金属蜗壳不同断面型式充水保压状态下的受力特性分析

水轮机金属蜗壳设计中不同断面结构型式的选择,会在一定程度上影响结构的受力特性和厂房布置尺寸。为分析金属蜗壳不同断面型式结构受力特性,对非圆形的三心圆蜗壳断面与圆形蜗壳断面结构在充水保压阶段进行了有限元数值计算。研究结果表明:相比于圆形断面蜗壳结构,三心圆蜗壳在充水保压时蜗壳直管段会发生较大的水平偏转位移,座环整体在水平向的变位也相对更大,对钢蜗壳整体的变形控制要求更高;而钢蜗壳断面内环向应力数值略有减小,但整体应力水平变化不大。因此,从水压试验和保压阶段蜗壳与座环结构的变形控制角度来看,在高水头充水保压蜗壳结构中采用非圆形断面蜗壳结构是不合适的。建议今后在金属蜗壳结构设计和埋设方式选择时,应该充分重视不同蜗壳断面结构型式对结构受力特性的影响,确保水电工程的顺利建设和安全运行。     

地下厂房机墩振幅计算的数值模型取值范围

为了分析地下厂房围岩边界条件对机墩动力特性的影响以及不同数值模型取值范围对机墩振幅计算结果的影响,结合某水电站地下厂房实际情况,建立了三维有限元数值模型。计算结果表明:厂房边界弹性支撑的增强有助于机墩、风罩的抗振,风罩壁厚的增加对增强机墩、风罩抗振能力效果不明显;采用动力谐响应分析方法计算机墩振幅时,数值模型的取值范围对振幅计算结果有较大影响;计算机墩振幅时,建议采用厂房整体模型,但现行规范中推荐的机组振动荷载需进一步论证确定。     

水电站蜗壳结构模型试验和原型观测的发展现状

鉴于模型试验和原型观测在水电站蜗壳结构研究中无可替代的作用,分别系统回顾了蜗壳结构模型试验和原型观测的发展历史,结合发展现状指出:当前垫层蜗壳结构模型试验研究有待进一步深入,将结构动力试验技术用于研究蜗壳结构的动力特性将是未来蜗壳结构模型试验的重要发展方向;我国已有的大量蜗壳结构原型监测资料多数未见公开,将监测资料与计...     

某水电站地面明钢管自振特性与减振研究

结合某水电站地面明钢管实际工程,采用有限单元法研究了管内脉动压力作用下明钢管斜直段后段采用垫层管形式对钢管振动的影响。结果表明:采用垫层管形式可分散明钢管低频段的各阶自振频率,并使铅直向与上下游方向上具有较高有效模态质量的自振频率得到提高。垫层管形式对低频脉动下明钢管斜直段具有明显的减振效果,但不利于高频脉动下的钢管抗振;在低频脉动压力作用下通过减小垫层管垫层包角到一定值可以进一步提高减振效果。     

日照温差影响下明钢管支座受力特性研究

为研究日照温差对明钢管支座横向反力的作用,在对有限元方法和结构力学方法进行比较的基础上,利用有限元软件建模,探讨了考虑支座摩擦因素情况下支座反力与钢管横向变位的分布规律,并重点研究了支座侧向挡板缝隙值对支座反力的影响。研究结果表明,受钢管两侧不均匀温差影响,钢管不仅在水平面内受弯,且在圆管截面内绕管轴线扭转,造成支座两侧受力分布不均;钢管与支座之间的摩擦力能显著减小钢管横向变位,其影响随温差的增加逐渐增大;在摩擦系数一定时,温差越大对支座处钢管横向变位的影响越大;侧向挡板缝隙的存在可以显著降低支座反力,同时也能减轻支座反力分布的不均衡程度。     

大型水电站不同埋设方式蜗壳结构分析

随着水电站单机容量越来越大,蜗壳结构面临许多新的技术问题.为分析不同埋设方式对蜗壳结构的影响.本文借助ABAQUS软件.以我国第二大水电工程溪洛渡水电站为工程背景,对该电站蜗壳可能采用的三种结构型式进行了三维非线性有限元静力计算,并探讨了直埋蜗壳钢板减薄的可行性.研究结果表明,为了避免结构裂缝宽度和范围的扩展及机墩的非均匀上移,充水保压蜗壳是最优选择.但该方案存在座环相对径向变形较大的问题,直埋蜗壳钢板减薄后机墩上抬位移的增加值得重视.因此,从结构受力的角度认为三种方案都是成立的,但是蜗壳埋设方式的选择与厂房布置、工程投资、施工工艺难易程度和工程工期等因素都有直接关系,应该综合考虑.     

钢岔管与外包钢筋混凝土联合承载三维非线性分

 针对一些高水头电站中镇墩混凝土开裂比较严重的情况，结合某水电站的工程实际，采用ANSYS程序中的钢筋混凝土非线性计算模块，对钢岔管和外包镇墩混凝土结构进行了三维非线性有限元计算。通过2种控制工况的计算分析和明钢岔管应力的比较，认为：在镇墩混凝土中布置适当的受力钢筋，考虑镇墩钢筋混凝土与钢岔管联合承载，按钢衬钢筋混凝土分岔管的形式进行设计，不仅可以减小钢岔管管壁厚度和加强梁尺寸，达到简化岔管制造工艺和降低工程造价的目的，而且可以提高镇墩的整体性，避免由于高内水压力造成的镇墩混凝土严重开裂现象，保证钢岔管和镇墩混凝土的长期安全运行。因此，外包钢筋混凝土的分岔管是一种比较有发展前途的岔管结构型式。     

内加强月牙肋钢岔管新型结构

 内加强月牙肋钢岔管具有水头损失小、受力比较均匀、外部无明显突出构造物、洞室开 挖断面较小等优点,因此广泛应用于地下埋藏式压力管道。但布置在地面上的明式月牙肋钢 岔管尚不多见,特别是当钢岔管承受的水头和直径较大时。以某水电工程钢岔管为例,以 满足结构受力和水力条件为前提,优化岔管体形,然后按照钢衬钢筋混凝土岔管结构进行了有 限元计算,得到了一些有益的结论。     

蜗壳结构形式与新施工工艺研究

对某水电站水轮机蜗壳三种结构形式的静力分析表明．充水保压蜗壳具有混凝土内应力均匀、拉应力值较小等优点，有利于机组的安全稳定运行。提出了一种新的保温浇筑混凝土的施工工艺，该工艺可以和充水保压蜗壳一样在钢蜗壳周围产生预留缝隙，达到减小混凝土应力的效果。通过与充水保压方案相比较，探索了保温浇筑混凝土施工工艺的可行性。     

坝后背管外包混凝土厚度研究

采用平面非线性有限元法对某水电站下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行了分析，计算中考虑混凝土开裂和地震作用的影响。研究了5种外包混凝土厚度0.5、0.8、1.2、1.5和2.0m的坝后背管在内水压力和地震作用下的承载规律，分析了外包混凝土厚度对管道的动、静力承载性能的影响。结果表明，设计内水压力作用下，外包混凝土厚度较小时，管坝接缝面附近的局部坝体开裂，并使管道钢材应力提高，但其材料强度和变形仍能满足规范要求。地震作用分析表明，外包混凝土越厚，坝后背管结构的基频值越高；但厚度越大，管道钢材动应力值也越大，说明采用较小的外包混凝土厚度有利于减小钢材的动应力。因此，在满足施工要求和安全的前提下，建议在坝后背管设计中采用厚度较薄的外包混凝土。