水电站厂房蜗壳进口边界条件对止推环作用的影响研究

为了研究水电站厂房蜗壳进口边界条件对止推环作用的影响,采用ANSYS软件对某水电站地下厂房蜗壳结构进行三维有限元计算,研究了蜗壳进口不同边界条件和止推环对蜗壳结构受力特性的影响,提出了蜗壳进口边界条件的合理模拟方法。结果表明:设置伸缩节时,直埋蜗壳方案止推环只承担了不平衡水推力的5. 63%,低于垫层蜗壳方案时的29. 21%。而不设伸缩节时,考虑上游钢管和外包混凝土情况下,上游钢管承担的不平衡水推力相比不考虑上游钢管和外包混凝土的情况减小6%～19%。因此,无论上游钢管是否设置伸缩节,直埋蜗壳均不需设置止推环;对于垫层蜗壳,设置伸缩节时止推环可以起到较为明显的止推作用,但不设伸缩节时上游钢管或加劲环能够代替止推环的作用,可以考虑取消止推环。综合考虑蜗壳进口上游钢管对计算精度的影响、计算模型的复杂性以及计算工作量的增加程度,建议蜗壳计算模型中进口范围取至上游钢管中第一个加劲环,并施加轴向约束。     

大型机组蜗壳不同埋设方式的结构开裂分析

 三峡电站水轮机组蜗壳采用保压、垫层、直埋3种埋设方式，其中左岸保压方案机组已安全稳定运行，直埋方案为国内首次应用于大型机组。为比较不同埋设方式下的结构开裂及位移等情况，并为垫层方案尤其是直埋方案机组提供借鉴，对蜗壳3种不同埋设方式下的蜗壳流道及外围钢筋混凝土结构进行开裂分析，研究裂缝分布、钢衬钢筋应力、结构位移等问题。计算结果表明：混凝土开裂范围和结构上抬位移均以直埋方案最大，保压方案最小；垫层方案和保压方案差别较小，可以成功运用于三峡机组，而直埋方案只要采取有效的结构加强措施，也能达到安全稳定运行的要求。     

三峡右岸电站机组蜗壳应力监测成果分析

三峡右岸电站机组蜗壳采用垫层、保压、直埋3种方式埋设。分析了3种不同埋设方式机组蜗壳实测应力在各种工况下的变化情况，并与仿真计算成果进行了比较分析。应力实测结果分析表明：采用垫层、保压和直埋3种埋设方式的机组，在156.0和172.7 m水位条件下运行时，蜗壳的应力均在安全值范围以内，说明机组蜗壳处于安全的运行状态。     

三峡右岸电站蜗壳直埋方案研究

机组蜗壳埋入混凝土的方式通常有3种,即垫层埋入法、保压埋入法和直接埋入法.三峡电站机组蜗壳在技术设计阶段研究了保压方案和垫层方案,直埋方案研究是在先期按保压方案设计的基础上进行的.三维线性和非线性有限元模型计算与物理仿真模型试验分析研究,成果表明:直埋方案是合理的,可控制结构应力和基础上抬的变形量,蜗壳外围混凝土有足够的超载能力.     

三峡地下电站27号机组蜗壳不同埋设方式下结构静力分析

 三峡地下电站27号机组厂房蜗壳外围混凝土结构上下游侧及左侧与基岩相连,其变形会受到基岩的约束作用,受力情况特殊,需进行蜗壳埋设方式研究。采用三维接触非线性有限元法对27号机组段蜗壳流道及其外围混凝土结构和围岩进行分析,为蜗壳埋设方式的选择和配筋设计提供科学依据。研究表明:直埋方案拉应力最大,所需配筋也最多,不经济;垫层方案除局部区域外,拉应力普遍较小,不能充分发挥钢衬钢筋混凝土结构的联合承载作用;组合方案的应力介于直埋方案与垫层方案之间,但下机架基础相对上抬位移接近控制标准。     

向家坝地下电站蜗壳不同埋设方式的比较分析

 大型机组蜗壳通常采用保压、垫层、直埋3种埋设方式,结合向家坝地下电站工程实际,通过不同蜗壳埋设方式对比计算分析,给出了一种适合该地下电站机组特点的直埋、垫层组合埋设方案。计算结果表明：组合方案具有混凝土应力分布均匀、拉应力值不大,能够充分发挥混凝土联合承载作用等优点,可作为推荐方案。     

水电站垫层蜗壳座环受力机理研究

为研究蜗壳不平衡水推力作用下座环受剪的机理和特性,结合某实际工程的垫层蜗壳结构,建立三维有限元模型进行数值计算,分析了垫层平面包角等不同影响因素对座环剪力的影响规律.结果表明,垫层子午断面内包角对座环上下环板剪力的影响很小,但垫层平面包角、伸缩节和止推环设置与否、垫层刚度系数以及摩擦系数对座环剪力的影响较大,实际结构设计中应当重点考虑.     

向家坝水电站不同埋设方式蜗壳结构有限元分析

针对向家坝地面电站,采用三维有限元法分析比较蜗壳不同埋设方式下的流道及其外围混凝土结构的静力特性,为蜗壳埋设方式的选择提供依据。研究表明:直埋方案所需配筋最多,不经济,且可能产生贯穿性裂缝;垫层方案应力普遍较小,垫层沿水流向敷设至蜗壳45°断面的组合方案仅局部区域有较大拉应力。推荐采用垫层埋设方式或垫层敷设至蜗壳45°断面的组合埋设方式,但同时应采取有效工程措施避免局部产生贯穿性裂缝。     

接触滑移对不同埋设方式蜗壳结构应力的影响分析

水电站厂房蜗壳结构中，蜗壳与外围混凝土之间的接触滑移客观存在。为研究接触滑移对蜗壳结构应力的影响，本文采用三维面面接触单元对不同埋设方式蜗壳结构进行了三维有限元计算。计算结果表明，考虑接触滑移后与共节点模型相比，垫层蜗壳外围混凝土孔周应力平均值可降低约30%以上，而钢蜗壳应力增加约27%；当摩擦系数由0.25增大到1.0时，蜗壳外围混凝土孔周应力平均值也增大30%左右；而考虑接触滑移与否对直埋蜗壳结构应力影响很小，差值不超过3%。因此在利用有限元求解蜗壳结构应力时，垫层蜗壳考虑接触作用将使计算结果更加合理，而对于直埋蜗壳和充水保压蜗壳，不考虑接触作用对结构应力的影响很小，共节点模型仍然可以在实际工程中采用。     

三峡三期水电厂700MW机组蜗壳埋设施工技术

介绍了三峡700 MW特大型机组蜗壳埋设三种方式(弹性垫层式、保温保压式及直埋式)的结构特点及施工技术。     

巨型水轮机蜗壳软垫层埋设方式可行性论证

对于巨型水电站高HD值的蜗壳,国内外目前多采用打压埋设方式。但垫层蜗壳也有其明显的优点,能否在巨型蜗壳中采用,一直存在疑虑并缺乏工程经验,研究的成果也相对缺乏。以某巨型工程为例,采用数值模拟方法,重点从垫层蜗壳的静力强度、变形特性、整体刚度、自振特性、振动反应和疲劳特性等若干重要方面,对垫层蜗壳埋设方式的可行性加以论证,以期为蜗壳埋设方式的方案选择提供参考依据。     

关于水轮机蜗壳结构不平衡水推力初步研究

为研究内水压力作用下水轮机蜗壳产生的不平衡水推力,采用裸壳和三维实际结构2种计算模型进行有限元计算分析。结果表明：进口附近有伸缩节无止推环的保压蜗壳在运行期座环要承担较大不平衡水推力的受力状态与施工期受力状态有较大差别;垫层蜗壳蜗向局部设垫层时,座环承担的不平衡水推力明显大于垫层全包时的不平衡水推力。应重视不平衡水推力的不利影响。     

坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响

镶嵌混凝土面板堆石坝是一种可以改善高面板堆石坝应力变形的新坝型。利用平面有限元法分析计算不同坝踵混凝土结构高度、下游坡比、趾板位置时面板的应力变形和周边缝变位,进而探究镶嵌混凝土面板堆石坝中坝踵混凝土结构对面板应力变形的影响。结果表明:当坝踵混凝土结构高度从坝高的27%增加到坝高的40%时,面板的挠度和顺坡向应力都大幅减小;坝踵混凝土结构的下游坡比从1:0.4放缓到1:0.7时,面板应力变形变化幅度较小;趾板位置在坝踵混凝土顶部从下游向上游移动时,面板与趾板之间的周边缝张开变位和错动变位大幅减小了68.7%和85.8%。说明设置坝踵混凝土结构可有效改善面板的应力变形。     

基于温度-应力试验的自生体积变形计算起点的研究

针对标准试验方法在混凝土自生体积变形计算起点方面尚存在的问题,本文以微膨胀抗冲磨混凝土为研究对象,对ASTM C1074活化能测试方法进行改进,获得更为准确的胶凝材料水化反应活化能,并基于活化能计算得到实际温度条件下试件的等效龄期;利用温度-应力试验的特点,以第一零应力对应的等效龄期作为自生体积变形的有效计算起点,在日本混凝土学会提出的混凝土自生体积变形模型基础上,以自生体积变形最大膨胀值作为分界点分段模拟分界点前后的变形,建立以温度-应力试验第一零应力时间为计算起点的自生体积变形模型,为准确建立抗裂机理模型提供参考依据。     

低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测 试验及反馈分析

结合西南某建设中的混凝土坝工程,通过在混凝土浇筑仓表面埋设多向应变计组及无应力计,监测低温季节混凝土表面应力应变状态。首先对无应力计实测值建立统计模型反演热膨胀系数从而分离出混凝土自生体积变形,然后根据应变计组实测应变,结合无应力计测值获得实际应力,最后建立有限元模型进行温度场、应力场反馈分析,并统计施工过程中混凝土试件劈拉强度,进行开裂风险判断。分析表明,该混凝土坝浇筑仓低温季节保温效果好,总体开裂风险较小,但需要重视揭开保温被时段以及新浇筑预冷混凝土对下层混凝土冷击产生的开裂风险。     

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明:河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

引子渡水电站大坝安全监测系统设计

引子渡水电站大坝监测项目有大坝表面垂直水平变形、坝体内部垂直水平位移、横缝及周边缝变形、面板应力应变、渗流渗压监测等;水库于2003年4月下闸蓄水,已运行近一年。通过对大坝安全监测初步成果进行分析,对设计进行总结并提出建议。     

埋藏式钢岔管与外围结构的联合作用分析

为了更深入地了解埋藏式岔管与外围结构联合承载的力学机理,采用三维有限元法对岔管与外围结构联合作用做了精细的力学仿真。尝试了一种新的模型,即设置回填混凝土网格,模拟钢岔管、混凝土、围岩三者之间的两道缝隙及其力学接触行为,考虑混凝土承载后的塑性变形特征。结果表明,岔管与外围结构在空间中的相互作用过程复杂:由于岔管与外围结构联合承载,使钢材强度得到了充分的发挥;回填混凝土未沿径向均匀开裂,基于此假定的力学模型值得商榷;回填混凝土变形应被充分重视,有些部位的压缩变形甚至大于结构间原始缝宽,不利于联合承载;两道缝模式得出的内水压力围岩分担率明显低于一道缝模式,后者可能高估了围岩分担率。研究成果为埋藏式岔管受力分析提供了一种新模式。