高水头电站垫层式蜗壳自振特性分析

垫层蜗壳作为蜗壳结构形式中的一种,其结构形式复杂,内水压力传递比例不易控制,受力条件复杂,为分析探讨钢蜗壳在不同的垫层弹性模量和垫层包角作用下的自振特性,研究其自振频率与垫层弹性模量、垫层包角的关系,本文建立钢蜗壳的三维有限元模型,采用弹簧单元替代垫层和外包混凝土,考虑了垫层与钢板、混凝土与钢板接触效应,模拟了垫层和外包混凝土对钢蜗壳的作用。分析研究表明:钢蜗壳的自振频率随着垫层弹性模量的增大而增大,随着垫层包角的增大而减小,为机组的共振校核提供了一定的理论依据。     

三峡工程三期电站厂房直埋式蜗壳二期混凝土施工技术

介绍三峡工程右岸电站厂房直埋式蜗壳二期混凝土的施工技术，特别是蜗壳二期混凝土施工布置、座环和蜗壳混凝土浇筑、蜗壳底部和座环阴角部位回填灌浆施工以及混凝土温度控制技术。     

轴流转桨式机组混凝土蜗壳调整为钢衬蜗壳后的结构与施工优化

老挝南欧江三级水电站水轮发电机为轴流转桨式机组,其水轮机蜗壳为混凝土结构。在工程建设过程中,考虑到施工进度、混凝土蜗壳的水力损失、泥沙磨损对混凝土蜗壳的破坏等综合因素,将混凝土蜗壳优化为钢衬蜗壳。钢衬蜗壳可有效防止含砂水流长期冲刷对混凝土造成的破坏,提高蜗壳结构的耐久性,减少后期维修费用,提高机组的有效利用时效,对轴流转桨式机组混凝土蜗壳调整为钢衬蜗壳后的结构与施工优化进行了阐述。     

三峡水电站直埋式蜗壳结构的非线性分析

本文结合三峡水电站,采用三维非线性有限元法对右岸某机组段直埋式蜗壳结构的受力和变形特性进行分析。数值计算模型考虑了钢衬和外围混凝土之间的摩擦接触、混凝土材料的拉伸软化和损伤特性,对外围混凝土的损伤指标及分布、各钢部件应力、结构位移等进行了分析研究,并在蜗壳外围混凝土发生损伤的情况下对座环柔度进行了复核。结果表明,在内水压力等设计荷载作用下,直埋式蜗壳的钢材强度完全能够得到保证;混凝土的损伤密集区出现在上下环板附近,且损伤指标较大;在蜗壳腰部、顶部混凝土损伤程度较小;考虑蜗壳外围混凝土含有损伤情况下的座环柔度值远大于按线弹性理论得到的结果。     

河床式水电站混凝土蜗壳防渗措施研究

混凝土蜗壳结构在运行中承受复杂荷载作用时容易开裂,由于裂缝的产生,蜗壳防渗设计是一个需要重点关注的问题。鉴于混凝土蜗壳在中低水头甚至高水头电站中将得到更多的应用,而目前对混凝土蜗壳防渗问题的研究还不充分,结合某河床式水电站工程实际,运用三维非线性有限元方法对混凝土蜗壳的多种防渗方案进行了研究。研究表明:高强混凝土、钢纤维混凝土和环氧砂浆方案能解决混凝土蜗壳结构的限裂问题,但实践中有较大的局限性,而在蜗壳混凝土内表面设钢衬以及预应力加固方案的防渗效果较好,建议在实际工程中优先采用。     

直埋式蜗壳结构动力响应特性真机测试分析研究

水电站直埋式蜗壳的钢衬和外围混凝土完全联合承载,蜗壳内部的静动态内水压力很大的比例可以外传至外围混凝土结构,从而引起蜗壳结构较大的振动反应。采用数学统计和Welch法的功率谱估计分析方法,针对机组升负荷运行时蜗壳振动测试信号进行分析处理。结果表明,在升负荷运行时,尾水管脉动压力为主要水力振源;蜗壳内部脉动压力、蜗壳外围加速度与尾水管脉动压力变化趋势基本相同;同时揭示了直埋式蜗壳脉动压力振动能量的衰减、传递规律。可为直埋式蜗壳的机组与厂房的振动评估及动力反馈分析提供可靠的依据。     

直埋式蜗壳三维非线性有限元静力计算

直埋式蜗壳具有明显的优势，但在我国迄今尚无实际的工程应用。三峡右岸电站15#机组蜗壳拟采用直埋式方案，蜗壳结构的可靠性、机组运行的稳定性等都需得到数值计算和模型试验的验证。为此，本文运用钢筋混凝土弹塑性断裂损伤模型对该蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析，得到了钢材的应力、混凝土损伤范围、混凝土裂缝宽度和结构位移。计算结果表明，直埋方案从强度上可以保证蜗壳结构的安全，若能采用适当的工程措施，将混凝土裂缝宽度限制在规范限定的要求以内，那么三峡右岸电站15#机组蜗壳采用直埋方案是完全可行的。     

温度作用下蜗壳外围混凝土裂缝稳定性分析

大型直埋式蜗壳结构在温度作用下,外围混凝土裂缝受力条件复杂。以某水电站蜗壳结构为计算实例,应用ANSYS有限元软件建立了带裂缝的蜗壳管节模型,引入混凝土断裂力学。考虑温度变化作用,计算蜗壳结构在温度荷载作用下外围混凝土裂缝的应力强度因子,根据混凝土复合裂缝判据判断蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性。计算结果表明,温度荷载对蜗壳外围混凝土裂缝稳定性影响较大。     

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。     

凤凰谷水电站钢筋混凝土蜗壳设计

钢筋混凝土蜗壳适用于低水头的河床式水电站,电站厂房结构比较复杂.以凤凰谷水电站为例,介绍钢筋混凝土蜗壳的设计.目前国内通常采用ABAQUS、ANSYS等有限元分析工具对混凝土蜗壳进行有限元弹性分析,而对于混凝土开裂范围、混凝土裂缝宽度和结构位移等内容,则可以采用非线性分析.     

大型机组直埋式蜗壳结构不同限裂措施的三维非线性分析

 三峡工程右岸电站15＃机组蜗壳采用直接埋入混凝土的方式，采取合理的配筋和有效的结构措施以保证结构安全是研究的重点。通过对采用不同配筋方案及结构措施后的蜗壳及其外围混凝土结构进行三维非线性有限元分析，研究混凝土裂缝分布、钢衬钢筋应力、结构位移等，比较采取不同结构措施所产生的效果。计算结果表明，仅靠增加配筋量不能防止住结构产生贯穿性裂缝和有效降低结构的不均匀上抬位移,延长垫层敷设范围和局部提高混凝土标号对减少混凝土开裂区域、减小裂缝开度、降低定子和下机架基础板的不均匀上抬位移等有明显作用，且局部提高混凝土标号比增加一层钢筋的效果好。     

三峡电站直埋式蜗壳结构试验模型的非线性有限元分析

 三峡水电站蜗壳为钢衬钢筋混凝土结构,钢蜗壳直径大,内水压力高,外围混凝土相对较薄,为研究三峡电站采用直埋式蜗壳的可行性,开展 了结构模型试验和非线性计算分析工作。采用三维非线性有限元法对三峡水电站直埋式蜗壳 结构试验模型进行混凝土开裂计算,计算中混凝土裂缝模型采用分布裂缝模型,并考虑混凝 土的拉伸软化,钢筋采用分离式模型并用埋入方法将其嵌入混凝土单元。并对裂缝分布、钢筋应力、结构位移等计算与试验成果进行了对比分析,结果表明计算结果与模型试验结果基 本一致。为模型试验提供了依据及指导,并验证了非线性计算方法的合理性。     

某大型水电站机组直埋式蜗壳结构应力分析

采用三维线弹性有限元法,对某大型水电站机组直埋式蜗壳结构进行应力分析,并与采取一定结构措施后的方案进行对比,分析结构的变形、混凝土应力及承载比,对外围混凝土配筋提出部分建议。     

里底水电站蜗壳外包混凝土施工技术

里底水电站蜗壳为梯形断面,设计为18mm厚钢板全断面衬砌,蜗壳周边一期混凝土施工后进行蜗壳钢衬安装,然后进行蜗壳外包二期混凝施工。根据设计规范及以往工程经验,金属蜗壳一般为圆形断面,梯形断面金属蜗壳较为罕见。和圆形断面金属蜗壳的混凝土施工相比较,梯形断面金属蜗壳的施工盲区大,蜗壳钢衬筋板间空隙不易填满,浇筑过程中蜗壳变形控制难度大。针对蜗壳部位结构特点,里底水电站通过优化混凝土施工分层、混凝土配比及混凝土浇筑工艺,最大限度保证蜗壳混凝土施工质量,为梯形断面蜗壳混凝土施工积累了宝贵的经验。     

蜗壳二期混凝土施工及质量控制

水利发电工程中，蜗壳作为水轮发电机组的重要组成部分，提高和保证蜗壳二期混凝土施工质量更是关系到水轮机组整体质量，也为后期发电运行提供有利的保证。以实际水利工程为案例，分析施工重难点，分层分块研究蜗壳二期混凝土施工工艺及质量控制。通过实例研究，优化二期混凝土浇筑工艺，提高了混凝土浇筑施工质量，对控制水轮机蜗壳二期混凝土施工质量质量有所提高。     

金沙江溪洛渡水电站右岸厂房蜗壳温控混凝土施工技术

介绍了溪洛渡右岸地下厂房蜗壳外包温控混凝土施工技术和蜗壳变形监测技术,特别是采取有效措施保证蜗壳底部和座环阴角部位混凝土浇筑的饱满和密实性对水轮机安全运行至关重要,并验证了蜗壳大体积混凝土内部温度变化趋势。通过对溪洛渡右岸地下厂房蜗壳温控混凝土施工技术和变形监测技术的系统研究和总结,探索出适合当前大型水轮机组蜗壳包裹混凝土施工的技术。     

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。     

长潭河电站混凝土蜗壳施工技术总结

从经济角度出发,水电站采用混凝土蜗壳替代钢衬蜗壳,可以大量节约钢衬及安装费用;从结构和使用角度出发,也完全可以满足设计要求。蜗壳结构复杂,混凝土浇筑施工工艺要求高。在长潭河水电站混凝土蜗壳浇筑中, 将蜗壳混凝土分为蜗壳底板混凝土、座环支墩混凝土、蜗壳侧墙混凝土、转轮室三期混凝土、蜗壳上锥体及顶板混凝土, 针对不同部位的混凝土,分别采用了不同的混凝土浇筑方法施工。 对长潭河水电站混凝土蜗壳浇筑的施工工艺、施工方法、施工质量控制要点、施工效果进行了介绍。混凝土蜗壳施工完成后,经检查,蜗壳形体结构和混凝土内部质量均满足设计要求,实际运行情况良好。     

水电站垫层蜗壳结构研究和应用的现状和发展

结合我国水电站垫层蜗壳结构工程应用的发展近况,介绍了近年来垫层蜗壳结构设计理念的转变,指出了直埋-垫层组合方案将成为未来水电站蜗壳埋设方式选择的发展趋势。总结了垫层蜗壳结构研究发展中取得的两个重要进展——钢蜗壳与外围混凝土联合受力、钢蜗壳与外围混凝土之间滑动摩擦,指出考虑垫层材料的非线性力学性能将是垫层蜗壳结构研究的发展趋势。分别阐述了垫层材料属性和空间属性对蜗壳结构受力特性的影响,在此基础上,归纳了垫层蜗壳结构研究存在的问题,最终提出未来的垫层蜗壳结构研究应强调"控制"的研究理念,视垫层为"控制工具",以全新的视角看待垫层的作用,探求控制蜗壳结构受力特性的理论与方法。     

碧口水电站厂房钢蜗壳和外围混凝土结构实测应力状态分析

水电站厂房钢蜗壳和外围混凝土结构的应力状态的研究是极为重要的问题,目前在中高水头的水电站中,一般采用金属衬砌的园形断面,为使蜗壳与外围混凝土受力明确,往往将金属蜗壳的上半部与外围混凝土分开,其间设置弹性垫层,蜗壳承受内水压力,而顶部传来的外荷截由外围钢筋混凝土独自承担.