第三節(jié) 蝸殼

1、第三節(jié)第三節(jié)蝸殼蝸殼一、金屬蝸殼一、金屬蝸殼1.結(jié)構(gòu)型式根據(jù)金屬蝸殼外圍混凝土結(jié)構(gòu)的受力情況，可分為三種結(jié)構(gòu)型式。（1）外圍混凝土結(jié)構(gòu)不分擔(dān)蝸殼內(nèi)水壓力。這種金屬蝸殼頂面鋼板與外圍結(jié)構(gòu)之間用彈性墊層隔開，如圖185所示。這種結(jié)構(gòu)型式為我國所普遍采用。外圍混凝土結(jié)構(gòu)不分擔(dān)內(nèi)水壓力的金屬蝸殼，在尾水管錐管段鋼襯安裝和周圍混凝土澆筑完成后，安裝座環(huán)及鋼蝸殼，在蝸殼上半部表面鋪上彈性墊層，然后澆筑蝸殼的外圍混凝土。外圍混凝土結(jié)構(gòu)的體積大時應(yīng)分層

2、分塊澆筑。金屬蝸殼本身剛度不夠時，澆筑外圍混凝土期間，在蝸殼內(nèi)應(yīng)設(shè)撐架。外圍混凝土澆筑完畢后，通過水輪機(jī)座環(huán)上的預(yù)留孔或管道澆筑座環(huán)下未填實(shí)的部分。圖185有彈性墊層的金屬蝸殼在這種金屬蝸殼中，彈性墊層的作用是保證蝸殼在內(nèi)水壓力的作用下可自由變形，不會將力傳給外圍結(jié)構(gòu)。為了保證滲人墊層空隙的水能順暢排出，在墊層最低處應(yīng)留有排水設(shè)施。此外，還應(yīng)注意在澆外圍混凝土?xí)r，或?qū)ξ仛さ撞繅簼{充填孔隙時，防止墊層空隙被水泥漿填實(shí)而失去彈性。彈性墊層通

3、常用三氈四油構(gòu)成，或者用軟木瀝青構(gòu)成。墊層的厚度應(yīng)滿足金屬蝸殼自由變形的需要。某水電站廠房金屬蝸殼的墊層為用鋸末、麻刀和瀝青做成的5cm厚、50cm50cm軟木板，板的曲面與蝸殼形狀貼合。鋪好軟木板后，再鋪二氈三油，這樣最后完成的墊層厚度接近6cm。由此可見，彈性墊層對施工質(zhì)量的要求很高，給施工帶來不少麻煩。采用金屬蝸殼與外圍結(jié)構(gòu)用墊層分開的這種結(jié)構(gòu)型式時，兩者受力明確，外圍結(jié)構(gòu)只承受本身自重和從上部傳來的荷載。（2）外圍混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)

4、少部分蝸殼內(nèi)水壓力。采用這種結(jié)構(gòu)型式的金屬蝸殼，在蝸殼安裝好之后，采取措施臨時封閉蝸殼的進(jìn)出口，向蝸殼內(nèi)充水并加壓到預(yù)定值，然后澆外圍混凝土，37天后卸除內(nèi)壓，再澆筑蝸殼座環(huán)下未填實(shí)的部分，施工結(jié)束時蝸殼與外圍結(jié)構(gòu)之間存在空隙，空隙的大小與預(yù)加壓力有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)型式的金屬蝸殼，運(yùn)行時，蝸殼內(nèi)水壓力未達(dá)上述預(yù)加壓力前，蝸殼單獨(dú)受力；當(dāng)內(nèi)水壓力增大，蝸殼變形，鋼板與外圍結(jié)構(gòu)接觸后，蝸殼與外圍結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)增加的部分水壓力。這種結(jié)構(gòu)型式的金屬蝸

5、殼，施工時所施加的預(yù)壓力大小視外圍結(jié)構(gòu)承擔(dān)的能力而定。有的電站以正常運(yùn)一行時蝸殼承受的最大靜水壓力為預(yù)壓值，這樣蝸殼與外圍結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)圖187金屬蝸殼外圍結(jié)構(gòu)計算簡圖г形框架的取法有兩種：1)等截面框架?？蚣苡山孛娌蛔兊臋M梁和立柱組成。橫梁A端取于水輪機(jī)座環(huán)中心，見圖187（a)。立柱底端取于蝸殼斷面最低點(diǎn)的高程上，或者取于水輪機(jī)導(dǎo)葉中心的高程上，見圖187（b）和（c）。一般取橫梁和立柱桿件中心線組成框架計算簡圖，A端取鉸支，C端或G

6、端取固結(jié)。外圍結(jié)構(gòu)桿件的截面高度一般均較大，B點(diǎn)附近位于截面高度范圍內(nèi)的桿段往往取為剛性段以考慮結(jié)點(diǎn)剛性域的影響。桿件截面的高度與跨度之比較大時，計算中應(yīng)考慮剪切變形的影響。(SD33589，試行）《水電站廠房設(shè)計規(guī)范》建議在下列條件下，應(yīng)考慮剪切變形和結(jié)點(diǎn)剛性域的影響：兩端固結(jié)的桿件一端固結(jié)一端鉸結(jié)桿件式中l(wèi)一桿件凈跨；h截面高度或剛性段長度。2)變截面框架。圖187所示蝸殼外圍結(jié)構(gòu)計算所取的變截面框架如圖中（d)所示，變截面框架比等

7、截面框架更接近結(jié)構(gòu)的體形，但計算比較復(fù)雜。除了以上兩種取法外，根據(jù)具體條件，還可選取其他計算簡圖。不同簡圖計算所得桿件的內(nèi)力分布不盡相同。圖187中所示三種計算簡圖的計算結(jié)果表明，簡圖(c)和(d)中B點(diǎn)的彎矩比較接近，但簡圖(c)無法求出c點(diǎn)截面上的彎矩。因而，在工程設(shè)計中，有時需按不同簡圖分別進(jìn)行計算，綜合考慮后進(jìn)行配筋。桿件A端的約束條件也不易精確選定，除鉸支外，有時也可取固結(jié)，約束條件不明確時，也可按不同假定同時進(jìn)行計算，然后綜