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《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_李胜军》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷水利水电技术年第期高水头抽水蓄能电站蜗壳混凝土与钢衬乡夕花开联合作用应刃析方法究李胜军李振富王日宣,,天津大学天津市摘要】为了增加机组基础的刚度、改善机组运行的穗定性,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,,景运用三维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,
2、,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关键词蜗壳联合承载充水预压简化方法仿真方法,,于预压水头时内水压力由钢蜗壳单独承担当工作水前言,,头超过预压水头后钢蜗壳和外围混凝土接触上超出充水预压蜗壳即钢蜗壳在充水预压状态下浇筑外的内水压力由钢蜗壳和外围混凝土共同承担,围混凝土形成的联合承载结构是抽水蓄能电站和大这种结构型式的蜗壳主要优点有能够改善钢蜗中型常规水电站广泛采用的一种蜗壳结构型式欧美壳及外围混凝土的应力状态,使其分布比较均匀电站等国家的高水头、大容量可逆式抽水蓄能机组,以及大运行时,钢
3、蜗壳能紧贴外围混凝土,使座环、蜗壳与大,、、,,中型常规机组多采用充水预压蜗壳如大古力古里体积混凝土合成整体增加了机组的刚性能避免钢蜗伊泰普等水电站我国已建的水电站蜗壳,大多是钢蜗壳在机组运行时承受动水压力的交变荷载和由此产生,也壳上半圆范围内加弹性垫层的钢衬钢筋混凝土结构的变形增加了其抗疲劳性能可以依靠外围混凝土近些年来,随着抽水蓄能电站的建设和单机容量的加减少蜗壳及座环的扭转变形这些都能减少机组振动大,开始采用充水预压结构型式的蜗壳,如潘家口水电和变形,增加机组运行的稳定性这也是抽水蓄能机组站的抽水蓄能机组、广州抽水蓄能电站、十三陵抽水蓄和大型常规机组广泛采用这种蜗壳结构型式的主
4、要原能电站、天荒坪抽水蓄能电站及二滩水电站等随着更因多大容量、高水头常规电站和大容量抽水蓄能电站的,蜗壳联合承载结构的三维有限元应力分析建设充水预压蜗壳将在我国有更多应用的趋势,方法采用充水预压结构型式的蜗壳在浇筑蜗壳外围,蜗壳联合承载结构的简化分析方法混凝土之前首先是要施加高于设计水头的内水压力,进行蜗壳水压试验之后在钢蜗壳保持一定内水压力利用三维线弹性有限元法进行蜗壳联合承载结构,的情况下通常小于正常工作水头再浇筑外围混凝的应力分析时应该按照其实际施工和运行的全部过土,在混凝土的凝固过程中保持这一压力由于充水预程进行模拟,但是这样做将会大大增加问题的难度和压,钢蜗壳发生
5、了弹性膨胀,待混凝土凝固后,蜗壳卸复杂性因此我们在广州抽水蓄能电站一期工程蜗壳,,,压钢蜗壳则恢复到初始形状这样就在钢蜗壳与外联合承载结构和十三陵抽水蓄能电站的蜗壳联合承,围混凝土之间产生了预压缝隙当电站的工作水头小载结构的研究中作了如下简化计算时只考虑超出预,压水头的那部分水压力在研究高出预压水头的那部在进行广州抽水蓄能电站二期工程蜗壳联合承载,,分水压力作用下钢蜗壳和外围棍凝土联合承载时忽结构的三维有限元分析时除了按前述简化分析方法,,略由预压水头产尘的钢蜗壳变形的影啊从而简化了进行计算外还按照充水预压蜗壳的实际施工和运行计算分析的全过程近年来我国某些大型常规水电站过程进行
6、了仿真模拟计算,,也开始采用这种蜗壳联合承载结构型式在对三峡水计算取一个机组段进行其蜗壳平面布置如图、二,,电站的蜗壳结构型式的论证滩水电站蜗壳联合承所示施工时在预压水头的作用下钢蜗壳沿’,二口,载结构研究中也都作了类似的简化半径增大的方向产生相应的变形个典型断面蜗壳联合承载结构的仿真分析方法、、、的变形情况如图所示基于前述简化的应力分析研究结果与实际应力状态到底有多大误差,能否满足工程设计的要求,是许多学者与工程师们所关心的通常称按照蜗壳充水预压的实际施工和运行的全过程进行的三维有限尼分析为仿真计算其计算分析步骤为
7、第一步,首先按三维有限元法计算施工预压期的钢蜗壳的变形情况,其混凝土结构与钢蜗壳的支撑约束均按照实际施工进行模,,拟求出预压变形后的蜗壳形状第二步在进行运行期的有限元分析时,按照实际水压进行当水失超过预,,压水头后钢蜗壳和外围混凝土紧密接触一二者同时承受内水压力荷载,钢蜗壳的形状为预压变形后的实际图蜗壳平面形状从图可见,施工时蜗壳底部需要固定支撑,受其,约束影响施工期形成的预压缝隙在空间
