水电站蜗壳结构的裂缝分析与优化设计

摘要

蜗壳结构是水电站厂房结构中的重要部分，由于其结构复杂，各工程之间受力特点具有很大差异，目前仍有很多问题需要研究。尤其是随着电站工作水头和单机容量的急剧增大，结构尺寸更趋庞大，受力条件更为复杂，结构安全和设计优化更显突出。本文以西龙池水电站为工程实例，进行了以下研究： (1)蜗壳结构的配筋优化。用ANSYS软件，建立三维有限元模型分析不同钢筋布置方式、不同配筋率对蜗壳结构受力以及裂缝宽度和裂缝分布的影响，从而确定最优的配筋率和钢筋布置方式。 (2)应用充水预压蜗壳结构的应力仿真算法，针对西龙池电站蜗壳结构，在用不同的充水预压值条件下对其进行三维有限元分析，研究了钢蜗壳和外围钢筋混凝土的应力分布规律与充水预压值之间的关系，以及不同预压水头对蜗壳结构裂缝宽度和裂缝开展范围的影响，从而确定了合理的充水预压值。 (3)诱导缝对蜗壳结构的影响。在蜗壳结构中设置诱导缝，主要目的是为了控制裂缝的开展，但是对蜗壳结构的刚度和受力特性也会有影响。本文主要从诱导缝的布置位置和诱导缝等效强度两个角度展开，分析诱导缝对蜗壳结构受力、位移和裂缝宽度、裂缝开展范围的影响，寻找控制裂缝的最优方案。 本文在建模及计算过程中尽可能真实地模拟实际工程结构，通过数值模拟得出了一些有益结论，具有理论研究意义和实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2有限元分析基本理论

3蜗壳结构的线弹性分析和非线性分析

4.保压水头的合理选取

5诱导缝对裂缝分布和裂缝宽度的影响

6.结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢