【摘要】：蜗壳是水电站厂房水轮发电机组中重要的引水部件,其结构形式的选择十分重要。水头在40m以上的水电站多采用金属蜗壳,但对于作用水头在40m到60m之间的中水头大型水电站,蜗壳尺寸巨大,采用钢制蜗壳经济性较差,混凝土蜗壳仍是首选的结构型式。普通混凝土蜗壳一般采用梯形断面,在复杂应力状态下易产生应力集中现象,蜗壳的限裂和防渗是设计的难点。采用预应力锚索对混凝土蜗壳进行加固,可起到平衡拉应力,改善结构受力状态,优化设计配筋的作用,是解决混凝土蜗壳限裂防渗的优选方案。锚索的布置方案决定了预应力的加固效果,本文以某大尺度混凝土蜗壳结构为例,依据混凝土蜗壳各向高拉应力区的分布范围和薄弱部位的受力特征提出了经济有效的预应力锚索布置方案,可为后续类似工程的锚索布置提供有益的参考和借鉴。论文主要工作如下:(1)基于有限元分析软件建立蜗壳单体计算模型,对比了7种工况下蜗壳整体及各典型断面混凝土的受力特点,找出承载能力计算的控制工况,并初步了解蜗壳混凝土高拉应力区的分布部位。(2)在整个流道范围内,对蜗壳混凝土高拉应力区各向应力的分布规律进行了分析,结果表明:蜗壳进口段侧墙与顶板、底板相连的内侧拐角区域内混凝土的径向拉应力与主拉应力最大,左侧直墙外侧跨中竖向拉应力较大,水流向应力数值均较小。由此认为在蜗壳进口段顶板和底板靠近流道位置设置径向(纵向)预应力锚索十分必要,水流向锚索可以取消布置。(3)通过4种锚索布置方案加固效果的对比,推荐了最佳布置方案,该方案在进口处蜗壳顶板和底板均设置了径向锚索,径向锚索的布置范围覆盖在0°包角断面下游附近,同时侧墙内外两侧均布置了竖向锚索。最终使蜗壳顶底板与左侧直墙连接处混凝土的主拉应力最大值由4.92MPa降至3.81MPa,大大降低了该部位混凝土实现限裂防渗要求的技术难度,同时左侧直墙外侧跨中混凝土的主拉应力最大值降至抗拉强度设计值之下,实现了混凝土的抗裂要求。(4)通过建立蜗壳单体结构的三维非线性有限元模型,考察了不同配筋方案下蜗壳混凝土应力及裂缝分布情况,并复核了钢筋应力与裂缝宽度,同时进行了配筋优化设计。结果表明:按照最优锚索方案对混凝土蜗壳进行加固,能使结构在较低配筋率下满足安全要求,同时钢筋间距的增大保证了混凝土浇筑质量,节约了工程成本。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV332
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 颜亮亮;;谈谈水电水利工程中预应力混凝土施工[J];科技展望;2015年15期
2 贺源;孙德港;翟黎明;王正伟;;直埋蜗壳钢衬厚度减薄研究[J];水力发电学报;2015年03期
3 邵年;刘惟;;一种改进的混凝土蜗壳结构平面框架分析法[J];人民长江;2014年19期
4 周晓丽;曹双利;;谈我国水电的可持续发展[J];云南水力发电;2012年05期
5 吕克志;吕克金;;温度作用下蜗壳外围混凝土裂缝稳定性分析[J];水利与建筑工程学报;2012年01期
6 邹波;张丽;徐亚丰;;轴压比对碳纤维钢骨—钢管混凝土柱影响分析[J];山西建筑;2010年36期
7 李晓惠;;水轮发电机组蜗壳现场安装施工焊接技术概述[J];大众科技;2010年12期
8 巢斯;王磊;;筏板抗冲切有限元分析及计算方法研究[J];结构工程师;2010年01期
9 付永强;张小水;胡成;;预应力混凝土结构施加预应力的Ansys模拟[J];工程与建设;2008年06期
10 石广斌;牛天武;付倩;;苏只水电站工程1号机蜗壳顶板裂缝处理及分析[J];西北水电;2008年02期
相关博士学位论文 前1条
1 张存慧;大型水电站厂房及蜗壳结构静动力分析[D];大连理工大学;2010年
相关硕士学位论文 前2条
1 刘振平;基于ANSYS的预应力混凝土和钢筋混凝土梁的非线性数值模拟[D];新疆农业大学;2007年
2 肖阳;水电站蜗壳结构非线性分析与设计优化[D];大连理工大学;2004年
，
本文编号：
2696473
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2696473.html
