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习钢蜗制碲冶寿、水鼬
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水电站蜗壳联合承载结构内水压力
荷载分配规律的研究
啦阎建文
西安公路交通大学西安西安理大学西安
/文摘本文论述近几年来水电站蜗壳结构的发展趋向,简要介绍钢蜗壳与外
围混凝土联合承载结构的基本概念,并用三堆有限无法结合我国龙羊峡水电站、岩滩
水电站的厂房蜗壳结构,对联合承载时的内水压力荷载分配规律及其影响因素进行
初步探讨。
主题词钢蜗壳外围混凝土联合承载内水压力荷载分配规律
分类号.
水电站蜗壳结构的研究与发展
增加水轮机的单机出力是近代水轮机的主要发展趋向。:圮其是近年来,水轮机的单机
容量已由万发展到了万以上。单机容量的增加虽然降低了水轮机曲成本,但随
之引起了一系列问题。仅就高水头、大容量混流式水轮机蜗壳结构而言,其总重量达数百吨,
、制造、成型、安装等方面出现了一系列难
以解决的问题。
。这种联合承载结构可以充分发挥外
、改善蜗壳应力状态的目的,收到安全和经济的效果。因
此,联合承载结构是发展高水头、大容量混流式水轮机组蜗壳结构设计的一种新途径。
前苏联自年代就开始了对蜗壳联合承载结构的模型试验研究,结果表明:钢蜗壳与外
围泥凝土处于联合受力状态时,几乎完全消除了钢蜗壳上的弯矩及由此引起的弯曲应力,如当
钢蜗壳单独承受内水压力时其应力为,在钢蜗壳与外围混凝土之间设置软薄层时其
;联合承载结构不会因钢蜗壳钢板
的焊接不良而产生比较太的峰值应力,而单纯的钢结构因焊接不良会产生两倍于平均值的应
力增长,以致造成蜗壳结构发生破坏;由于钢板厚度的减薄使钢蜗壳在制造、成型、焊接、安装
等方面也容易多丁,质量也易于保证;联合承载结构的受力状态极为复杂,应力中最主要的是
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第期黄安录等水电站蜗壳联合承载结构内水压力荷载分配规律的研究
进口最大垂直割面上的环向应力,模型试验中钢材达到屈服的结果表明这种结构具有足够的
强度安全系数“一。
在我国,蜗壳联合承载结构的研究始于年代初期,先后完成了联合承载结构的平面及
整体光弹试验研究;西北水电勘测设计院结台龙羊峡水电站蜗壳结构进行了联合承载结构的
大比尺原材料模型试验研究;
房蜗壳结构进行了钢蜗壳与外转混凝土之问设置软垫层及不设软垫层两种方案的蜗壳结构位
移及应力分析”。现结合龙羊峡水电站厂房蜗壳结构将研究中的两个主要问题阐述如下:
钢蜗壳应力
在联合承载情况下,由于钢蜗壳与外围混凝土结构联合作用,蜗壳承受轴向及环向拉应
力,但其数值较小,晟大环向拉应力为.,最大轴向拉应力为.,和钢板的允许
应力相比其强度远远投有得到发挥。设置软垫层以后,在垫层范围内钢板应力明显增加,最大
环向拉应力为.,最大轴向拉应力为.。
蜗壳外围混凝士应力:
在联合承载情况下,蜗壳外围混凝土结构除了承受上部设备荷载外,还要分担一部