水輪機(jī)鋼蝸殼及引水鋼管墊層施工法受力解析.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在能源需求急劇增長(zhǎng)的同時(shí)人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，而水力發(fā)電作為一種可再生的潔凈能源越來(lái)越得到重視，已經(jīng)成為我國(guó)電力工業(yè)的一大支柱。而近年來(lái)水電機(jī)組的裝機(jī)容量和引用水頭的大幅提高對(duì)鋼蝸殼和壓力鋼管的結(jié)構(gòu)又提出了新的要求，其直徑越來(lái)越大，所以如何改善壓力鋼管和鋼蝸殼周圍混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，提高其抗裂性能成為研究的重點(diǎn)。
　　 目前對(duì)蝸殼和壓力鋼管的施工方法主要有三種，分別為完全聯(lián)合承載法、充水預(yù)壓法以及墊

2、層法，但第一種方法外圍混凝土的受力較大，第二種方法造價(jià)較高，所以目前應(yīng)用最廣泛的是墊層法。對(duì)于墊層法的研究主要有兩種方法，一種是數(shù)值模擬方法，在這一方面已經(jīng)有很多人做出了研究，但是對(duì)數(shù)值結(jié)果的可靠性沒(méi)有綜合的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；另一種就是解析法，就是應(yīng)用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及變形相容原理，再加上一些假定條件，推導(dǎo)出了能夠計(jì)算墊層法施工條件下鋼管和蝸殼的應(yīng)力應(yīng)變的解析公式，從而得出墊層鋼管及蝸殼的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)與墊層參數(shù)選取的關(guān)系。本篇論文采用第三種

3、方法的思路推導(dǎo)出了一套完整的解析計(jì)算公式，可以計(jì)算在設(shè)置任意墊層彈模和墊層厚度的情況下蝸殼和鋼管各個(gè)位置的位移、應(yīng)力等變量；在不同的墊層厚度下計(jì)算不同范圍的包角，觀察其關(guān)鍵部位的應(yīng)力及位移的變化規(guī)律，觀察內(nèi)水壓力傳遞比；研究在相同的條件下墊層包角的變化對(duì)外包混凝土中應(yīng)力位移的影響，確定最佳的包角范圍。
　　 最后，運(yùn)用ABAQUS有限元軟件，建立模型進(jìn)行數(shù)值模擬，將邊界條件和計(jì)算參數(shù)一致的數(shù)值模擬結(jié)果與解析解的結(jié)果進(jìn)行比較，通過(guò)