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.     

某抽水蓄能电站充水保压蜗壳保压值优化研究

针对某抽水蓄能电站充水保压蜗壳,采用三维非线性有限元法,对不同的保压值下钢蜗壳及环向钢筋应力、外围混凝土应力及承载比、钢蜗壳与外围混凝土的接触状态等进行了对比分析。研究结果表明,保压值越大对外围混凝土的受力越有利,但过大的保压值会使得蜗壳与外围混凝土之间出现脱空现象,这对机组运行是不利的。该水电站蜗壳保压值为496 m左右时,可以在保证机组稳定运行的前提下更大程度的发挥钢材及混凝土受力特性。     

充水保压蜗壳与外围结构联合承载过程的力学仿真分析

水电站充水保压蜗壳兼备直埋式与垫层式蜗壳的优点,但受力分析复杂。为此,以一个HD值较高的蜗壳为例,应用三维有限元法研究了充水保压蜗壳与外围结构联合承载的过程,模型和计算过程精细,展示了联合承载过程中各结构的力学规律。结果表明:充水发电时,蜗壳与混凝土大部分区域闭合,脱开的面积约3%;外围混凝土大部分区域处在压应力状态,受拉部位少且拉应力较低,钢筋拉应力较小,此情况被现场观测所证实;采用常用公式或完全用有限法计算,蜗壳承载比的计算结果相差不超过3%;蜗壳充水保压值越低,充水运行期与混凝土的接触压力越大、蜗壳的承载比越小,因此蜗壳宜取较小的充水保压值,有利于减少振动;与常规打压顺序相比,非常规打压顺序不利于蜗壳与混凝土的贴合。此成果为该水电站的蜗壳设计提供了重要参考,电站已全面投产,蜗壳及外围结构工作表现良好。     

陕西镇安抽水蓄能电站蜗壳保压值合理性分析

蜗壳保压值过低会导致蜗壳外包混凝土受力过大,增加钢筋混凝土结构工程量,而保压值过高则会造成低水压运行过程中蜗壳与外包混凝土形成脱空现象,对蜗壳结构运行稳定性和机组抗振性能不利,因此,蜗壳保压值的合理性是确保抽水蓄能电站安全稳定运行的关键因素。结合镇安抽水蓄能电站工程实际,运用三维有限元分析软件ANSYS,计算分析不同保压值下蜗壳结构应力、承载比、混凝土配筋等情况。结果表明,本工程钢蜗壳采用3.8 MPa的保压值时,不仅可以保证机组稳定运行,同时能够充分发挥钢蜗壳外包混凝土的受力特性,是合理的保压水头。     

三峡水电站左岸厂房水轮机蜗壳保温保压后运行监测成果分析

对三峡水电站左岸厂房蜗壳在充水保温保压进行外包二期混凝土浇筑后,设计低水头运行的情况下的监测资料进行了简要分析,通过对蜗壳的钢板应力、钢筋应力、应变等监测资料在蜗壳运行期间充、放水的变化,结合数理统计模型与应力分布图,简述了三峡蜗壳钢板及外包混凝土的不同工况下的变化规律,为工程运行和保温保压进行二期混凝土浇筑工艺的效果提供了参考依据.     

基于非均匀缝隙的充水保压蜗壳三维仿真算法研究

保压蜗壳的计算方法在很大程度上影响了结果的精度和对结构受力特性的判断。为深入了解结构的受力特性。本文从施工流程出发,考虑保压缝隙的非均匀性和接触关系,实现了保压蜗壳的施工过程全仿真,并通过算例和理论分析,验证了算法(SUA)对保压缝隙模拟的有效性和准确性。该算法应用于糯扎渡水电站保压蜗壳的施工过程模拟,研究了非均匀保压缝隙的形成机理和接触界面的接触性态,并对外围混凝土应力做了细致分析。结果表明,初始保压缝隙具有非均匀和局部非张开特性,其主要导致原因是结构的非对称性,因此钢蜗壳与外围混凝土之间正好即无缝隙也不传力的理想状态不可能存在。座环上环板、机墩根部和蜗壳进口端腰部混凝土拉应力较大,是裂缝萌生的危险区域。此外,应力对比分析表明,简化算法和仿真算法应力分布规律基本一致,简化算法应力偏小,对结构配筋不利,仿真算法更加符合实际情况。两种算法混凝土环向应力在蜗壳腰部和底部吻合度较高,蜗壳顶部误差次之(个别地方误差达80%),而在座环上、下环板附近相差甚远。     

高水头水电站蜗壳结构受力特性研究

针对柳洪水电站高水头充水保压混凝土蜗壳，进行了充水保压值优选；根据选定的充水保压值。采用三维有限元方法对蜗壳和外围钢筋混凝土进行了非线性分析，并对二者在温度荷载作用下的应力与变形情况进行了计算分析；对蜗壳的振动特性进行了初步分析．     

基于接触模型的充水保压蜗壳工作机理及外围混凝土温控措施研究

针对水电站厂房充水保压蜗壳结构,提出了一种基于接触模型的工作机理及外围混凝土温控措施研究方法。结合充水保压蜗壳的结构特点、边界条件以及施工过程,开展施工及运行期的瞬态温度场仿真分析;基于混凝土徐变本构模型研究蜗壳结构施工早期混凝土温度应力的规律,同时利用三维非连续变形接触问题的有限元混合法来模拟施工过程中钢衬及外围混凝土的结构位移及应力变化规律,探讨钢衬与外围混凝土的联合承载机理。结合某抽水蓄能电站给出了工程应用实例。该方法为充水保压蜗壳工作机理研究及温控设计提供了新的计算方法及研究思路。     

三峡工程左岸电站4#机组蜗壳水压实验全过程监测分析

通过对三峡工程左岸电站4#机组蜗壳水压实验的全过程监测,分析蜗壳关键断面在加压、保压以及卸压过程中的钢板应力状况,得出蜗壳在整个过程中的应力变化及分布规律。为蜗壳充水加压、保温保压下二期混凝土施工及蜗壳自身的承载情况提供了依据。     

156 m水位下三峡水电站15#机组厂房结构的振动安全研究

三峡水电站机组蜗壳HD值高,其埋设方式对厂房和机组的安全稳定运行具有关键的影响。蜗壳直接埋入法相对于垫层埋入法和充水保压埋入法而言,其外围钢筋混凝土承担的内水压力较大,但施工比较简单且节省蜗壳钢材,因此三峡水电站15#机组拟采用直接埋入法。文中在已有静力研究成果的基础上,分析了局部混凝土开裂后的厂房结构的整体自振特性和振动响应,并根据计算结果和振动标准对厂房结构的振动做了安全评价。     

巴塘水电站蜗壳结构型式受力特性对比研究

结合巴塘水电站工程,针对垫层蜗壳和直埋蜗壳,研究对比钢蜗壳及外围混凝土的受力特性。研究表明:直埋蜗壳在外露部位的应力存在应力突变,蜗壳钢板整体结构受力不均匀。垫层蜗壳不仅可以发挥埋入混凝土内的蜗壳钢板承担内水压力的能力,还能使蜗壳整体结构的应力均匀。     

高水头水轮机配水环管(蜗壳)水压试验及保压浇筑混凝土

高水头冲击式水轮机配水环管（蜗壳）采用分段压力试验,消除大厚度钢板焊接过程中产生的应力;大型中高水头抽水蓄能机组也采用水压试验来有效消除蜗壳焊接过程中的应力并检查焊接质量,同时检验蜗壳充水后的变形规律。两种类型机组的配水环管和蜗壳均采用保压浇筑混凝土施工的方法,取消蜗壳与混凝土之间的弹性垫层,使蜗壳与混凝土紧贴,减小机组运行中的振动,减小蜗壳内水压力对混凝土的作用力,增加安全裕度。     

三峡水电站“充水保压”钢蜗壳外围混凝土结构三维有限元分析

本文介绍三峡水电站蜗壳结构三维有限元计算结果，结果表明：三峡水电站钢蜗壳选用充水保压浇筑外围混凝土的埋置方式是合适的；采用78～88m保压水头值比较合适；蜗壳结构各截面最大拉应力值出现在不同荷载组合情况下，在配置钢筋时应引起重视。     

三峡左岸电站蜗壳保温保压系统施工研究

三峡左岸电站厂房蜗壳二期混凝土采取保温保压的方法浇筑,即施工时,蜗壳内水体保压水头为70 m,水温控制在16℃～22℃.介绍了保温保压系统的工作原理、设备配置、保温保压控制措施及实测蜗壳变形控制效果,总结了三峡左岸厂房蜗壳保温保压浇筑混凝土的成功经验,对其他类似工程有一定的参考价值.     

抽水蓄能电站蜗壳结构非线性有限元仿真分析

采用ANSYS有限元非线性仿真技术,对某抽水蓄能电站保压蜗壳及外围混凝土结构进行受力计算分析,确定蜗壳外围环向和水流向配筋方案,计算配筋混凝土裂缝开展宽度及开裂部位钢筋应力。结果表明,蜗壳钢衬应力水平达到钢材屈服强度的45%～50%,蜗壳进口至下游墙侧蜗壳外围混凝土顶部及底部开裂明显,其他部位开裂不明显,蜗壳整体刚度满足规范规定。     

水轮机蜗壳不同埋设方式的流道结构刚强度分析

对蜗壳三种典型埋设方式，采用有限元方法分析和讨论了设置伸缩节与止推环对某巨型蜗壳结构整体受力特征和变形特性的影响，并对各方案进行了评价。研究表明，(1)从降低混凝土拉应力和提高钢衬承载比来看，垫层方案优于保压方案，保压方案优于直埋方案。从流道系统的变形来评价，直埋方案优于垫层方案和保压方案。但从蜗壳外包混凝土的整体变形来看，直埋方案则劣于垫层方案。(2)无论是对于垫层方案或是保压方案，是否设置伸缩节和止推环对蜗壳应力状态影响均较小。同时设置或取消伸缩节和止推环，从流道系统钢结构的整体轴向刚度和抗扭转刚度来评价，垫层方案比保压方案有所降低或基本相当。(3)对于垫层方案，若取消伸缩节，可考虑取消止推环。对于保压方案，若设置伸缩节，则建议设置止推环。本文可为蜗壳埋设方式的优化选择提供参考。     

小湾水电站大型金属蜗壳水压试验

小湾水电站最大水头251m，机组转速150r／min,为我国目前在建水电站单机700MW水头和转速最高的水轮发电机组。蜗壳水压试验压力43．5bar，采用保压混凝土浇筑工艺方法，保压压力为17．4～18．6bar。目前，已完成6台机蜗壳水压试验，5台机蜗壳保压混凝土浇筑（4号机保压混凝土浇筑正在进行中）。文章总结了蜗壳水压试验、保压混凝土浇筑以及变形监测的工作经验和体会。     

三峡水电站“充水保压”蜗壳三维仿真整体结构模型试验

采用比尺为1:12仿真整体结构模型，以设计内水压力值反复加载1200次和超载试验的方法，对三峡水电站70m水头保压值蜗壳结构的应力和变形进行研究。结果表明，三峡水电站采用“充水保压”钢蜗壳外围混凝土结构型式，具有较高的超载安全度，特别有利于提高水轮发电机运行的抗振性能；后续机组的充水保压值可适当提高；可减少钢蜗壳外围混凝土中的配筋量，有利于保证混凝土的施工质量和节省工程投资。     

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。     

某抽蓄电站厂房蜗壳结构保压值选定分析

结合某抽水蓄能电站厂房蜗壳外围混凝土结构配筋计算过程,运用三维有限元计算软件对该蜗壳结构保压值进行选定分析。根据计算结果并依照规范得出各种保压值方案下蜗壳外围混凝土配筋结果,通过各种因素的对比分析选定相对合理的蜗壳保压值。同时,通过该工程蜗壳保压值的选定分析过程,总结经验和规律,供参考。