水平旋流消能泄洪洞结构计算

起旋室段体型复杂，在空间上为一类似口哨状的立体结构。进口处水平剖面为闭合的矩形框架，过流断面尺寸9.00m×6.35m；上游侧墙体厚3.0m，墙体中部设有直径为2.5m的圆孔与上游通气竖井连接；下游侧墙体厚2.5m，墙体中部为直径10.5m的圆孔，形成起旋室出流口；左侧过流面为1／4椭圆（x2／15.22＋y2／82＝1）曲面，右侧过流面为直径10.5m、圆心角θ＝160.00°的圆弧面，椭圆面与曲线面相切连接。

3.5.1.1　计算假定

（1）由于原导流洞底板及右侧边墙混凝土并未拆除，将原导流洞底板及右侧边墙老混凝土表面凿毛处理，凿毛深度不小于2cm，并且在新老混凝土衬砌缝面布设了系统锚筋，以保证新老混凝土紧密结合。在计算中，沿泄洪洞下平洞轴线取单位长度（1m）的脱离体，形成异型框架ABCDEF，作为计算模型，如图3.14所示。在计算模型中，将新老混凝土衬砌视作整体考虑。

（2）起旋室进口结构变形受水平矩形框架的约束，为考虑进口水平框架的内力分配作用，首先计算在荷载作用下水平框架的变形量，然后计算异型框架ABCDEF在已知变形量（即A点及F点支座位移）及荷载作用下的内力。

图3.14　起旋室进口水平框架计算简图及变形计算结果（单位：cm）

（3）为简化计算，不考虑围岩抗力作用，计算结果偏于安全。

（4）由于系统锚杆的支护作用，已能满足围岩稳定要求，在计算中不再计入围岩压力。

（5）假设结构自重由边墙混凝土与岩石间的剪力平衡，不再计入结构自重。

（6）外水压力折减系数β＝1.0。(www.xing528.com)

3.5.1.2　荷载及其组合

计算时以闸门关闭工况作为衬砌结构稳定计算的控制工况，则衬砌结构计算荷载为：正常蓄水位外水压力。

3.5.1.3　计算结果

（1）进口水平框架长边跨中变形量的计算。其计算结果如图3.14所示。

由图3.14计算结果可知，进流口水平框架长边跨中（A、F）的变形量为1.789mm。（2）起旋室框架内力计算。起旋室框架内力计算简图及计算结果如图3.15所示。

图3.15　起旋室内力计算简图及计算结果（单位：cm）

根据内力计算结果，进行配筋计算：EF段（竖井收缩段与水平旋流段衔接处）为偏心受拉构件，在该段外侧配2排32mm@20cm竖直方向钢筋，内侧配1排32mm@20cm＋1排28mm@20cm竖直方向钢筋，并加强了该段水平钢筋的配置，在该段内、外侧各配两排32mm@20cm水平钢筋。其他部位为偏心受压构件，混凝土内、外侧均配置1排32mm@20cm的钢筋。