二滩水电站钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合受力.PDF

水 　　利 　　学 　　报 http:\\ _________________________________________________________________________ 　1999 年 6 月 SHU IL I 　　XU EBAO 第 6 期 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 秦继章 　马善定 　伍鹤皋 　匡会键 (武汉水利电力大学水电工程系 , 武汉 , 430072) 摘　要 　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. 关键词 　蜗壳 , 应力测试 , 模型试验 , 强度. 中图号: TV7322 二滩水电站是雅砻江梯级开发中第一期开发的电站. 电站厂房为地下式厂房, 电站内安装 6 台 550MW 水轮发电机组 , 总装机容量为 3300MW. 是我国目前在建工程中规模仅次于三峡的水电站. 蜗壳是水电站厂房内的重要结构 , 目前大型水轮机钢蜗壳埋置方式有3 种 : ( 1) 设置弹性垫层 ; (2) 加压予埋 ; (3) 不加压予埋. 二滩水电站水轮机蜗壳选择加压予埋方式 , 其优点是在设计水头下 , 利 用钢蜗壳自身的承载能力承担绝大部分内水压力 , 减轻内水压力对外围钢筋混凝土的作用 , 减少外围 混凝土中的配筋量和减轻混凝土薄弱部位裂缝和裂缝扩展 ; 同时利用一部分内水压力的作用 , 使得钢 蜗壳与外包钢筋混凝土成为一个整体 , 利用外围钢筋混凝土增加蜗壳的整体刚度 , 约束机组运行时产 生的振动. 二滩水电站钢蜗壳进口直径 7200mm , 分为 24 节 , 钢蜗壳外包钢筋混凝土 , 钢蜗壳进口 断面水平直径外侧最小混凝土厚度为 1700mm , 安装高程为 10025m , 底部 9940m 高程以下为岩基. 根据初步设计 , 钢蜗壳外围混凝土中沿钢蜗壳的子午面配置三层环向受力钢筋和水流向的架力钢筋. 混凝土为二级配 , R28 = C25. 蜗壳最大静水压力为 194MPa , 甩负荷时压力值为 2 31MPa. 1 　模型制作和测试 根据二滩电站的参数进行钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合受力的三维仿真材料模型试验工作是为了 研究蜗壳结构在各种运行工况下的应力状态、变位、荷载分配、结构的开裂状态 , 为这种联合承载结 构提供设计依据. 模型比尺为 1 ∶20. 具体研究内容为 : ( 1) 根据二滩机组受力特性 , 混凝土浇筑保 压值为 194MPa 时 , 在正常工况和甩负荷工况下 , 钢蜗壳及外围混凝土的应力与变形 ; 混凝土开裂 形态 ; 提出蜗壳混凝土的限裂措施和配筋建议 ; 确定联合承载结构的安全储备能力. (2) 调整混凝土 浇筑保压值为 095MPa , 进一步研究设计荷载下结构的应力与变形和裂缝开展过程. 11 　模型的制作 111 　钢蜗壳模型的制作 　钢蜗壳座环根据原型实际尺寸 , 按几何比尺进行加工制作. 制作中对固 定导叶作适当地简化 , 简化原则 : ( 1) 保持横截面面积不变 ; (2