宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝防渗面板分缝研究

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1、第20卷第4驯河水利t,／l~技术学院学报宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝防渗面板分缝研究罗全胜，曹磊(黄河水刊职业技术学院，河南开封475004)摘要：建立了宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝坝体上游混凝土防渗面板分缝三维有限元计算模型．计算仅在温度荷载作用下，防渗面板不同分缝情况下的应力情况，得出防渗混凝土面板不同分缝宽度的合理性，为设计提供依据。关键词：宝泉抽水蓄能电站；浆砌石重力坝；温差场；面板分缝；三维有限元中图分类号：TV743文献标识码：A文章编号：1008—486X(2008)04—0001—

2、030弓I言在维空间中，瞬态温度场变量T(x，Y，，t)应毫泉抽水蓄能电站椒位于河南辉县薄壁镇大满足直角坐标系下的热量平衡微分方程要求：王庙f游约2．4km的峪河上，电站设计安装4台单pc一砉()一，)一砉(=o机容}J}为300MW的町逆式水泵水轮机组，总装机(1)容1200MW，年发电20．10亿kW·h，抽水耗电式中：为坝体温度场，℃；z为时间，S；p为材料醚26_42亿kW·h，综合效率0．76。电站建成后，以的密度，kg／m；c为材料的比热，J／(kg’k)；、、分500kV-级电I-【【

3、lJ线接人500kV新乡开关别为材料沿，'，，z方阳的热传导系统，W／(m·k)；Q站，承~l!Mi柯电力系统削峰填、【{_{=故备用、调频调为坝体内部的热源密度，w／m。卡兀等仟务。电站化j：负荷I{

4、心，有焦作、鹤壁、将定解域的边界厂分为厂l、厂2、3部分，』、

5、I新乡等煤电地，地删化嚣优越，交通便利满足的边界条件是泉抽水蓄能电站楸纽等别为1等，J程(，，，z，)(，Y，z)∈厂】规模为大(1)，楸_l=要建筑物包括：}水库、下水库、输水系统、地卜f‘房fI『4群干¨歼天站等。f、下水K比他：q

6、(，)∈F2dt【1dz。阼按照100‘r一遇洪水设汁、1000年一遇洪水校核。其，下水库为浆砌重力坝。该j'!Il是利用已建、”-／?(一7)Y∈F3的茬泉水库进行加高加固而成，坝轴线长508．3I／l，其中-W,(，Y，，￡)，在自然对流条件下，足坝体I游采川混凝上板防渗，最大面板高度86~外界环境温度；在强迫对流条件下，是边界层的绝94HI(溢流坝段86In，水坝段94m)。下水库浆砌热壁温度。石重力坝混凝土[1jf板分缝的合与否对坝体防渗尤砉()+熹()+軎)+pQ=o为重要。(2)1计算原

7、理第一类边界条件厂：给定边界的温度，它1．1热传导微分方程是强制性边界。住人坝施l过，绎过人I冷却或火然冷却后，初始温度和砌筑材料水化热的影响完全消失，坝第二类边界条件：给定边界卜的热流量q，q=0时为绝热边界条件。它是自然边界条件。体泓度就完令取决rf卜游水温和体表面气温。第三类边界条件：给定边I的对流热交换很然，水温和大，¨c温度基本f足以年为周期、随时条件。它也是自然边界条件I1_jJ而变化的，_ff『足符仪考虑温度影响的极限情况，就若边界卜的、(7、及内部热源Q不随时间变可以用稳定濉度场米模

8、拟大坝的温度分布收稿日期：2008—05—21作者简介：个(1970一)，，河』订ffJ人，fIi『j敦授，硕j三要从水T：结构、河道治教学j研究，黄河水利职业技术学院学报2008年第4期化，则经过一定时间的热交换后，物体内部各点的温2面板三维有限元计算模型的建立及分析度也将不随时间变化，即2．1面板三维有限元计算模型婴优：0为了模拟宝泉下水库面板受温度荷载的影响，以高程16lm的坝踵为整体坐标系原点，为顺河这时，三维瞬态热传导方程退化为稳态的三维流方向(指向下游为正)，Y为竖直方向(向上为正)，热

9、传导方程z为坝轴线方向(指向右岸为正)建立坐标系。若选鲁)+()+砉)+Q=0计算模型长(z)40m、宽()462．99m、高(y)296．5m，则有限元模型的计算范围为：(，y,z)∈Q一161．2m≤≤236．2m；-213．5m≤)，≤72．5m；求解稳态温度场的问题就是求满足稳态热传导一370．0m≤≤445．0m方程及边界条件的场变量，是坐标函数，与时间根据有限无模型的计算范围建立的防渗面板分无关。缝模型及坝体有限元分析网格剖分见图1和图2。1．2热传导理论热分析遵循热力学第一定律，即能量

10、守恒定律。对于一个封闭的系统(没有质量的流入或流出)Q-W=AU+AKE+APE(3)式中：Q为热量；W为作功；AU为系统内功；△KE为系统动能；APE为系统势能。对于大多数工程传热问题：AKE=△PE=O；通常考虑没有做功：W=0，则：Q=A；对于稳态热分析：Q=AU=0，即流入系统的热量等于流出的热量；对于瞬态热分析：q=dU／dt，即流入或流出的热传递速率q等于系统内能的变化。1．3三维稳定温差场的计算原理温差场即结构各节点的计算温度与基准温度图1溢流坝段面板分