底面应　力集中区域大部分时刻瞬态压应力值均在０．９～　２．４　ＭＰａ之间，在控制标准范围内。　４．３．５．３　两种荷载方案分析结果对比　对两种荷载方案分析结果进行对比发现，进　最大值为一２．８　ｒａｉｎ；Ｙ正向最大位移出现在２８．０２　Ｓ　时刻，最大值为０．７　ｍｍ；Ｙ负向最大位移出现在　２８．１８　ｓ时刻，最大值为一０．６　ｍｍ；Ｚ正向最大位移　出现在１３．９２　ｓ时刻，最大值为６．７　ｍｍ；Ｚ负向最大　位移出现在２３．９８　Ｓ时刻，最大值为一６．５　ｍｍ。　水塔在“５・１２”地震荷载作用下，８５５．００　ｍ高程　２　、３　塔体　正向最大位移出现在２３．１４　ｓ时刻，　最大值为３．２　ｍｉｎ，Ｘ负向最大位移出现在１３．９４　ｓ时　刻，最大值为～２．９　ｍｌｉｌ；Ｙ正向最大位移出现在　２３．１４　Ｓ时刻，最大值为０．４　ｍｍ；Ｙ负向最大位移　出现在２０．５　Ｓ时刻，最大值为一０．４　ｍｍ；Ｚ正向　最大位移出现在１３．９　ｓ时刻，最大值为４．４　ｍｍ；　ｚ负向最大位移出现在２３．９６　ｓ时刻，最大值为　一塔背与回填混凝土交界处可能产生局部瞬态拉裂　缝，上游侧个别连系梁可能会出现裂缝，但不影　响塔体的整体稳定性。根据上述结论，复核进水　塔相应位置的原配筋面积、上游侧连系梁配筋基　本合适，而塔背与塔侧８５５．００　ｉｎ高程处出现应力　集中，配筋面积偏小。　３．７　ｍｍ。　５主厂房抗震稳定性复核　５．１　主厂房布置和结构形式　４　塔伸缩缝侧边垂直于水流方向位移不超过　９　ｍｍ，２　、３　塔伸缩缝侧边垂水流方向位移不超过　６　ｒｎｍ，两者之和不超过１５　ｍｌＴｌ。　４．３．５．２　塔身动态应力响应　为坝后岸边式厂房，水轮机安装高程７３９．１０　ｍ，　机组段最低建基高程７２０．６８　ｍ，主厂房轮廊尺寸为　９２．０　ｎｌ×３８．９　ｎｌ×５５．８　Ｉｎ（长×宽×高），安装问轮　廓尺寸为３４．０　ｉｎ　ｘ　２５．０　ＩＴＩ×２６．１　ｍ（长×宽ｘ高）。　布置分发电机层、水轮机层、蜗壳层、尾水管层、排　水廊道检修排水井和渗漏排水井等。　开关站布置在主厂房的上游侧。由位于楼顶的出　线架引出至塔架进入系统。　４　塔在ｌ３．９２　Ｓ时刻为应力分布最不利时刻，即　当垂直于水流方向（Ｚ向）的位移达到最大值时，受　拉侧应力集中最明显。１３．９２　Ｓ时刻塔体向右侧（面向　下游）变形，即左侧为受拉侧，塔左侧边墙与塔背回　填混凝土交界附近出现拉应力集中现象，在塔侧面和　背面交界８５５．００　ｉｎ高程附近　最大值６．７　ＭＰａ，Ｏ－　最大值７．８　ＭＰａ，Ｏ－　最大值１３．０　ＭＰａ，不过应力集　中很小，水平向４　１ＴＩ左右，竖向２　Ｉｎ左右。而塔体有　侧边墙与塔背回填混凝土交界附近压应力集中不明　显，故在３个方向地震作用下，塔身左侧边墙与塔背　回填混凝土交界局部小范围区域混凝土会产生拉裂　主厂房为钢筋混凝土框架结构，采用一机一缝，　中间机组段长２２　ＩＴＩ，边机组段长２６　１ＴＩ。上、下游排　架柱净问距６．０　１１３，变形缝两侧采用双柱，发电机层　缝边大梁尺寸０．８　ＩＴＩ×２．０　１１３，缝宽２０　ｍｉｌｌ，排架柱下　柱断面尺寸１．０　ｉｎ　ｘ２．０　ｍ，上柱尺寸１．０　ｍ×１．５　Ｉｎ，排　架柱高２４　１ＴＩ，纵向共设５道连系梁。吊车梁为预制Ｔ　缝，叠加塔体自重应力后，经过承载能力分析，塔体　的动力稳定性可以保证。　２　、３　塔在１３．９　ｓ时刻为应力分布最不利时刻，　水利水电技术第４２卷２０ｎ年第４期　形简支梁，两端焊接在排架柱牛腿上，并用混凝土回　填。屋面采用大跨度雁形屋面板，屋面板与柱顶连系　梁焊接。　由丽华∥紫坪铺水利枢纽工程引水发电系统震后安全性复核简析　表４厂房抗震分析的计算工况及荷载组合　计　作用　算　极限　设计　丁　状态　状况　效应　况　组合　作用名称　计算情况　结构　上部结构及　楼面活　外水　内水　扬压　动水　吊车空　顺河向水平　横河向水平　自重　设备自重　荷载　压力　压力　力　压力　载轮压　地震作用　地震作用　ａ　承载　水平顺河向地震作用　ｂ　能力　偶然　偶然　水平横河向地震作用　极限　状况　组合　水平双向地震作用（顺河向为主）　ｄ　状态　水平双向地震作用（横河向为主）　Ｃ　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　、／　主厂房基础为中细砂岩和粉砂岩，其允许承　５．４计算成果　载能力分别为４．０　ＭＰａ和２．５　ＭＰａ，均大于电站机　组段的最大基础应力，而剪切破碎带的允许承载　能力仅为０．１５～０．２５　ＭＰａ，远小于电站的基础应　力。为了加强电站基础的整体性并提高其承载能　力，对煤质剪切破碎带采用了置换塞的方法进行　处理，沿软岩部位及整个电站基础均进行了固结　灌浆处理。　５．２抗震复核分析　５．２．１　地震荷栽　采用坝顶地震观测资料为基本时程曲线，通过分　析坝顶与基岩的地震加速度频谱特征与峰值的变化关　系，获得厂房地震加速度时程曲线。　厂房结构按８度地震进行抗震复核时，考虑其为　非壅水建筑物，根据水工抗震规范，设计地震加速度　代表值可取为基准期５０年５％的基岩地震水平加速　度，竖向加速度代表值取为水平加速度代表值的２／３。　竖向地震与水平向地震作用效应叠加时考虑０．５倍的　遇合系数。　在较高烈度地震作用下，厂房上部钢筋混凝土框　架结构部分构件已进入塑性变形阶段，按照罕遇地震　（５０年超越概率２％～３％）进行了厂房结构弹塑性变　形验算。　５．２．２荷载及荷载组合　静力计算的各项荷载作用，按照水库正常蓄水　位、机组正常发电运行时数据选取。厂房抗震分析的　计算工况及荷载组合见表４。　５．３计算方法和计算模型　选取３　机组段（中间机组段）和１　机组段（边机组　段）２个典型机组段进行分析。　地震荷载作用下厂房的动力反应计算采用振型分　解反应谱方法，振型遇合采用完全二次型方根法。同　时还采用动力时程方法进行计算。　向以横河向指向　左岸为正；Ｚ向以顺河向指向下游为正；Ｙ向为竖直　向匕为正。　５．４．１　振型反应谱法成果　表５汇总列出了不同地震工况下厂房整体结构总　位移最大值情况。表６汇总列出了不同地震工况下主　厂房上部排架柱顶与牛腿面层间位移情况。工况ａ为　机组正常运行时顺河向水平地震作用工况。工况ｂ为　机组正常运行时横河向水平地震作用工况。工况Ｃ为　机组正常运行时以顺河向为主水平双向地震作用工　况。工况ｄ为机组正常运行时以横河向为主水平双向　地震作用工况。　表５不同工况厂房整体结构总体位移计算结果　组合方式　计算工况　位移值／＇ｍｍ　位置　ａ　３１．３３　柱Ｘ２柱顶　ｂ　４８．６ｌ　柱Ｓ４柱顶　静力＋地震　Ｃ　５１．３３　柱ｓ２柱顶　ｄ　５５．２２　柱ｓ２柱顶　ａ　２３．６７　柱ｓ２柱顶　ｂ　４９．６６　柱Ｓ１柱顶　静力一地震　Ｃ　４８．１７　柱ｓ２柱顶　ｄ　５３．０７　柱ｓ２柱顶　注：排架柱的柱号从左岸至右岸数起，上游侧柱号为ｓ１～ｓ４，下游　侧柱号为Ｘ１～Ｘ４。　表６不同工况主厂房排架柱顶与牛腿面最大　层间位移角计算结果　上游侧　下游侧　组合方式　计算工况　计算值　位置　计算值　位置　ａ　ｌ／５７ｌ　Ｓ２　ｌ／５６６　Ｘ２　ｂ　ｌ／＇３６５　Ｓ２　１／＇５３１　Ｘ１　静力＋地震　ｃ　ｌ／＇３４５　Ｓ２　１／４２３　ｘ２　ｄ　１／＇３２ｌ　Ｓ２　１／４１６　ｘ２　ａ　１／＇８０５　Ｓ２　１／７９０　）（２　ｂ　１／３６２　Ｓ３　１／５３０　Ｘ３　静力一地震　Ｃ　ｌ／３７７　Ｓ２　１／＇４９１　ｘ２　ｄ　ｌ／３４１　Ｓ２　１／４６６　ｘ２　注：（１）表中位移角以排架柱倾向下游为正，以倾向上游为负；　（２）柱号从左岸至右岸数起，上游侧柱号为ｓ１～ｓ４，下游侧柱号为ｘｌ　～Ｘ４。　水利水电技术第４２卷２Ｏｌ１年第４期　由丽华∥紫坪铺水利枢纽工程引水发电系统震后安全性复核简析　对比不同工况厂房整体结构总体变形可知，双向　地震作用工况下，厂房的总体变形比较明显。最大厂　根据《水利水电工程进水口设计规范》（ＳＬ　２８５—　２００３），建筑物级别应为２级。考虑到本工程的重要　房总体变位达到５５．２　ｍｍ，发生在工况ｄ，位于中间　排架柱顶端。　对比不同工况排架柱顶与牛腿面问层问位移角可　知，双向地震作用工况为排架柱变形控制工况。上、　下游侧排架柱变形均由工况ｄ控制。　罕遇地震作用下，工况Ｃ、工况ｄ两工况下　厂房上、下游侧最大层间位移角分别为１／２４２和　１／３１５。据《建筑抗震设计规范》计算，弹性层间　位移角换算成弹塑性层间位移角分别为１／６１和　１／１０５，小于钢筋混凝土框架弹塑性层问位移角限　值１／５０。可见，主厂房满足其在罕遇地震作用下的　变形要求。　根据计算结果可知，工况ｃ、工况ｄ下，在发电　机层楼板高程处排架柱内侧出现了一定程度的拉应力，　其中上游排架柱拉应力较大，最大达到０．５６　ＭＰａ，在　混凝土的允许抗拉强度范围内。　地震工况下不同高程连系梁轴向力基本为拉力，　中部高程连系梁的轴向拉力相对较高达到１０３　ｋＮ，　竖向弯矩也比较明显达到１　１０　ｋＮ・ｍ。　双向地震作用工况（工况ｃ、工况ｄ）是厂房上部　结构强度评价控制工况。地震作用下排架柱与发电机　层楼板连接处出现了拉应力，但拉应力较小，小于混　凝土抗拉强度极限。上部框架的中问高程连系梁是地　震作用受力不利位置。　５．４．２动力时程法成果　按动力时程法计算考虑汶川地震波作用，动位　移基本与按反应谱法计算（罕遇地震作用下）的动位　移接近。按动力时程法计算得到的厂房排架柱不同　高程位置动应力最大值在０．２～３．８　ＭＰａ之间分布。　按８度抗震设防，反应谱法计算得到的排架柱相应　高程位置最大动应力在０．２～４．５　ＭＰａ之间分布。　最大应力均是在排架柱下部最为突出，应力水平也　非常接近。　５．４．３厂房排架配筋验算成果　根据“５・１２”地震后复核后的地震烈度重新计算　厂房排架地震工况的配筋验算，计算结果如表７。结　果表明：厂房排架及相关的板梁配筋合适，排架结构　是安全可靠的。　６结论及启示　６．１　引水系统　（１）本工程进水口为独立布置的岸塔式进水口，　水利水电技术第４２卷２０１１年第４期　性，按１级建筑物设计是合适的。根据现行《水工建　筑物抗震设计规范》（ｓＬ　２０３＿＿９７），对非壅水建筑　物，设计地震加速度代表值的概率水准，应取基准期　５０年内超越概率５％。本工程进水塔设计地震荷载采　用５０年超越概率５％，遇罕遇地震情况采用５０年超　越概率２％进行复核分析。　表７厂房排架配筋复核成果　２００３年地　２００９年地　运行工况　实际配　排架　部　位　震工况复核　震工况复核　配筋面积　筋面积　序号　配筋面积　配筋面积　／ｃｍ　／ｃｍ２　／ｅｍ　／ｅｍ　排架上柱　２６．８７１　４３．７７８　７３　９６．５１６　排架下柱　３．６４４　６７．０３４　４６　９６．５ｌ６　２　发电机层主梁上层　５６．８９３　７３．５９７　６７　８０．４３　排架　发电机层主梁下层　３８．６３２　５７．３７６　９８　ｌｌ２．６０２　电缆层梁上层　４９．Ｏ３　７６．１４３　６２　１４４．７７４　电缆层梁下层　２３．４８４　３４．７４６　１２８．６８８　排架上柱　２６．５７２　４６．８３８　８４　９６．５１６　排架下柱　３．００５　７５．４７　８３　９６．５ｌ６　３　发电机层主梁上层　２５．９７１　６５．６７７　４９　８０．４３　排架　发电机层主梁下层　４９．６５７　７５．６５１　ｌｌＯ　１１２．６０２　电缆层梁上层　７３．１４６　７７．１３５　８２　１４４．７７４　电缆层梁下层　４０．９６　４１．２９６　４５　１２８．６８８　９　排架上柱　４２．９６７　７２．７５６　ｌＯ６．５９７　１２８．６８８　排架　排架下柱　５．０８７　９８．１４５　１２６　１２８．６８８　（２）采用动力法计算进水塔地震作用效应时，应　考虑塔内外水体以及地基的影响。进水塔内外水压力　在塔体的地震作用中占有重要比例，因此，如何在动　力分析中考虑塔体和内外水体的相互作用及地基的影　响值得深入研究。进水塔地基下层间剪切破碎带采用　回填混凝土塞处理，对层间剪切破碎及其影响带采用　深孔高压固结灌浆加固，基底其他部位采用一般固结　灌浆加固，对进水塔附近的不稳定滑坡体采取完全挖　除，基础处理措施得当也是本次能抵御大震的重要原　因之一。　（３）本工程为岸塔式进水口，进水塔正向承受荷　载，背靠岸坡岩体，靠自重和岸坡岩体支撑维持稳　定，即是镶嵌在Ｌ形地基上的承压结构，只要基底　应力在岩体允许应力范围之内，岸坡岩体稳定，塔体　就不致发生整体失稳。　（４）为了进一步提高进水塔塔身抗震能力，对塔　身左右两侧以及塔背后用Ｃ１５混凝土回填至８５７．００　ｍ　高程，提高进水塔的嵌固能力，进水塔塔背回填混凝　（下转第７０页）　杨胜敏，等∥新农村污水处理技术及经验探讨　７结论与建议　回顾北京市污水治理的历程，经过几年的实践，　（３）规范工程运行管理。加强污水处理设施的运　行监管，落实污水站运行管理费用。建立规范的操作　规程和工程运行管理记录，并对未来管理人员进行认　真、系统的培训。　参考文献：　［１］　北京市统计局，国家统计局北京调查总队．北京市统计年鉴　（２００９）［Ｍ］．北京：中国统计出版神，２００９．　实现了农村污水集中收集处理，改善了京郊农村生活　环境，取得了显著成效。但目前还存在一些问题，如　污水处理Ｔ艺单一，农村技术人才的缺乏，后期工程　运行费用不到位等，都直接影响到工程效益。因此有　如下建议：　（１）因地制宜，选择合理方法。农村污水建设前　期调研及设计Ｔ作要细，按标准选材及提高施工质量　是保证工程良好运行的前提。　（２）从开发一排放的单向利用向循环利用转　［２］　田娇，王玉军，梁小萌，等．农村污水处理技术现状及发展前　景［Ｊ］．环境科学与管理，２０１０（６）．　［３］　赵雪莲，张煜，赵旭东，等．北京市新农村污水处理技术现状　及存在问题［Ｊ］．北京水务，２０１０（９）．　［４］　顾华．北京市农村污水处理成效及经验探讨［Ｊ］．水工业市场，　２００９ｆ６）．　变　。农村污水量小，就地回用符合农村地区实　际，将农村治污与再生利用结合起来，向“资源　一［５］　何刚，霍连生，战楠，等．新农村污水治理工作探讨［Ｊ］．北　京水务，２００７（６）．　［６］　赵志强．北京市昌平区新农村污水处理技术探讨［Ｊ］．水利水　电技术，２０１０（３）．　产品一污水处理达标再生利用”的反馈式循环　用水的过程转变，促进农村地区水资源的可持续　利用　（责任编辑欧阳越）　（上接第６５页）　土加高，使得类似于悬壁结构的塔身长度减小，相应　“５・Ｉ２”汶川大地震对紫坪铺引水发电系统的检　验说明现行抗震设计标准、设计方法和抗震措施总体　上还是合适的，主体结构都具有超强的抗震能力，但　在分析计算方法上还需要进一步研究总结，特别是地　震后，在主体结构没遭受破环情况下，工程发电功能　仍局部受损，说明在抗震细部设计上还有待进一步的　地在地震荷载作用下的“鞭梢效应”减弱，其地震响　应会减弱，所以塔背回填混凝土加高无疑提高了塔体　的抗震性能。为防止裂缝后对塔身及钢筋的不利影　响，对已　现的裂缝应采用化学灌浆进行处理。　６．２厂房　（１）由于边机组段有山墙的作用，属于非对称结　提高，笔者认为如何实现综合统筹在不过多增加投入　的情况下，如何提高工程整体抗震能力依然是值得深　人研究的课题。　（责任编辑陈小敏）　构，扭转作用效应可能会比较突　，厂房抗震分析选　取３　机组段（中间机组段）和１　机组段（边机组段）作　为典型计算单元是适宜的。震后调查和复核计算成果　表明，主厂房承重结构具有足够的刚度和强度，抗震　安全性满足电站运行要求。　（２）厂房抗震分析采用反应谱法计算，同时，还　采用动力时程法计算，两种分析计算结果，应力水平　非常接近。对于厂房安全影响相对较为突出的问题是　排架柱间中部高程连系粱的轴力和弯矩较为突出，水　电站厂房抗震设计对此应予以特别重视。　（３）在８度地震作用下，主厂房上部结构的动　力变形比较明显。虽然“５・１２”地震强度远大于原　设计烈度，地震对厂房结构产生了明显的动力响　应，但由于厂房结构布置合理、原设计安全裕度较　高，因此主厂房承重结构震后未发生明显的破坏和　损伤。对出现的装修层开裂，仅需对开裂或变形的　部位进行修复。　水利水电技术第４２卷２０ｌ１年第４期