蒙江双河口电站蜗壳外围混凝土结构配筋计算

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1、水利技术监督2014年第2期蒙江双河口电站蜗壳外围混凝土结构配筋计算肖潇(贵州省水利投资(集团)有限责任公司，贵州贵阳550002)【摘要】由于蜗壳外围混凝土配筋合理性直接关系到蜗壳乃至整个水电站的安全经济运行，笔者在分析现有计算方法和理论的基础上，总结多年蜗壳设计与计算经验，就蜗壳外围混凝土结构配筋计算与施工中常见的问题，比如剪切变形、柔性段取值、配筋选型等方面进行了探讨分析，并将其应用于双河口水电站蜗壳计算中，取得了较好的设计成果。【关键词】电站；蒙江双河口电站；蜗壳外围混凝土结构；配筋计算[DOI编码】10．3969／j．issn．1008—13

2、05．2014．02．017【中图分类号】TV332【文献标识码】B【文章编号】1008—1305(2014)02—0047—03蜗壳是水电站重要的过流部件，将压力水流较口处=00的最大截面，如图1所示1-1截面口。均匀的引向水轮机，完成水势能向机械能的转换。沿径向切取的计算截面如图2所示。r形刚架下端在此过程中，蜗壳主要承受压力水流的拉应力。为固结于弹性垫层底部的边墙上，内端可视为铰支于保证水力发电安全，中、高水头电站一般采用金属水轮机座环上。考虑结点刚性和剪切变形的影响，蜗壳，外包钢筋混凝土“卅。由于金属蜗壳是薄壁计算简图如图3所示。图中顶板和边墙

3、的柔性段长结构，不适宜承受外压。为此需采取一定的结构措度L、H取杆件的净跨长度，刚性段长度L1、H取施，使外压全部由蜗壳的外围结构承担，即蜗壳外结点宽度之半。围混凝土结构配筋计算。由于蜗壳外围混凝土配筋合理性直接关系到蜗壳乃至整个水电站的安全经济运行，故在《水电站厂房设计规范》等标准中均有所提及。但是在实际应用中，由于机组参数、厂房结构等情况的不同，蜗壳外围混凝土结构配筋计算仍存在一定的差异性。笔者在参考《水电站厂房设计规范》等的基础l一^日-J上，结合多年水电站厂房设计经验，以双河口水电l·-I站蜗壳外围混凝土结构配筋设计为例，探讨配筋计算与配筋施工

4、中易被忽略的问题和解决方法，这不仅为水电站蜗壳设计与计算提供有益的参考依据，也为电站厂房施工与改造提供了理论依据，具有重弹要的学术价值和实用价值。1金属蜗壳外围钢筋混凝土结构配筋计算1．1计算截面的选取与计算简图图2采用圆筒式机墩时，计算截面一般只取蜗壳进作者简介：肖潇(198o年一)，男，工程师。·47·水利技术监督2014年第2期2常见问题分析与改进一般情况下，即三较小时为计算方便可直接按照上述步骤进行计算，其结果基本能满足工程精度要求。但是，当比值较大时，依据材料力学理论，由剪切力引发的杆件变形较大，对杆件内部受力情况有较大的影响。在此情况下，应

5、考虑杆件图3剪切变形以及杆件变形对厚壁与杆件结点处的刚1．2计算原则和基本假定性影响，一般认为，剪切变形的临界条件为：(1)蜗壳的外围结构不承受内水压力。机墩h／L>l／5。以及水轮机层传来的全部垂直外荷载由外围结构承受。(2)外围结构是一空间整体结构，但简化为平面问题考虑，即在边墙中心周长上沿径向切取单位宽度，形成一等截面r形刚架，不考虑各r形刚架之间的约束作用；另外，考虑到外围结构的一、二期混凝土之间容易形成冷缝，为偏安全，r形刚架的截面厚度只考虑二期混凝土的厚度。(3)不计算环向应力，但蜗壳外围结构实际上起整体受力作用，因此，环向应配置足够的构造

6、钢筋。(4)机墩传来的荷载不再考虑动力系数。(5)不考虑温度应力。(6)蜗壳外围结构的混凝土允许开裂，但应限制裂缝开展宽度。，』iJ，1．3作用于蜗壳外围结构的荷载及其计算外围结构上的荷载及其组合与机墩的型式和布置有关。当外围结构承受机墩传来的荷载时，以图4正常运行情况为外围结构的设计情况，这时荷载基通常认为：外围结构顶板和边墙的长度可由柔本组合有机墩传来的荷载及外围结构自重，当机墩性段长度和刚性段长度两部分组成，如图3所示。荷载不传到外围结构上时，以检修情况为设计情在实际计算中，顶板和边墙长度较为明确，但是柔况，这时荷载基本组合中有水轮机层的均布设计

7、活性段长度、刚性段长度却较含糊，相应说法较多，荷载及外围结构自重。笔者认为顶板和边墙的柔性段长度L、H的值可取1．4内力计算为杆件的净跨长度，而刚性段长度Ll、Hl可取为考虑剪切变形和结点刚性影响时，必须在杆件结点宽度之一半。另外，当边墙比项板厚很多时，形常数和载常数计算中计入剪切变形和结点刚度即边墙刚度比顶板刚度大6"8倍时，沿径向切取的影响。现以正常运行情况(采用圆筒式机墩)计单宽项板可按一端铰支于水轮机座环(图3中的A算如下。端)，另一端固结于边墙的梁计算(图3中的B端)，(1)计算简图及作用荷载如图4所示。图中此时，边墙可不计算。Ab、bC为柔

8、性段杆件，bB、Bb为刚性段杆件。由于蜗壳实际上是一空间整体结构，结构几何(2)载常数计算。在