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。     

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。     

内水压力重复加载作用下蜗壳外围钢筋混凝土的损伤分析

本文分析了三峡电站某直埋式蜗壳结构在内水压力重复加载下的混凝土损伤演变规律和钢蜗壳以及钢筋的受力特性,分析中考虑了钢蜗壳与外围混凝土间的摩擦接触特性,采用弹塑性损伤模型来描述混凝土的受拉损伤特性。研究表明,在历经内水压力的多次加、卸载循环后,蜗壳外围混凝土的损伤程度及范围虽有一定的增加并导致混凝土强度和刚度的相应退化和降低,但经一定的循环次数后,钢衬和钢筋的应力以及混凝土的损伤分布范围和程度将保持稳定状态。蜗壳外围混凝土出现稳定的损伤后,钢衬和钢筋承担的内水压力比例将比线弹性分析结果增大,从而能进一步发挥钢结构的承载作用。     

大型水轮机组蜗壳钢板应力监测分析

通过分析某电站右岸19号机蜗壳关键断面在加水加压阶段、保温保压阶段、卸压阶段以及充水发电阶段的钢板应力状况，得出在整个过程中蜗壳的应力变化及分布规律，认为蜗壳应力在设计允许的范围内；并以蜗壳某一测点为例，利用其钢板应力的监测数据，建立该测点钢板应力的多元回归模型，预测在正常蓄水位时的蜗壳钢板应力。     

预应力混凝土蜗壳三维有限元结构分析

采用三维有限元法对预应力混凝土蜗壳进行结构分析，以清江高坝洲水电站为例，表明对蜗壳施工预应力后，能够减少蜗壳内部的拉应力，调整蜗壳的应力分布。     

高水头抽水蓄能电站蜗壳混凝土与钢衬联合作用应力分析方法研究

为了增加机组基础的刚度、改善机组运行的稳定性，高水头抽水蓄能电站的钢蜗壳广泛采用充水预压的施工方法．其应力分析一般采用简化的计算方法，该方法忽略蜗壳内预压水头及蜗壳与外围混凝土之间的预压缝隙的影响．文中以我国已建的三座高水头抽水蓄能电站的蜗壳联合承载结构为背景，运用三线有限元法的仿真技术对其蜗壳联合承载结构的应力进行了研究，即计算应力时考虑了蜗壳内预压水头及蜗壳与外围混凝土之间预压缝隙的影响．结果表明，蜗壳联合承载结构应力分析的简化方法与用仿真方法所得到的应力分布规律是一致的，其数值上的误差在允许范围内，证明蜗壳联合承载结构应力分析的简化方法用于工程设计是可行的．     

回龙抽水蓄能电站水轮机蜗壳充水加压值优化分析

回龙抽水蓄能电站地下厂房高水头、高转速可逆式水泵水轮发电机组采用中拆式整体结构（又称机墩组合结构）,整体结构中蜗壳采用充水加压浇筑外围混凝土的方式,其加压值的确定直接影响到机组的运行稳定和蜗壳外围混凝土的配筋设计。利用三维有限元法对不同加压值（取350．0m水头和370．0m水头）情况下蜗壳外围混凝土的应力状态及承载比进行了计算分析,并选定了蜗壳的充水加压值为350．0m水头。     

沙湾电站蜗壳、尾水管三维有限元计算分析

结合大渡河沙湾水电站,建立了混凝土蜗壳、尾水管三维有限元整体模型,采用有限元法对混凝土蜗壳进行了三维线弹性计算,分析蜗壳以及尾水管在三维受力状态下典型部位的主拉应力及主压应力,对蜗壳及尾水管应力状态作出评价,并根据有限元计算得出的应力分布图对结构尺寸验算以及指导结构配筋。     

压气储能地下洞室密封钢衬的非线性力学响应特征

依托某压气储能电站实际工程,基于ABAQUS平台,研究密封钢衬应力的非线性影响因素,分别探究了围岩与混凝土材料非线性、密封钢衬-混凝土接触非线性的影响机理。结果表明,浅埋地下储气洞室围岩初始地应力水平不高,巨大气压导致围岩局部塑性屈服,混凝土严重开裂,密封钢衬高应力区-混凝土严重开裂区-围岩塑性区三者存在对应关系;考虑密封钢衬-混凝土之间的接触关系,使得密封钢衬应力分布更加均匀;检修期在重力影响下密封钢衬顶部与混凝土脱开,检修后再加压密封钢衬应力分布出现调整现象,顶部应力峰值和应力不均匀度有所增大;密封钢衬应力峰值随摩擦系数与缝隙值的增大而增大,当摩擦系数大于0.5时其影响不明显,随缝隙的变化梯度大致为30～40 MPa/mm;地下储气洞室密封钢衬受力分析时需同时考虑材料非线性与接触非线性,以保证密封钢衬具有足够的安全储备。     

土卡河水电站厂房坝段应力应变研究

采用数值模拟方法,对土卡河水电站厂房坝段整体混凝土结构及重点部位(进水口、蜗壳、尾水管)和大坝基础进行了应力应变研究.结果表明:坝顶向下游最大位移1 250cm,坝顶最大沉降1 128cm;地震工况下坝趾出现-0 818MPa的拉应力,坝踵在工况6下出现拉应力;蓄水工况下,进水口底部、蜗壳底部、尾水孔周边均存在极值约为-0 5MPa的拉应力.     

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。     

大型水电站半垫层蜗壳非线性联合承载力分析

为研究钢衬-混凝土摩擦及其之间的粘性滑移等因素对水电站半垫层蜗壳结构承载能力的影响,以某水电站蜗壳结构为工程背景,在理论分析的基础上,建立了考虑钢衬与外围混凝土摩擦接触、钢筋与混凝土粘结滑移的非线性数值模型,探讨了半垫层蜗壳非线性联合承载力特性。研究结果表明,在静水压力等荷载作用下,外围混凝土虽在薄弱区域出现局部损伤带,但损伤区域的损伤值较小,混凝土裂缝开展宽度也小于规范规定。此外,钢衬及钢筋应力水平远低于其屈服强度,可以保证蜗壳结构有足够的安全储备,不会因为强度不足而引起结构的破坏。整体而言,研究对象的应力及超载能力均满足要求,设计安全储备较高。     

三峡水电站充水保压蜗壳平面非线性分析

采用自编的三维钢筋混凝土非线性有限元程序，对三峡水电站充水保压蜗壳进行了平面非线性分析，分析了钢蜗壳及外围钢筋混凝土的应力变形特性。非线性计算分析表明，在蜗壳进口断面处，虽然外围混凝土较薄，但在设计内水压力、结构自重和设备重量这些荷载组合作用下，蜗壳进口断面混凝土可能不会开裂，因此钢材应力均比较低，结构具有较高的安全度。说明现有配筋方案钢筋用量可能偏多，没有充分发挥钢材的作用，在进一步设计时可以适当优化。     

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。     

马鹿塘水电站一期工程厂房蜗壳设计探索

马鹿塘水电站一、二期水头相差112 m,一期工程蜗壳钢筋混凝土结构采用与钢蜗壳联合受力的结构形式,而蜗壳最大设计水头又要按二期建成后的450 m设计,因此在一期设计水头运行时,蜗壳内的水压力小于保压值,则保证蜗壳运行稳定性是设计的难点;同时因蜗壳混凝土结构分担内水压力较大,仍按传统的抗裂设计配筋,钢筋用量太大,对保证蜗壳混凝土的质量难度大,这次蜗壳设计突破传统设计方法,采用按限裂设计配筋,最大限度的减少钢筋量用量,易保证混凝土浇筑质量。     

二滩水电站钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合受力三维仿真材料模型试验研究

本文介绍二滩水电站钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合受力三维仿真材料模型试验研究结果，结果表明：大型水电站采用保压浇筑钢蜗壳外围混凝土的方法是可行的，它可以充分发挥钢蜗壳自身承担内水压力的能力，减轻内水压力对外围钢筋混凝土的作用     

二滩水电站钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合受力三维仿真材料模型试验研究

本文介绍二滩水电站钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合受力三维仿真材料模型试验研究结 果，结果表明：大型水电站采用保压浇筑钢蜗壳外围混凝土的方法是可行的，它可以充分发挥钢 蜗壳自身承担内水压力的能力，减轻内水压力对外围钢筋混凝土的作用。     

水电站蜗壳保压浇混凝土结构的三维仿真分析

三峡工程水电站厂房蜗壳采用保压浇外围混凝土的结构形式。为研究钢蜗壳与外围混凝土交界面的接触性态，分别对冬季和夏季浇混凝土情况进行了模拟施工过程的三维有限元仿真计算，给出了交界面在不同季节不同水位运行期的传力和间隙，结果表明温度对传力的影响显著。对冬季浇筑情况，研究了通过提高保压水温来减小高温季节高水位运行期的传力；对夏季浇筑情况，研究了通过降低保压水头来减小蜗壳混凝土在低温季节低水位运行期的间隙。     

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.