基座改造及柱配筋问题的探讨

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1、基座改造及柱配筋问题的探讨夏宏君张兰春张欲晓山东电力工程咨询院山东济南250013摘要：介绍黄台电厂7号机组增容改造工程中汽轮发电机基座的改造情况，并对基座改造中的界面处理、钢筋及混凝土疲劳验算等相关问题进行分析。通过对基座抗震设计的分析，指出基座柱配筋应根据抗震计算确定。关键词：基座；动力基础；施工缝；界面剂中图分类号：TU357文献标志码：A黄台电厂7号汽轮发电机是东方气轮机厂1974年设计制造的第一台国产亚临界一次中间再热双缸双排汽300MW机组。由于设计制造年代较早，机组运行效率低，于2004年4月3日停机对中高压缸进行增容改造，改造后汽机额定出力为330MW，20

2、04年7月11日投运至今，已运行两年，情况良好。1基座的改造内容1号轴承箱前移451mm后原基座框架横梁须拆除，与之相连的部分机头平台也相应拆除，待基座改造完成后恢复。原基座框架横梁拆除时，沿框架柱内边整体割除，原基座框架柱柱头部分混凝土人工凿除，范围为1300mm×1700mm，高为3050mm。凿除部分外露的钢筋包括横梁钢筋、纵梁钢筋、柱钢筋。其中横梁钢筋全部去掉，纵梁钢筋全部保留，柱中纵向钢筋全部保留，箍筋保留。基座改造内容见图1。为保证新浇筑混凝土与原混凝土的连接质量，浇筑横梁前必须在新老混凝土界面处满涂优质界面剂。而且在每根纵梁内采用HILTE植筋技术植入16根钢

3、筋（见图2），这些钢筋端头套丝后伸出梁外，钢筋埋在混凝土部分外包PVC套管内，待混凝土养护28d后用双螺母拧紧，预紧力控制在15kN以内，详见图2。－1－2基座振动性能计算及结构疲劳分析2.1基座整体振动性能计算改造后1号轴承中心向机头方向移451mm，荷载增加53.2t；2号轴承中心线不变，荷载增加33.44t，两侧高压主汽调节阀处增加荷载9.1t，其余荷载均按照原设计存档的工艺资料确定，对改造后的机座采用汽轮发电机组基础空间结构计算程序”（TGFP4.0）进行计算分析，①横梁中点最大振幅为17.6mm，各扰力点最大振幅均满足规范要求，因此可确保改造后基座具有良好的动力特

4、性。2.2基座结构疲劳问题的分析基座长期承受高频率动荷载，因此基座钢筋及混凝土须考虑疲劳问题，然而各种计算表明，机组运行时转子扰力在基座结构内引起的应力幅极小，混凝土疲劳应力比值远大于0.5，因此混凝土强度不需折减。工作状况下汽轮发电机转子的扰力为2F=m•e•ω≈0.08mg（1）上式中，e为转子质量的偏心半径，ω为角速度，按照转子动平衡等级要求e·ω=2.5mm/s，扰力荷载小于转子总荷载值的10%，再考虑汽缸等荷载作用，因此结构中钢筋的最小应力与最大应力之比一定大于0.9。由于文献[2]中仅规定预应力钢筋疲劳应力比值大于0.9时可不作钢筋疲劳验算，而对疲劳应力比值大于

5、0.9时的钢筋，普通钢筋是否须要作疲劳验算未作明确规定，可作如下推断：fσfs,minρ==0.9（2）sfσs,max与之对应的疲劳应力幅限值：fff2∆f=σ−σ=40N/mm（3）ys,maxs,minf2联解式（2）、（3）可得σ=400N/mm，由于强度计算所采用的荷载基本组合与s,max疲劳计算所采用荷载标准组合之间的作用效应的比值在1.2～1.4之间，而且当前使用的普2通钢筋强度设计值均不超过360N/mm，所以标准组合作用下钢筋的拉应力值将小于3002N/mm，因此基座结构满足承载能力极限状态设计要求时，钢筋的疲劳验算也一定满足要求。文献[2]规定，对于采用

6、闪光接触对焊纵向受拉钢筋接头处的钢筋疲劳应力幅限值须乘以－2－f20.8的折减系数，可得σ=320N/mm，满足疲劳计算要求。由此可知，当钢筋的最s,max小应力与最大应力之比大于0.9时钢筋及钢筋接头的疲劳计算均满足要求，不会发生疲劳破坏。因此对于严格控制振动线位移、振动速度的汽轮发电机基座结构而言，在其使用年限内不会产生疲劳破坏。3新旧混凝土结合面粘结问题文献[1]中明确了汽机基座施工缝可在柱顶、柱脚及柱子0m附近设置，并给出了较为严格的处理措施，考虑到基座须承受动力荷载，在运转层内通常不允许设施工缝。而本次改造在运转层的水平和竖向均须做施工缝，因此新旧混凝土之间的粘接

7、是决定本次改造可行性的关键因素，改造中对梁柱节点区域应力分布情况进行了有限元计算分析，结果表明，在各工况荷载组合作用下，在负弯距区最大拉应力为5.6MPa，在新旧混凝土结合面附近节点应力以压应力为主。在基本荷载组合作用下，横梁跨中顶点最大竖向位移1.3mm（非振动线位移，且含横梁压缩变形值）。相关研究表明，新老混凝土界面之间起粘结作用的主要是机械咬合力，涂刷界面剂后新旧混凝土28d名义强度可提高为不涂刷时的1.3～2倍。掺入混凝土中的膨胀剂的微膨胀效应，可抵消水泥水化过程中的干缩，使新旧混凝土界面上过度层的结构密实