采用分層總和法計算汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)的地基沉降

【摘 要】文章以實際工程中某電廠的汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)為研究對象，介紹其在天然地基下采用分層總和法計算的地基沉降，結(jié)果滿足《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中對應(yīng)的容許值。

【關(guān)鍵詞】分層總和法；汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)；地基沉降

中圖分類號： TU433 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）17-0048-001

Layerwise summation method to calculate the foundation settlement of the turbo-generator foundation

SONG Bin-bin

（Hebei Electric Power Design Institute，Shijiazhuang Hebei 050031，China）

【Abstract】A turbo-generator foundation is taken as a research object in this article， layerwise summation method to calculate the foundation settlement of the turbo-generator foundation under natural foundation is introduced， the results meet the permissible value of the Technical code for the design of civil structure of fossil-fired power plant.

【Key words】Layerwise summation method；Turbo-generator foundation；Foundation -settlement

汽輪發(fā)電機是旋轉(zhuǎn)式機器，通過機器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。

地基沉降可用分層總和法計算，需將地基土分為若干層，但工作量繁雜?！兜鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》提出了一種簡化并經(jīng)修正后的分層總和法。以天然土層面分層，對同一土層采用單一的側(cè)限條件的壓縮指標，并運用平均附加應(yīng)力系數(shù)以簡化計算，最后引入沉降計算經(jīng)驗系數(shù)以調(diào)整沉降計算值，使計算結(jié)果更接近于實測值。

1 基礎(chǔ)布置

設(shè)計使用年限50年，抗震設(shè)防烈度7度，框架抗震等級一級。底板長34.2m，寬13.5m，厚2.5m，底板頂標高為-4.00m，底板平面布置圖及剖面圖見圖1、圖2所示。

圖1 汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)底板平面布置圖

Fig1 Floor layout plan of the turbo-generator foundation

圖2 汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)底板剖面圖

2 地基最終變形量

計算地基變形時，地基內(nèi)的應(yīng)力分布，可采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論。其最終變形量按下式計算：

s=φ■s=ψ■■■（z■a■-z■α■）

式中s—地基最終變形量（mm）；

s—按分層總和法計算出的地基變形量；

ψs—沉降計算經(jīng)驗系數(shù)

n—地基變形計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)（圖1）；

p0—對應(yīng)于荷載效應(yīng)準永久組合時的基礎(chǔ)底面處的附加壓力（kPa）；

Esi—基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量（MPa）；應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計算；

zi、zi-1—基礎(chǔ)底面至第i層土的、第i-1層土的距離（m）；

αi、αi-1—基礎(chǔ)底面計算點至第i層土的、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可按規(guī)范附錄K采用；

3 計算

3.1 荷載統(tǒng)計

汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)自重：

G運轉(zhuǎn)層自重：14462kN；G中間層自重：3198kN；G柱自重：8036kN；G底板自重：28856kN；G自重共計：28856kN；

設(shè)備荷載：

運轉(zhuǎn)層設(shè)備荷載：13898kN；

底板設(shè)備荷載：10954kN；

底板以上覆土重：G覆土：31710kN；

坑內(nèi)局部混凝土墊高重：2449kN；

活荷載：

3166kN（包含運轉(zhuǎn)層和中間層面荷載、中（下轉(zhuǎn)第34頁）（上接第48頁）間層蒸汽管道荷載、底板凝汽器荷載）；

3.2 地基變形計算所用荷載效應(yīng)

計算地基變形時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合，不應(yīng)計入風(fēng)荷載和地震作用，相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。

Sk=SGK+ψq1SQ1K+ψq2SQ2K+……+ψqnSQnK

3.3 演算

底板上恒荷載共計：

F恒=G運轉(zhuǎn)層自重+G中間層自重+G柱自重+運轉(zhuǎn)層設(shè)備荷載+底板設(shè)備荷載+坑內(nèi)混凝土墊高重=52997kN

豎向準永久組合值：

F=F恒+0.6xF活= 52997+0.6x31665=71996kN

G=G覆土+G自重共計=31710+28856=60566kN

p=（F+G）/A=132562/（34.2x13.5）=287kPa

基底附加應(yīng)力：

p0=p-γd=287-19.7x4.32=202kPa

沉降計算深度：

Zn=b（2.5-0.4lnb）=19.7m，取20m

列表計算基礎(chǔ)中心點的沉降量，使用《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》表K.0.1-2時，對矩形基礎(chǔ)的中點來說，應(yīng)分為四塊相同的小面積，其長邊l1=34.2/2=17.1m，其短邊b1=13.5/2=6.75m

確定沉降計算深度范圍內(nèi)壓縮模量當量值：

Es=∑Ai/（∑Ai/Esi）=（4.492+2.267+1.329+1.005+0.725+1.731）/（（4.492/10560）+（2.267/13500）+（1.329/5560）+（1.005/6620）+（0.725/18500）+（1.731/23500））=10.50MPa

p0=201>fak=200kPa，

由規(guī)范表5.3.5查得，當p0>fak，Es=10.50MPa時，線性內(nèi)插ψs=0.7375，

得s=0.7375x211=156mm

滿足《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中表5.1.3汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)非樁基的容許沉降量200mm。

【參考文獻】

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[5]羅國澍，翟榮民，邵曉巖.汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)動力分析方法與標準綜述，2012.endprint