采用分层总和法计算汽轮发电机基础的地基沉降

【摘 要】文章以实际工程中某电厂的汽轮发电机基础为研究对象，介绍其在天然地基下采用分层总和法计算的地基沉降，结果满足《火力发电厂土建结构设计技术规程》中对应的容许值。

【关键词】分层总和法；汽轮发电机基础；地基沉降

中图分类号： TU433 文献标识码： A 文章编号： 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

汽轮发电机是旋转式机器，通过机器转子的旋转运动而实现能量转换的。

地基沉降可用分层总和法计算，需将地基土分为若干层，但工作量繁杂。《地基基础设计规范》提出了一种简化并经修正后的分层总和法。以天然土层面分层，对同一土层采用单一的侧限条件的压缩指标，并运用平均附加应力系数以简化计算，最后引入沉降计算经验系数以调整沉降计算值，使计算结果更接近于实测值。

1 基础布置

设计使用年限50年，抗震设防烈度7度，框架抗震等级一级。底板长34.2m，宽13.5m，厚2.5m，底板顶标高为-4.00m，底板平面布置图及剖面图见图1、图2所示。

图1 汽轮发电机基础底板平面布置图

Fig1 Floor layout plan of the turbo-generator foundation

图2 汽轮发电机基础底板剖面图

2 地基最终变形量

计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。其最终变形量按下式计算：

s=φ■s=ψ■■■（z■a■-z■α■）

式中s—地基最终变形量（mm）；

s—按分层总和法计算出的地基变形量；

ψs—沉降计算经验系数

n—地基变形计算深度范围内所划分的土层数（图1）；

p0—对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力（kPa）；

Esi—基础底面下第i层土的压缩模量（MPa）；应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；

zi、zi-1—基础底面至第i层土的、第i-1层土的距离（m）；

αi、αi-1—基础底面计算点至第i层土的、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可按规范附录K采用；

3 计算

3.1 荷載统计

汽轮发电机基础自重：

G运转层自重：14462kN；G中间层自重：3198kN；G柱自重：8036kN；G底板自重：28856kN；G自重共计：28856kN；

设备荷载：

运转层设备荷载：13898kN；

底板设备荷载：10954kN；

底板以上覆土重：G覆土：31710kN；

坑内局部混凝土垫高重：2449kN；

活荷载：

3166kN（包含运转层和中间层面荷载、中（下转第34页）（上接第48页）间层蒸汽管道荷载、底板凝汽器荷载）；

3.2 地基变形计算所用荷载效应

计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用，相应的限值应为地基变形允许值。

Sk=SGK+ψq1SQ1K+ψq2SQ2K+……+ψqnSQnK

3.3 演算

底板上恒荷载共计：

F恒=G运转层自重+G中间层自重+G柱自重+运转层设备荷载+底板设备荷载+坑内混凝土垫高重=52997kN

竖向准永久组合值：

F=F恒+0.6xF活= 52997+0.6x31665=71996kN

G=G覆土+G自重共计=31710+28856=60566kN

p=（F+G）/A=132562/（34.2x13.5）=287kPa

基底附加应力：

p0=p-γd=287-19.7x4.32=202kPa

沉降计算深度：

Zn=b（2.5-0.4lnb）=19.7m，取20m

列表计算基础中心点的沉降量，使用《地基基础设计规范》表K.0.1-2时，对矩形基础的中点来说，应分为四块相同的小面积，其长边l1=34.2/2=17.1m，其短边b1=13.5/2=6.75m

确定沉降计算深度范围内压缩模量当量值：

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，

由规范表5.3.5查得，当p0>fak，Es=10.50MPa时，线性内插ψs=0.7375，

得s=0.7375x211=156mm

满足《火力发电厂土建结构设计技术规程》中表5.1.3汽轮发电机基础非桩基的容许沉降量200mm。

【参考文献】

[1]宋彬彬.12MW汽轮发电机基础动力特性分析.工业建筑.2013.

[2]徐建.建筑振动工程手册.中国建筑工业出版社，2002：155-199.

[3]动力机器基础设计规范.GB50040-96：32-33.

[4]火力发电厂土建结构设计技术规程.DL5022-2012：66-72.

[5]罗国澍，翟荣民，邵晓岩.汽轮发电机基础动力分析方法与标准综述，2012.endprint