文档介绍：第三节蜗壳一、金属蜗壳 1. 结构型式根据金属蜗壳外围混凝土结构的受力情况,可分为三种结构型式。(1 )外围混凝土结构不分担蜗壳内水压力。这种金属蜗壳顶面钢板与外围结构之间用弹性垫层隔开,如图 18-5 所示。这种结构型式为我国所普遍采用。外围混凝土结构不分担内水压力的金属蜗壳, 在尾水管锥管段钢衬安装和周围混凝土浇筑完成后, 安装座环及钢蜗壳, 在蜗壳上半部表面铺上弹性垫层, 然后浇筑蜗壳的外围混凝土。外围混凝土结构的体积大时应分层分块浇筑。金属蜗壳本身刚度不够时, 浇筑外围混凝土期间, 在蜗壳内应设撑架。外围混凝土浇筑完毕后, 通过水轮机座环上的预留孔或管道浇筑座环下未填实的部分。图 18-5 有弹性垫层的金属蜗壳在这种金属蜗壳中, 弹性垫层的作用是保证蜗壳在内水压力的作用下可自由变形, 不会将力传给外围结构。为了保证渗人垫层空隙的水能顺畅排出, 在垫层最低处应留有排水设施。此外, 还应注意在浇外围混凝土时, 或对蜗壳底部压浆充填孔隙时, 防止垫层空隙被水泥浆填实而失去弹性。弹性垫层通常用三毡四油构成, 或者用软木沥青构成。垫层的厚度应满足金属蜗壳自由变形的需要。某水电站厂房金属蜗壳的垫层为用锯末、麻刀和沥青做成的 5cm 厚、 50cm × 50cm 软木板, 板的曲面与蜗壳形状贴合。铺好软木板后, 再铺二毡三油, 这样最后完成的垫层厚度接近 6cm 。由此可见,弹性垫层对施工质量的要求很高,给施工带来不少麻烦。采用金属蜗壳与外围结构用垫层分开的这种结构型式时, 两者受力明确, 外围结构只承受本身自重和从上部传来的荷载。(2 )外围混凝土结构承担少部分蜗壳内水压力。采用这种结构型式的金属蜗壳,在蜗壳安装好之后, 采取措施临时封闭蜗壳的进出口, 向蜗壳内充水并加压到预定值, 然后浇外围混凝土, 3-7 天后卸除内压, 再浇筑蜗壳座环下未填实的部分, 施工结束时蜗壳与外围结构之间存在空隙,空隙的大小与预加压力有关。这种结构型式的金属蜗壳, 运行时, 蜗壳内水压力未达上述预加压力前, 蜗壳单独受力; 当内水压力增大, 蜗壳变形, 钢板与外围结构接触后, 蜗壳与外围结构共同承担增加的部分水压力。这种结构型式的金属蜗壳,施工时所施加的预压力大小视外围结构承担的能力而定。有的电站以正常运一行时蜗壳承受的最大静水压力为预压值, 这样蜗壳与外围结构共同承担水击部分的压力。采用这种结构方式不必设垫层,也不会出现垫层被水泥浆堵实的问题:运行中蜗壳与外围结构紧密接触共同受力时,蜗壳振动可以减轻。(3) 外围混凝土结构与蜗壳共同承担内水压力。图 18-6 所示为外围结构与蜗壳共同承担内水压力的金属蜗壳剖面图。外围结构要承担较大的内水压力, 在结构内配置了较多的钢筋,这时蜗壳本身承担的压力减小了,因而钢板的厚度可得以减小。图 18-6 外围混凝土结构与蜗壳共同承担内水压力的金属蜗壳剖面图以P 为蜗壳设计内水压强, D 为蜗壳进口直径, PD 值很大时,如由蜗壳承受全部内水压万, 要求的钢板厚度过大, 对钢板的质量要求高, 给钢板的弯卷和焊接也带来了很大困难, 这时采用蜗壳与外围结构共同承担内水压力, 可以减小板厚, 同时蜗壳与外围结构共同受力, 可以提高整体安全性。 2. 蜗壳外围结构设计(外围结构不承担内水压力) (1 )设计荷载和计算情况。外围结构的设计荷载有以下几