發(fā)布時間：2020-06-04 13:43

【摘要】：蝸殼是水電站廠房水輪發(fā)電機組中重要的引水部件,其結構形式的選擇十分重要。水頭在40m以上的水電站多采用金屬蝸殼,但對于作用水頭在40m到60m之間的中水頭大型水電站,蝸殼尺寸巨大,采用鋼制蝸殼經濟性較差,混凝土蝸殼仍是首選的結構型式。普通混凝土蝸殼一般采用梯形斷面,在復雜應力狀態(tài)下易產生應力集中現(xiàn)象,蝸殼的限裂和防滲是設計的難點。采用預應力錨索對混凝土蝸殼進行加固,可起到平衡拉應力,改善結構受力狀態(tài),優(yōu)化設計配筋的作用,是解決混凝土蝸殼限裂防滲的優(yōu)選方案。錨索的布置方案決定了預應力的加固效果,本文以某大尺度混凝土蝸殼結構為例,依據(jù)混凝土蝸殼各向高拉應力區(qū)的分布范圍和薄弱部位的受力特征提出了經濟有效的預應力錨索布置方案,可為后續(xù)類似工程的錨索布置提供有益的參考和借鑒。論文主要工作如下:(1)基于有限元分析軟件建立蝸殼單體計算模型,對比了7種工況下蝸殼整體及各典型斷面混凝土的受力特點,找出承載能力計算的控制工況,并初步了解蝸殼混凝土高拉應力區(qū)的分布部位。(2)在整個流道范圍內,對蝸殼混凝土高拉應力區(qū)各向應力的分布規(guī)律進行了分析,結果表明:蝸殼進口段側墻與頂板、底板相連的內側拐角區(qū)域內混凝土的徑向拉應力與主拉應力最大,左側直墻外側跨中豎向拉應力較大,水流向應力數(shù)值均較小。由此認為在蝸殼進口段頂板和底板靠近流道位置設置徑向(縱向)預應力錨索十分必要,水流向錨索可以取消布置。(3)通過4種錨索布置方案加固效果的對比,推薦了最佳布置方案,該方案在進口處蝸殼頂板和底板均設置了徑向錨索,徑向錨索的布置范圍覆蓋在0°包角斷面下游附近,同時側墻內外兩側均布置了豎向錨索。最終使蝸殼頂?shù)装迮c左側直墻連接處混凝土的主拉應力最大值由4.92MPa降至3.81MPa,大大降低了該部位混凝土實現(xiàn)限裂防滲要求的技術難度,同時左側直墻外側跨中混凝土的主拉應力最大值降至抗拉強度設計值之下,實現(xiàn)了混凝土的抗裂要求。(4)通過建立蝸殼單體結構的三維非線性有限元模型,考察了不同配筋方案下蝸殼混凝土應力及裂縫分布情況,并復核了鋼筋應力與裂縫寬度,同時進行了配筋優(yōu)化設計。結果表明:按照最優(yōu)錨索方案對混凝土蝸殼進行加固,能使結構在較低配筋率下滿足安全要求,同時鋼筋間距的增大保證了混凝土澆筑質量,節(jié)約了工程成本。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV332

【參考文獻】

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本文編號：2696473