水电站垫层蜗壳配筋计算

为研究“Г”形框架简化、平面简化和接触摩擦对垫层蜗壳配筋计算的影响,分别采用结构力学法和有限元法对某垫层蜗壳进行计算结构力学法对蜗壳进口断面进行等截面简化,将其作为深受弯构件进行配筋计算;有限元计算采用ABAQUS软件,建立完整标;住机组段蜗壳结构模型及蜗壳进口断面平面轴对称模型,在铜蜗壳和混凝土及垫层之间创建接触对,模拟接触摩擦关系,将计算得到的弹性应力图形作为配筋依据计算结果表明,采用平面“Г”形框架法可能造成计算配筋面积偏小;在考虑接触摩擦的前提下,将蜗壳结构简化为轴对称结构进行初步配筋计算是可行的;对垫层蜗壳结构进行有限元分析时有必要考虑接触摩擦,摩擦系数f应慎重取值.     

垫层铺设范围对水电站蜗壳受力特性的影响

结合某大型水电站的工程实际,采用ABAQUS程序和其中的混凝土损伤塑性模型,对传统垫层、直埋及局部垫层蜗壳进行了三维非线性有限元计算.计算结果表明,直埋蜗壳外围混凝土损伤范围最大,局部设置垫层可以有效减少钢筋用量,降低钢筋应力,缩小外围混凝土的损伤区.垫层平面铺设范围越大,上述效果越明显,但是导致座环的扭转变形也越大.当垫层平面范围从蜗壳进口端铺设到135°断面时,定子和下机架基础板的相对不均匀上抬量最小,对机组运行有利.     

基于损伤理论的金属蜗壳埋设方式比较

为研究不同埋设方式蜗壳结构的受力特点,明确它们在大型水电站厂房中的应用可行性,选取ABAQUS中的损伤塑性模型描绘混凝土材料的力学性能.结合某工程实例,对垫层蜗壳和直埋蜗壳进行了三维非线性有限元计算,重点从蜗壳外围混凝土裂缝的开展宽度和范围及机墩结构的不均匀上抬位移两方面,对两种埋设方式蜗壳结构进行了比较.计算结果表明:两种埋设方式蜗壳都可以满足结构强度要求,但从限裂和变形两方面讲,垫层蜗壳略优于直埋蜗壳.     

水电站充水保压蜗壳仿真分析的影响因素

基于接触非线性理论,考虑钢蜗壳与外围混凝土的接触滑移,采用仿真算法对充水保压蜗壳进行了三维仿真分析和平面轴对称仿真分析．研究了机墩和设备质量及平面轴对称简化模型对蜗壳打压后的变形、蜗壳与混凝土的间隙及其应力的影响．计算结果表明：机墩及设备质量对钢蜗壳的应力影响较小,但对钢蜗壳号外围混凝土的间隙和外围混凝土的应力影响较大,三维仿真模型应该考虑机墩及设备的质量;平面轴对称仿真模型虽未考虑闷头在仿真分析中的作用,但能反映钢蜗壳和外围混凝土的变形特征与受力特性,可以在初步设计时采用．     

影响水电站垫层蜗壳结构自振特性的若干因素分析

本文采用ANSYS软件对某水电站地下厂房蜗壳结构自振特性进行了分析,研究了水电站垫层蜗壳结构中垫层平面铺设范围、垫层老化性能、水体质量、水压力膨胀作用等因素对结构自振特性的影响.研究结果表明:垫层未老化时,垫层平面铺设范围、水体质量和水压力膨胀作用对蜗壳结构自振频率影响不明显;当垫层老化形成较大的缝隙并考虑流道内水体质量时,钢蜗壳和混凝土结构自振频率会明显减小,而由于内水压力膨胀作用使得钢蜗壳刚度的增加则会提高结构的自振频率,对结构抗振有利.因此在垫层蜗壳设计时一定要重视垫层材料的选择,确保其力学性能不因时间而改变.     

不平衡水推力下垫层蜗壳座环结构剪力特性分析

机组运行时蜗壳座环在不平衡水推力作用下承受较大的水平剪力,该剪力值过大将会给蜗壳结构的稳定带来安全隐患.考虑钢衬与软垫层、混凝土的摩擦接触,建立了垫层蜗壳的三维有限元模型,详细研究了垫层子午包角、平面包角、变形模量厚度比和围岩约束对座环剪力的影响.结果表明:垫层子午包角向下延伸不利于座环抗剪;垫层平面包角变化改变了钢蜗壳外围结构的刚度分布,对座环剪力具有显著影响;垫层变形模量厚度比的变化不仅改变了座环各向剪力的数值及其承担的沿厂房横向不平衡水推力的比例,还改变了座环剪力的空间分布规律;在其他条件不变的情况下,围岩约束的改变对座环剪力没有明显影响.     

水轮机垫层蜗壳结构应力应变规律研究

蜗壳结构系统在水轮发电机组中起着重要的作用,水轮机钢蜗壳埋入混凝土的方式有三种,拉西瓦水电站经过论证和设计采用垫层蜗壳埋入方式。为了更好地掌握垫层蜗壳的运行情况,垫层蜗壳周边的监测数据的分析就尤为重要。给出利用三维有限元计算的结果,再对实际监测成果进行分析,并对比有限元计算和监测成果的差异,得出了利用有限元对蜗壳结构进行分析的结果基本上和监测数据规律较为一致的结论。利用有限元计算在一定程度上可以反映蜗壳运行情况的一般规律,通过分析得到外围混凝土几乎不承担内水压力,蜗壳处在良好的运行状态。     

水电站钢蜗壳与外围混凝土结构的受力特性研究

应用三维有限元法，结合我国龙羊峡，岩滩，宝珠寺水电站的厂房蜗壳结构，研究了钢蜗壳与外围混凝土之间设置软垫层情况下的蜗壳与外围混凝土结构的位移及应力分布规律，给出了钢蜗壳及外围混凝土结构的几个主要受力特性。     

水电站直埋蜗壳结构受力特性与承载力

基于损伤理论,采用ABAQUS程序对某大型水电站直埋蜗壳方案进行非线性有限元计算,实现了蜗壳加载过程及超载的数值仿真,研究了此新型结构在内水压力上升的过程中钢蜗壳和钢筋应力、混凝土开裂区和机墩上抬位移的变化规律以及结构的超载能力．结果表明：当荷载达到0．5倍的设计内水压力时,蜗壳外围混凝土将进入开裂阶段,钢蜗壳和钢筋应力变化加快,机墩上抬位移变化速率也增加;但是在设计荷载作用下直埋蜗壳的整体安全度仍然很高,其内水压力的超载安全系数在2．0以上．这种蜗壳结构型式应用于实际工程是完全可行的．     

温度变化对水电站蜗壳结构配筋的影响

水电站厂房下部结构是一个多孔洞的大体积混凝土结构，受力状况复杂，尤其是在温度变化作用下，蜗壳周边混凝土的应力状态更是难以确定，为此，运用三维有限元对某水电站地下厂房下部结构进行了数值分析，确定其在运行期间的最高温升、最大温降、半数磁极短路以及蜗壳未充水最大温降4种工况下的应力分布状态．根据数值计算的结果得到平行机组安装高程6个平面的环向应力和8个典型纵剖面的环向应力，然后进行配筋计算，分析温度变化对水电站厂房下部结构配筋的影响，为今后分析水电站厂房下部结构的温度应力以及优化水电站蜗壳外围混凝土的配筋提供了可靠依据。     

Structural Research on Embedment of a Bare Deflated Spiral Case

Complete bearing spiral case has not been applied to large power stations in China so far. The proposal of applying complete bearing spiral case necessitates an analysis of the reliability of the spiral case structure and the security of units under various working conditions. In combination with practice of a project, this paper presents a three-dimensional nonlinear finite element static analysis of the concrete using a concrete smeared crack model by means of the well-known finite element method （FEM） software ABAQUS. The stress distribution of the spiral case and reinforcing bars, the range of damages in surrounding concrete, and the displacement of structure are quantified. The computational results indicate that the embedment method ensures the structure＇s safety in strength. At the same time, the result shows that this embedment is a kind of preponderant method for embedment in aspects of economy and technique of construction, and the application of this embedment method to the hydropower station is feasible provided that some proper engineering measures are taken to constrain the width of the concrete in accord with the code＇s requirements. The paper proves the security and reliability of the structural design of spiral case in hydropower station accordingly.     

不同埋设方式下巨型水轮机蜗壳结构动力特性研究

随着水电机组单机容量的提高,蜗壳日趋向巨型化发展,HD值很高.目前,关于巨型蜗壳结构动力特性的研究在理论和实践方面涉及较少,然而此问题在设计阶段尤其重要.为此,对典型的3种蜗壳埋设方式,即垫层、保压和直埋,以某巨型工程为实例,采用三维有限元方法,从优化设计的角度重点研究和比较了蜗壳结构的刚度、固有振动特性、脉动水压力作用下结构的振动反应和抗疲劳特性.计算与分析表明,蜗壳埋设方式对厂房结构的静、动力特性的影响不显著, 不应成为蜗壳埋设方式选择的制约因素.     

重力坝常态混凝土垫层裂缝成因分析

混凝土大坝垫层一般坐落在基岩上,且长厚比很大,施工期开裂很常见．针对单个浇筑块长度40m、层厚2．0m的重力坝垫层混凝土的施工期开裂现象,采用混凝土温度场和应力场的仿真计算方法,考虑水管冷却和表面保温措施,对实际施工过程进行模拟．结果表明,在两个缺陷槽之间的垫层厚度最薄,并受到薄层长间歇、基岩约束大、廊道附近应力集中、局部表面流水等因素的不利影响,导致廊道附近垫层易裂．     

瀑布沟水电站充水保压蜗壳结构模型试验

为了研究瀑布沟水电站充水保压蜗壳结构在设计内水压力反复作用及超载作用下的结构应力变形规律和超载能力,采用几何比尺为1：10的整体结构模型,对该水电站充水保压蜗壳结构进行了试验研究．结果表明,瀑布沟水电站采用充水保压蜗壳结构型式,在设计荷载2．45MPa内水压力的反复作用下,外围混凝土不会开裂,机墩变形较小;在7．0MPa的超载作用下,结构依然具有较好的整体性,具有较高的超载安全度试验结果还表明,充水保压措施有利于发挥铜蜗壳的承栽能力,有利于降低蜗壳外围混凝土的应力水平,减小机墩变形