河床式水电站混凝土蜗壳防渗措施研究

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1、第33卷第12期长江科学院院报Vol.33No.122016年12月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteDec.2016doi：10.11988/ckyyb.201507722016,33(12)：128-132河床式水电站混凝土蜗壳防渗措施研究张志川、伍鹤皋2,石长征2(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都610072;2.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉430072)摘要:混凝土蜗壳结构在运行中承受复杂荷载作用时容

2、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。关键词:混凝土蜗壳;非线性有限元;限裂;防渗措施;混凝土损伤中图分类

3、号:TV43文献标志码:A文章编号=1001-5485(2016)12-0128-05(限)裂纤维材料或采用预应力混凝土蜗壳的方法。提高混凝土强度等级会带来水化热增大，引起温度裂1研究背景缝的问题。抗（限)裂纤维作为一种较为实用且规范蜗壳结构是水轮机的重要过流部件，也是水电性的材料，其性能指标是优越的，应用及推广均有章站厂房中的重要建筑物，它的任务是向水轮机提供可循，但因为其在混凝土单位体积中的造价较高，难平稳水流和承受水轮发电机组的静动荷载。蜗壳结以适应较大体积的混凝土浇筑[2]。构设计直接影响机组的稳

4、定安全运行，是水电站建预应力混凝土蜗壳通过预先对蜗壳结构上相对设中重要的技术经济问题[1]。在河床式水电站中，薄弱的部位施加应力，可减小控制截面的弯矩值，将多采用梯形断面的混凝土蜗壳，进口段跨度大，侧墙轴向拉应力转化为轴向压应力或减小轴向拉应力量高，受力条件复杂，内水压力作用下的应力水平较值，从而限制裂缝宽度，以满足防渗要求。具有承载高，容易引起混凝土开裂。另外，施工期混凝土的离力高、抗裂性好、变形小、防渗性好等特点[3]。我国高析、塑性变形、碳化收缩、干缩、水化热温升及运行期坝洲水电站混凝土蜗壳采用预应

5、力方案进行加固，蜗水温的变化也容易导致蜗壳部位混凝土开裂。由于壳运行1a后，经监测发现，整个蜗壳基本呈受压状蜗壳是水轮机的过流部件，因此，对混凝土蜗壳而态，未发现有裂缝，说明其运行状态是良好的[4]。但言，除强度设计外，其防渗设计也是一个需要重点关是，预应力混凝土蜗壳也有它的不足之处，如预应力注的问题。技术在复杂结构中可实施性和可靠性较差、工程经验根据国内现行规范的要求，混凝土蜗壳结构应进不足、预应力筋的布置影响结构设计等。行限裂验算。对于水头不同的电站，因蜗壳结构尺寸目前对混凝土蜗壳防渗问题的研究还不充

6、分，和承受内水压力的不同，有的通过计算配置限裂钢筋以上工程措施虽然在实际工程中均有运用，但其对即可满足限裂要求[2]。当配置限裂钢筋不能满足限裂缝开展的控制和受力特性的影响尚不明确，各措裂要求时，蜗壳内壁应增设防渗层，工程上一般的做施均有其自身的优越性和局限性，目前工程界对混法是内设钢衬防渗。内设钢衬防渗效果好，工程上运凝土蜗壳的防渗问题还没有形成完全统一的认识。用的案例很多，技术成熟。此外，工程上还采取提高本文将结合某水电站工程实际，研究普通强度混凝混凝土强度等级、在混凝土蜗壳一定范围内使用抗土加防渗钢

7、衬、高强混凝土、钢纤维混凝土、环氧砂收稿日期：2015-09-11;修回日期：2015-10-01基金项目：国家自然科学基金资助项目（51179141)作者简介:张志川（1990-)，男，江西宜春人，助理工程师，硕士，主要从事工程造价咨询方面的工作，（电话）13881964275(电子信箱）1344105126@qq.com。通讯作者:伍鹤皋（1964-)，男，江西宜丰人，教授，博士，主要从事地下工程与压力管道、水电站厂房结构方面的研究，（电话）13808691481(电子信箱）wbfl988@vip.s

8、ina.com。第12期张志川等河床式水电站混凝土蜗壳防渗措施研究129楽材料、预应力混凝土等措施对混凝土蜗壳开裂特表1材料力学参数Table1Mechanicalparametersofmaterials性和裂缝宽度的影响，综合考虑施工工艺、成本、耐久性和可靠性等因素，提出一两种更为合理有效的弹性模泊松重度/抗压强抗拉强材料觉/MPa比(kN•m~3)jt/MPa度/MPa防渗措施，供工程实际参考。普通钢筋2.06X1050