第十二章水電站廠房構(gòu)造分析浙江水利水電?？茖W(xué)校2007年7月第一節(jié)水電站廠房的構(gòu)造特點(diǎn)水電站廠房的構(gòu)造組成及作用浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz一、水電站廠房的構(gòu)造組成及作用(一)上部構(gòu)造1、屋頂(1)屋面板：隔熱、遮陽、避風(fēng)雨；預(yù)制鋼筋混凝土大型屋面板+隔熱層+防水層+維護(hù)層(2)屋架或屋面大梁。2、排架柱(構(gòu)架)接受屋架或屋面大梁、吊車梁、外墻傳來的荷載和排架柱自重，并將它們傳給廠房下部構(gòu)造的大體積混凝土。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz3、吊車梁接受吊車荷載〔包括起吊部件在廠房內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)時的挪動集中垂直荷載〕，以及吊車在起重部件時，啟動或制動時產(chǎn)生的縱、橫向程度荷載，并將它們傳給排架柱。4、發(fā)電機(jī)層和安裝間樓板 發(fā)電機(jī)層樓板接受著自重、機(jī)電設(shè)備靜荷載和人的活荷載，傳給梁并部分傳到廠房下部構(gòu)造的發(fā)電機(jī)機(jī)座和水輪機(jī)層的排架柱。安裝間樓板接受自重、檢修或安裝時機(jī)組荷載和活荷載，傳到根底。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz5、圍護(hù)構(gòu)造外墻。接受風(fēng)荷載，并將它傳給排架柱或壁柱?？癸L(fēng)柱。接受廠房兩端山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它傳給屋架或屋面大梁和根底或廠房下部構(gòu)造的大體積混凝土塊體。圈梁和連系梁。接受梁上磚墻傳下的荷載和自重，并傳給排架柱或壁柱。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz1、發(fā)電機(jī)機(jī)墩接受從發(fā)電機(jī)層樓板傳來的荷載和水輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備分量、水輪機(jī)軸向水壓力和機(jī)墩自重，并將它們傳給座環(huán)和蝸殼外圍混凝土。 2、蝸殼和水輪機(jī)座環(huán)〔固定導(dǎo)葉〕將機(jī)墩傳下來的荷載經(jīng)過座環(huán)傳到尾水管上，另外水輪機(jī)層的設(shè)備分量和活荷載經(jīng)過蝸殼頂板也傳到尾水管。3、尾水管接受水輪機(jī)座環(huán)和蝸殼頂板傳來的荷載，經(jīng)尾水管框架〔尾水管頂板、閘墩、邊墩和底板構(gòu)成的〕構(gòu)造再傳到根底上。(二)、下部構(gòu)造浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz二、廠房的受力和傳力系統(tǒng)(一)廠房主要荷載廠房構(gòu)造自重，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)水重；廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備自重，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時的動荷載；靜水壓力：尾水壓力，基底揚(yáng)壓力，壓力水管、蝸殼及尾水管內(nèi)的水壓力，永久縫內(nèi)的水壓力，河床式廠房上游水壓力；廠房周圍的土壓力；活荷載：吊車運(yùn)輸荷載，人群荷載及運(yùn)輸工具荷載；溫度荷載；⑦風(fēng)荷載；雪荷載；⑧嚴(yán)寒地域的冰壓力；地震力。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(二)廠房的傳力系統(tǒng)浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz三、廠房混凝土澆筑的分期和分塊浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz1.廠房混凝土澆筑的分期分期目的：機(jī)組到貨普通均遲于土建施工期，為了順應(yīng)機(jī)組安裝要求，混凝土需求分期澆筑，稱為一期和二期混凝土。一期混凝土：底板、尾水管、尾水閘墩、尾程度臺、混凝土蝸殼外的混凝土、上下游邊墻、廠房構(gòu)架、吊車梁、部分樓板等，在施工時先期澆筑，以便利用吊車進(jìn)展機(jī)組安裝。二期混凝土：等到機(jī)組和有關(guān)設(shè)備到貨后、尾水管圓錐鋼板內(nèi)襯和金屬蝸殼安裝終了后，再進(jìn)展?jié)仓?。二期混凝土包括金屬蝸殼外的部分混凝土、尾水管直錐段外包混凝土、機(jī)座、發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外壁、部分樓層的樓板。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2．混凝土澆筑分層、分塊水電站廠房水下部分的混凝土屬于大體積塊體混凝土。其特點(diǎn)是現(xiàn)場澆筑量大，構(gòu)造幾何外形復(fù)雜，根底高差大，對裂痕要求嚴(yán)厲。由于受混凝土澆筑才干的限制和為了順應(yīng)廠房外形的變化，每期混凝土要分層分塊澆筑?；炷翝仓謱?、分塊是為了便于施工和保證工程質(zhì)量。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz四、廠房構(gòu)造的分縫和止水浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz1．分縫(1)沉降伸縮縫——為防止廠房地基不均勻沉陷，減小下部構(gòu)造受根底約束產(chǎn)生的溫度和干縮應(yīng)力，沿廠房長度方向設(shè)置的伸縮縫和沉降縫(永久縫)。特點(diǎn)：普通都是貫穿至地基，只在地基相當(dāng)好時，伸縮縫才僅設(shè)在水上部分，但也需每隔數(shù)道伸縮縫設(shè)一道貫穿地基的沉降伸縮縫。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(2〕施工縫——根據(jù)施工條件設(shè)置的混凝土澆筑縫(暫時縫)。巖基上大型廠房通常一臺機(jī)組段設(shè)一永久縫，中小型水電站可增至2～3臺機(jī)組設(shè)一條永久縫。在安裝間與主機(jī)房之間、主副廠房高低跨分界處，由于荷載懸殊，需設(shè)沉降縫。壩后式廠房的廠壩之間常沿整個廠房的上游外側(cè)設(shè)一條貫穿地基的縱縫。永久縫的寬度普通為1~2cm，軟基上可寬一些，但不超越6cm。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2．止水廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水資料，以防止在施工或運(yùn)轉(zhuǎn)中被泥沙或雜物填死和風(fēng)雨對廠房內(nèi)部的侵襲。廠房水下部的永久縫應(yīng)設(shè)置止水，以防止沿縫隙的滲漏，重要部位設(shè)兩道止水，中間設(shè)瀝青井。止水布置主要取決于廠房類型、構(gòu)造特點(diǎn)、地基特性等，應(yīng)采用可靠、耐久而經(jīng)濟(jì)的止水型式。 浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz第二節(jié)廠房整體穩(wěn)定及地基應(yīng)力廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算的內(nèi)容普通包括沿地基面的抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定和廠基面垂直正應(yīng)力計(jì)算。廠房在運(yùn)轉(zhuǎn)、施工和檢修期間，在抗滑、抗傾與抗浮方面必需有足夠的平安系數(shù)，以保證廠房的整體穩(wěn)定性。廠房地基應(yīng)力必需滿足承載才干的要求，不允許發(fā)生有害的不均勻沉陷。河床式廠房本身是擋水建筑物，廠房地基內(nèi)部存在脆弱層面時，還應(yīng)進(jìn)展深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz河床式廠房直接接受上游水壓力，在確定地下輪廓線、校核整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力時，根本原那么與混凝土重力壩及水閘類似。但因廠房機(jī)電設(shè)備多，構(gòu)造外形復(fù)雜，故必需以兩個永久縫之間或一個機(jī)組段長度為計(jì)算單元，進(jìn)展穩(wěn)定分析和地基應(yīng)力計(jì)算時，不能取單寬進(jìn)展計(jì)算。廠房有大量的二期混凝土，并能夠有分期安裝問題，故在機(jī)組安裝前后荷載變化較大，確定荷載與荷載組合時也有其特點(diǎn)。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz一、荷載及其組合(一)荷載1．根本荷載：〔1〕廠房構(gòu)造及永久設(shè)備自重；〔2〕回填土石重；〔3〕正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的靜水壓力；〔4〕相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的揚(yáng)壓力；〔5〕相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位情況下的浪壓力；〔6〕淤沙壓力；土壓力；冰壓力；〔7〕其它出現(xiàn)時機(jī)較多的荷載。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2．特殊荷載：〔1〕校核洪水位或檢修水位情況下的靜水壓力；〔2〕相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的揚(yáng)壓力；〔3〕相應(yīng)于校核洪水位或檢修水位情況下的浪壓力；〔4〕地震力；〔5〕其它出現(xiàn)時機(jī)較少的荷載。注：作用在廠房上的靜水壓力應(yīng)根據(jù)廠房在不同的運(yùn)轉(zhuǎn)工況下的上、下游水位確定。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(二)、荷載組合注：表中a適用于河床廠房，b適用于壩后和引水廠房。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz廠房整體穩(wěn)定分析的荷載組合可按上頁表采用。廠房穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算要思索廠房施工、運(yùn)轉(zhuǎn)和擴(kuò)展檢修期的各種不利情況。1．正常運(yùn)轉(zhuǎn)對河床廠房來說，a1組合情況下廠房接受的水頭最大；a2組合情況下?lián)P壓力最大，對穩(wěn)定不利。對壩后式廠房和引水式廠房來說，引起穩(wěn)定問題的程度荷載為下游水壓力，因此正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況中取下游設(shè)計(jì)洪水位進(jìn)展組合。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2．機(jī)組檢修河床式廠房機(jī)組檢修情況下機(jī)組設(shè)備重不思索，廠房接受的水頭大，而廠房的分量輕，只需構(gòu)造自重和水重，對穩(wěn)定不利。3．機(jī)組未安裝廠房施工普通是先完成一期混凝土澆筑和上部構(gòu)造，以后順序逐臺安裝機(jī)組并澆筑二期混凝土，機(jī)組安裝周期較長，如機(jī)組是分期安裝的，廠房的施工安裝或更長，所以要進(jìn)展機(jī)組未安裝時的穩(wěn)定計(jì)算。在這種計(jì)算情況中，二期混凝土和設(shè)備重不計(jì)，廠房分量最輕，而廠房曾經(jīng)接受水壓，對抗滑和抗浮不利。4．廠房根底設(shè)有排水孔時，特殊組合中還要思索排水失效的情況。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz二、計(jì)算方法和要求廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算應(yīng)以中間機(jī)組段、邊機(jī)組段和安裝間段作為一個獨(dú)立的整體，按荷載組合分別進(jìn)展。邊機(jī)組段和安裝間段，除上下游水壓力作用外，還能夠受側(cè)向水壓力的作用，所以必需核算雙向水壓力作用下的整體穩(wěn)定性和地基應(yīng)力。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(一)抗滑穩(wěn)定計(jì)算廠房抗滑穩(wěn)定性可按抗剪斷強(qiáng)度公式或抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算1．抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式式中K'——按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)；f'，C'——滑動面的抗剪斷摩擦系數(shù)及抗剪斷粘結(jié)力；A——根底面受壓部分的計(jì)算面積；∑W——全部荷載對滑動面的法向分力〔含揚(yáng)壓力〕;∑P——全部荷載對滑動面的切向分力〔含揚(yáng)壓力〕。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2．抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式式中K——按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)；f——滑動面的抗剪摩擦系數(shù)。巖基廠房整體抗滑穩(wěn)定的平安系數(shù)不分等級，按表選用。抗滑穩(wěn)定

安全系數(shù)荷載組合基本組合特殊組合無地震有地震K1.101.051.00K′3.002.502.30浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(二)抗浮穩(wěn)定性計(jì)算廠房抗浮穩(wěn)定性可按下式計(jì)算

式中Kf——抗浮穩(wěn)定平安系數(shù)；∑W——機(jī)組段的全部分量，kN；U——作用于機(jī)組段的揚(yáng)壓力總和，kN。根據(jù)<水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范>，抗浮穩(wěn)定平安系數(shù)Kf在任何計(jì)算情況下不得小于1.1。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(三)地基應(yīng)力計(jì)算1．計(jì)算方法廠房地基面上的法向應(yīng)力，可按下式計(jì)算

式中σ——廠基面垂直正應(yīng)力，kPa；∑W——全部荷載在廠基面上的法向分力總和，kN；∑Mx，∑My——對計(jì)算截面形心軸x、y的力矩總和，kN.m；x、y——計(jì)算截面上恣意點(diǎn)至形心軸的間隔，m；Jx，Jy——計(jì)算截面對形心軸x、y軸的慣性矩，m4；A——廠基面計(jì)算截面積，m2。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2．計(jì)算要求廠房地基面上接受的最大垂直正應(yīng)力，不論是何種型式的廠房，在任何情況下均不應(yīng)超越地基允許承載力，在地震情況下地基允許承載力可適當(dāng)提高。廠房地基面上接受的最小垂直正應(yīng)力(計(jì)入揚(yáng)壓力)應(yīng)滿足以下條件：對于河床式廠房，除地震情況外都應(yīng)大于零，在地震情況允許出現(xiàn)不大于0.1MPa的拉應(yīng)力。對于壩后式和引水式廠房，正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，普通應(yīng)大于零；機(jī)組檢修、機(jī)組未安裝及非常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，允許出現(xiàn)不大于0.1~0.2MPa的部分拉應(yīng)力。地震情況下，如出現(xiàn)大于0.2MPa的拉應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)展專門論證。廠房整體穩(wěn)定和地基應(yīng)力計(jì)算不滿足要求時，應(yīng)在廠房地基中采取防滲和排水措施。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz第二節(jié)發(fā)電機(jī)支承構(gòu)造一、發(fā)電機(jī)支承構(gòu)造立式水輪發(fā)電機(jī)的支承構(gòu)造是機(jī)墩(機(jī)座)，接受著宏大的靜、動荷載，必需具有足夠的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。本節(jié)主要引見圓筒式機(jī)墩。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz發(fā)電機(jī)層樓板與圓筒式機(jī)墩或風(fēng)罩的銜接方式：整體式。其抗扭、抗程度推力的剛度較高，受力情況較好，是運(yùn)用最多的一種型式。但這種型式會因混凝土的收縮及機(jī)墩的振動而使樓板發(fā)生裂痕。簡支式。有利于采用預(yù)制構(gòu)件，并在機(jī)墩處設(shè)置彈性防振墊層，以減輕樓板受機(jī)墩振動的影響，銜接構(gòu)造復(fù)雜些，又不能加強(qiáng)機(jī)墩的剛度，運(yùn)用不廣。分別式。樓板與機(jī)墩自成獨(dú)立的受力系統(tǒng)，互不影響，樓板上的荷載經(jīng)過梁柱系統(tǒng)直接傳給根底，樓板不受機(jī)墩振動的影響。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(c)機(jī)墩與樓板分別式銜接(1.樓板2.機(jī)墩或風(fēng)罩3.次梁)(a)機(jī)墩與樓板整體式銜接(b)機(jī)墩與樓板簡支式銜接1.樓板2.機(jī)墩或風(fēng)罩1.樓板2.機(jī)墩或風(fēng)罩3.彈性墊層浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz二、作用在機(jī)墩上的荷載及其組合垂直靜荷載A1。包括：機(jī)墩自重，發(fā)電機(jī)層樓板重及其荷載，發(fā)電機(jī)定子、勵磁機(jī)定子及附屬設(shè)備等重，上機(jī)架、下機(jī)架重，定子根底板重，下支架在頂起轉(zhuǎn)子時的負(fù)荷。這些荷載經(jīng)過定子根底板作用于機(jī)墩。垂直動荷載A2。包括：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連軸及勵磁機(jī)等重，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪連軸重，軸向水推力。經(jīng)過推力軸承傳給機(jī)架再傳至機(jī)墩。發(fā)電機(jī)層樓板傳來的荷載應(yīng)由廠房上部構(gòu)造計(jì)算得出。機(jī)組部分分量和軸向水推力資料應(yīng)由制造廠家提供。程度動荷載A3。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的偏心距e，機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的慣性離心力，從而引起機(jī)墩的振動離心力。經(jīng)過導(dǎo)軸承傳給機(jī)墩。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz扭矩荷載A4。轉(zhuǎn)子磁場對定子磁場的引力遭到切向力的作用，經(jīng)過機(jī)墩根底板的固定螺栓構(gòu)成機(jī)墩扭矩。荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷載名稱A1A2A3A4正常飛逸正常短路基本組合正常運(yùn)行√√√√特殊組合1．短路時√√√√2．飛逸時√√√浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz三、圓筒式機(jī)墩的構(gòu)造計(jì)算按上端自在(不計(jì)發(fā)電機(jī)層樓板的剛度)下端固結(jié)于蝸殼頂蓋上(矮機(jī)墩除外)的等截面圓筒計(jì)算。作用在機(jī)墩上的荷載，可按均布荷載計(jì)算，即按實(shí)踐作用位置分別換算為沿相當(dāng)圓筒中心圓周上的垂直均布靜、動荷載，作用于機(jī)墩截面形心。在靜力計(jì)算進(jìn)展強(qiáng)度校核時，除軸向水壓力外，一切靜動荷載均乘以1.3~1.5的動力系數(shù)。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz1、動力計(jì)算機(jī)墩動力計(jì)算目的是：校核機(jī)墩否會產(chǎn)生共振景象；驗(yàn)算振幅能否在允許范圍內(nèi)；核算動力系數(shù)(為靜力計(jì)算所用)。機(jī)墩自振頻率的計(jì)算通常簡化為單自在度體系的振動，將機(jī)墩圓筒本身的分量，用一個作用于筒頂?shù)募匈|(zhì)量(相當(dāng)質(zhì)量)來替代。在計(jì)算自振頻率和動力系數(shù)中，假定為無阻尼作用，并以為機(jī)墩振動是在彈性范圍內(nèi)做微幅振動。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz動力計(jì)算的內(nèi)容自振頻率計(jì)算垂直自振、程度橫向自振和程度改動三種自振頻率機(jī)組強(qiáng)迫振動頻率由機(jī)組轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動，其頻率等于機(jī)組每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)—程度振動由水力沖擊產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動，其頻率等于導(dǎo)葉葉片與轉(zhuǎn)輪葉片在運(yùn)動中的相互交會次數(shù)—豎向振動共振校核機(jī)墩的自振頻率與強(qiáng)迫振動頻率之差和自振頻率之比應(yīng)大于20%~30%。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz振幅計(jì)算包括垂直振幅、程度振幅和改動振幅振幅校核規(guī)范垂直振幅A1<0.10~0.15mm程度振幅(包括改動)A2+A3<0.15~0.20mm動力系數(shù)的核算在機(jī)墩構(gòu)造計(jì)算時，將動荷載乘以動力系數(shù)當(dāng)成靜荷載計(jì)算，設(shè)計(jì)中η值普通采用1.3~1.5。計(jì)算出的η值假設(shè)小于1.3~1.5時，仍采用1.3~1.5。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz2、靜力計(jì)算按上端自在(不計(jì)發(fā)電機(jī)層樓板的剛度)下端固結(jié)于蝸殼頂蓋上(矮機(jī)墩除外)的等截面圓筒計(jì)算。作用在機(jī)墩上的荷載，可按均布荷載計(jì)算，即按實(shí)踐作用位置分別換算為沿相當(dāng)

圓筒中心圓周上的垂直均布

靜、動荷載，作用于機(jī)墩截

面形心。根據(jù)力的平移法那么，將全部

垂直荷載簡化為作用在圓筒

截面中和軸上的軸力P和它

對中和軸的彎矩M。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz靜力計(jì)算的內(nèi)容內(nèi)力計(jì)算：當(dāng)圓筒較矮厚，即圓筒高度L<π/β時，可沿圓筒中心周長截取單位寬度，按上端自在，下端固定的偏心受壓柱計(jì)算。當(dāng)圓筒較高薄，即圓筒高度L>π/β時，可按整體薄壁長圓筒計(jì)算。各截面的垂直應(yīng)力分布求得截面的內(nèi)力后，可按偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算公式求各截面的垂直應(yīng)力分布。扭矩及程度離心力作用下剪應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度校核。按第三強(qiáng)度實(shí)際進(jìn)展校核。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz四、圓筒式機(jī)墩配筋圓筒式機(jī)墩沿圓筒圓周配置豎向鋼筋、程度環(huán)向鋼筋、孔口鋼筋，普通不布置斜向鋼筋。豎向受力筋應(yīng)按偏心受壓柱計(jì)算確定。直徑不小于16mm，間距不大于30cm，沿內(nèi)外壁各布置一層，兼作架立筋。環(huán)向筋起固定豎向筋、抵抗溫度應(yīng)力、混凝土收縮應(yīng)力及環(huán)向力作用。由于機(jī)墩程度環(huán)向截面大，環(huán)向應(yīng)力相對較小，普通均按構(gòu)造配筋。直徑不小于12mm，間距不大于30cm。大孔口根據(jù)孔口應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，按應(yīng)力大小在孔邊配環(huán)向筋，直徑10~16mm，間距不大于10~15cm；小孔孔邊配適量的鋼筋。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz五、風(fēng)罩墻的構(gòu)造計(jì)算浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz計(jì)算模型簡化當(dāng)風(fēng)罩墻半徑與壁厚之比(R/δ)大于10，并且高度較大時，可按有限長的薄壁圓筒公式計(jì)算，底部固結(jié)，頂部自在或徑向簡支；當(dāng)開孔較多且尺寸較大，破壞圓筒整體性時，按圓周上為單寬的豎向梁計(jì)算，底部固結(jié)，頂部采用自在、鉸支、固接或與發(fā)電機(jī)層樓板剛結(jié)，風(fēng)罩墻與發(fā)電機(jī)層樓板一同按Γ型框架計(jì)算，但環(huán)向要適當(dāng)布筋加強(qiáng)。荷載構(gòu)造自重；發(fā)電機(jī)層樓板傳來的荷載；發(fā)電機(jī)上支架千斤頂程度推力；發(fā)電機(jī)產(chǎn)生短路扭矩時，發(fā)電機(jī)層樓板施于風(fēng)罩的約束扭矩；溫度應(yīng)力。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz內(nèi)力計(jì)算及配筋根據(jù)計(jì)算出的縱向彎矩、程度徑向剪力、縱向軸力、環(huán)向彎矩和環(huán)向軸力后，分別按最不利組合疊加。以縱向彎矩、縱向軸力按偏心受壓構(gòu)件配置風(fēng)罩墻縱向鋼筋，以環(huán)向彎矩按受彎構(gòu)件配置環(huán)向鋼筋，環(huán)向軸力忽略不計(jì)，并用程度徑向剪力校核風(fēng)罩墻程度截面的抗剪強(qiáng)度。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz第三節(jié)蝸殼構(gòu)造計(jì)算一、鋼蝸殼外圍混凝土構(gòu)造計(jì)算浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz一、鋼蝸殼外圍混凝土構(gòu)造計(jì)算構(gòu)造方法在蝸殼上半部與外圍混凝土之間應(yīng)設(shè)2~4層總厚為2~4cm左右的瀝青油毛氈或軟木瑪締脂等彈性墊層，使二者相互分別，受力互不傳送。鋼蝸殼承當(dāng)全部內(nèi)水壓力，外圍混凝土構(gòu)造承當(dāng)上部構(gòu)造傳來的荷載及自重。主要針對蝸殼中心線以上的外圍混凝土構(gòu)造，蝸殼中心線以下部分混凝土與下部塊體構(gòu)造整體澆筑，不用計(jì)算。金屬蝸殼與外圍混凝土之間不設(shè)墊層時，外圍混凝土構(gòu)造除接受構(gòu)造自重和外荷載外，還要接受部分內(nèi)水壓力。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz荷載構(gòu)造自重A1。機(jī)墩傳來的荷載A2。機(jī)墩靜力計(jì)算中求出的底面正應(yīng)力假定為直線分布。水輪機(jī)層地面活荷載A3。參考實(shí)踐工程資料確定。內(nèi)水壓力(包括水擊壓力)A4。外水壓力A5。溫度影響力A6。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz3.荷載組合蝸殼型式荷載組合荷載名稱A1A2A3A4A5A6金屬蝸殼外圍混凝土基本組合√√√鋼筋混凝土蝸殼基本組合√√√√√特殊組合正常運(yùn)行+溫度影響力√√√√√√蝸殼放空√√√√校核洪水位運(yùn)行√√√√√浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz4.計(jì)算模型1．機(jī)墩2．座環(huán)3．彈性墊層4．外墻5．二期混凝土6．一期混凝土7．剛性結(jié)點(diǎn)8．圓拱浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz計(jì)算模型蝸殼外圍構(gòu)造的一、二期混凝土間易構(gòu)成冷縫，故Γ形剛架截面厚度僅思索二期混凝的厚度。計(jì)算簡圖的選取以桿件曲面中心軸線為準(zhǔn)。當(dāng)桿件截面厚度較小，截面最小高度h與計(jì)算跨度L之比h/L＜l/5或蝸殼尺寸很小時，可忽略結(jié)點(diǎn)寬度和剪切變形影響，按普通Γ形剛架計(jì)算。當(dāng)桿件截面厚度很大，h/L＞l/5時，應(yīng)思索結(jié)點(diǎn)剛度和剪力引起的剪切變形對構(gòu)造內(nèi)力的影響，可將結(jié)點(diǎn)寬度范圍內(nèi)的桿件用剛性桿段替代，如圖(b)所示。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz為簡化計(jì)算，可按桿件中心線長度L及h構(gòu)成的Γ形剛架計(jì)算跨中彎矩，用凈跨長L1及h1構(gòu)成的Γ形剛架計(jì)算結(jié)點(diǎn)彎矩。初步估其時也可按凈跨L1及h1構(gòu)成的Γ形剛架計(jì)算內(nèi)力，不思索剛性桿段作用。假設(shè)蝸殼邊墻較厚，或相鄰兩機(jī)組段之間不設(shè)永久性變形縫，蝸殼邊墻剛度比頂板剛度大8倍以上時，可思索按一端鉸接于座環(huán)，另一端固接于邊墻的梁或圓拱計(jì)算，如圖(c)所示。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz5、內(nèi)力計(jì)算及配筋原那么內(nèi)力計(jì)算：用構(gòu)造力學(xué)方法求出桿件內(nèi)力。配筋：用Γ形剛架計(jì)算內(nèi)力不很合理，普通除進(jìn)口斷面按計(jì)算配筋外，其他部位可采用計(jì)算值的80%配筋或按構(gòu)造配筋。蝸殼頂板按受彎構(gòu)件配筋。受力筋徑向輻射等距布置、上下各一層。上層鋼筋可分區(qū)按一定等差切斷，但切斷點(diǎn)應(yīng)伸出邊墻外周邊30d以上。下層鋼筋可沿金屬蝸殼外表整環(huán)布置，兩端與座環(huán)焊接。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz5、內(nèi)力計(jì)算及配筋原那么計(jì)算時不計(jì)程度環(huán)向約束，但在頂板及邊墻的環(huán)向應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋及溫度筋，直徑不小于20mm，間距不大于20~30cm。蝸殼的邊墻按偏心受壓構(gòu)件配筋，受力筋垂直向布置，分內(nèi)外兩層，直徑不宜小于12~16mm，間距不大于20~30cm。外圍混凝土構(gòu)造不需驗(yàn)算斜截面強(qiáng)度?；炷猎试S開裂，但應(yīng)驗(yàn)算裂痕開展寬度。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz圖12-14金屬蝸殼外圍混凝土構(gòu)造配筋圖1-程度環(huán)向構(gòu)造溫度筋2-徑向受力筋等差切斷3-徑向受力筋沿蝸殼外表整環(huán)布置4-程度環(huán)向構(gòu)造溫度鋼筋浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz二、鋼筋混凝土蝸殼1．側(cè)墻2尾水錐體3下游壓力墻4進(jìn)口底板5排架柱6環(huán)形薄墻7機(jī)墩8頂板浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz荷載及荷載組合與金屬蝸殼外圍混凝土構(gòu)造一樣。內(nèi)力計(jì)算是一個整體性的空間構(gòu)造，只需用三維有限元法才干求出蝸殼構(gòu)造的整體應(yīng)力形狀。目前設(shè)計(jì)中沿用的根本方法有構(gòu)造力學(xué)法或彈性實(shí)際方法，對大型廠房運(yùn)用三維有限元計(jì)算蝸殼構(gòu)造內(nèi)力。浙江水專國家精品課程<水電站>jpkc.zjwchc/sdz(1)、構(gòu)造力學(xué)法—平面框架法簡化為平面框架計(jì)算，可利用構(gòu)造力學(xué)常用圖表計(jì)算。方法與金屬蝸殼外圍混凝土構(gòu)造一樣。宜于中小型機(jī)組采用。進(jìn)口段。沿水流方向切取單寬橫截面，按固結(jié)于底板的П形框架計(jì)算，荷載為內(nèi)水壓力及自重。蝸殼段。沿下游壓力墻中心周長從徑向切取單寬平面Γ形框架。框架橫梁(蝸殼頂板)一端與水輪機(jī)座環(huán)鉸接，另一端與蝸殼側(cè)墻剛接，