负压溜槽系统的设计及相关理论研究

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1、新祖石门子负压溜槽系统的设计及相关理论研究新疆石门子负压溜槽系统的设计及相关理论研究段中平陈晓华葛洲坝集团施工科学研究所[摘要〕:新接石门子是在我国西北高寒、高早、高震区软岩基础上修建的第一座全断面很压混凝土拱坝工程建设中采用了大童的新技术、新工艺和新设备，如葛洲坝集团施工科学研究所研制的负压溜槽输送泥凝土系统，解决了高边坡、大坡角施工条件下混凝土入仓的难题，确保了工程质全和施工进度，取得了较好的经济和社会效益，为混凝土下行输送理论的研究提供了有力的实践依据.[关键词〕:碾压混凝土拱坝负压溜枪施工新技术1概述新疆石门子水库位于新疆昌吉州玛纳斯县境内，是我国在西北高寒、高旱、高震

2、区软岩基础上修建的第一座全断面碾压混凝土拱坝，坝高109m。在工程建设中采用了大量的新技术、新工艺和新设备，使其成为我国水利水电工程建设中的一项示范工程。为解决大坝1340m高程以上的碾压混凝土入仓问题，葛洲坝集团施工科学研究所(以下简称‘。施工科研所”)和葛洲坝集团第一工程公司石门子项目部的技术人员，根据现场的实际情况，克服高边坡、大坡角等施工难题，大胆提出在左岸边坡采用负压溜槽输送混凝土系统施工方案，并由施工科研所承担负压溜槽输送混凝土系统的设计和制造工作。负压溜槽是施工科研所专利技术，是一种适应于高山峡谷地形筑坝的经济高效的混凝土输送手段，特别适应于坡度为1:1-1:0.

3、75，边坡高差为10---100。的地理环境。因具有结构简单、经济、高效节能等优点，负压溜槽先后成功地应用于荣地、广蓄、普定、江娅、三峡等水电站施工中，深受业主、监理和施工单位的好评。在新班石门子水库工程中，施工科研所的技术人员结合以往工程设计经验，在混凝土下行输送理论研究的基础上，打破常规，大胆突破负压溜槽下行坡度限制(<470)，采取增大溜槽的倾角(530)、减少总长和支撑的方式，对负压溜槽进行优化，并取得成功。这一成功是负压溜槽输送技术在大坡角上应用的有利尝试，为混凝土下行输送理论的研究提供了有力的实践依据。2负压溜槽设计理论在垂直输送中，混凝土是靠自重下行输送，国内外普

4、遍采用的有软管溜筒、溜管、溜槽和负压溜槽等，其中软管溜筒为垂直布置，溜槽与负压溜槽为斜面布置，溜管则适用于两种方式。为了保证混凝土的质量，必须限制混凝土下行的出口速度。通常解决的办法有:(1)增加混凝土与载体之间的摩擦阻力或增设阻尼机构来控制下行速度，例如:溜管、溜槽;(2)利用混凝土在下行过程中产生的负压，使软管压缩混凝土并使其下行受阻，软管溜筒便属于此种情况。对于负压溜槽则两种作用兼有。下面我们就负压溜槽中混凝土的运动情况做一些理论分析，从而找到控制下行速度的关键因素，以便更好的应用于实践。为了便于分析，我们将就不计盖带重量和计盖带重量的两种情况进行讨论。2.1混凝土在负压

5、溜槽中下行的运动方程(不计盖带重量)2.1.1混凝土在负压溜槽中运动的假设条件新玉石门子负压溜槽系统的设计及相关理论研究(幼混凝土连续:(2)混凝土与槽体内气体同速运动，且气体不可压缩。2.1.2负压溜槽中运动的混凝土的受力分析F}F.`l}于图1负压泪抽中运动的混凝土的受力分析自重下行分力:F=Gsina式中:G混凝土自重;a—倾角。混凝土与槽体之间的摩擦阻力:汽=以Cosa式中:人—混凝土与钢性槽体间摩擦系数。由于负压作用槽体对混凝土的摩擦阻力:FZ二K,(V，一Vn')式中:V混凝土的运动速度;Vo—初速度;K,=Lf,/48L混凝土运动方向上与盖带的接触长度。由于负压

6、作用盖带对混凝土的摩擦阻力:F3=K2(V，一V03)其中:K2=从/48新1石门子负压溜糟系统的设计及相关理论研究几—混凝土与盖带间的摩擦系数故混凝土受力:Y_F=F一F,一FZ一F3=G(sina一f,cosa)一L(f,+f)(V’一Vo')/482.1.3混凝土在溜槽中的运动方程根据动量定理:PQ(V一Vo)=艺F式中:p—混凝土密度:Q混凝土流量。将艺F带入上式并整理得:v，+理V一(V，十丝里价+丝、)一。K一K’K式中:K=L(f+f)(V’一V')/48刀=(sina一五cosa)若Vu=0，解得一}1(Mt二13一(Mt+(MtY+1川其中:、一278o,1-

7、乙VPM2.2混凝上在负压溜槽中下行的运动方程(计盖带重量)盖带自重作用在混凝土上的摩擦力:F,=NVt其中:“一合kqcosa(;十、)新资石门子负压溜槽系统的设计及相关理论研究k:调整系数4:盖带作用在混凝土上的线载混凝土受力:艺F=F一F,一F2一F3一F,R入动量方程，整理得:、，书Nt士PQV一厂V3+gPQot+QPV、一。K戈K‘K”)若V=0，解得:5V-一R一尸1r丁s);不Z.、13i、二、一月{lR'VR')」其中:Nt十PCR=3KS=一PSQSt2K’假设一条负压溜