混凝土蜗壳强度计算
FJD 35170 FJD
水电站厂房钢筋混凝土蜗壳技术 技术设计大纲范本
水利水电勘测设计标准化信息网
1996 年 3 月
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水电站技术设计阶段
厂房钢筋混凝土蜗壳设计大纲范本
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主编单位总工程师:
参 编 单 位:
主 要 编 写 人 员:
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软 件 编 写 人 员:
勘测设计研究院
年 月
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目 次
1. 引 言 (4)
2. 设计依据文件和规范 (4)
3. 基本资料 (4)
4. 内力计算及配筋 (7)
5. 构造要求 (9)
6. 观测设计 (9)
7. 专题研究（必要时） (9)
8. 工程量计算（必要时） (9)
9. 应提供的设计成果 (9)
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1 引 言
工程位于 ，是以 为主，兼有 等综合利用的水利水电枢纽工 程。电站总装机容量 MW，年发电量 MW×h，电站为 厂房，共装 台机，单 机容量 MW。厂房长 m，宽 m，高 m。
本工程初步设计报告于 年 月 日审查通过。
2 设计依据文件和规范
2.1 有关本工程的文件
(1) 工程初步设计报告；
(2) 工程初步设计报告审批文件；
(3) 工程技术设计任务书。
2.2 主要设计规范
(1) SDJ 20-78 水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）：
(2) SD 335-89 水电站厂房设计规范（试行）；
(3) SDJ 173-85 水力发电厂机电设计技术规范（试行）。
2.3 设计参考资料
(1) 建筑结构静力计算手册，1975 年，建筑出版社；
(2) 水电站厂房设计，顾鹏飞、喻远光编，1987 年，水利电力出版社。
3 基本资料
3.1 工程等别与建筑物级别
(1) 工程等别为 等；
(1) 建筑物级别为 级；
(3) 电站厂房级别 级。
3.2 水 位
上游：正常蓄水位 m： 下游：正常尾水位 m；
死 水 位 m； 最低尾水位 m;
设计洪水位 m； 设计洪水尾水位 m；
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校核洪水位 m； 校核洪水尾水位 m。
3.3 气温与水温
(1) 月（年）平均气温，见表 1。
表1月 (年) 平 均 气 温 表单位：℃ 月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 平均气温
(2) 月（年）平均水温，见表 2。
表2月 (年) 平 均 水 温 表单位：℃ 月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年
平均水温
3.4 荷 载
(1) 蜗壳进口水锤压力（最大压力上升值） MPa；
(2) 蜗壳进口顶板上部荷载 kN/m 2 ；
(3) 水轮机层活荷载 kN/m 2 ；
(4) 机墩传来荷载及位置
垂直集中力： kN；
弯 矩： kN×m；
位置（指机墩中心到座环的距离）： m。
3.5 水轮机及蜗壳参数
(1) 水轮机参数
额定水头 H r： m；
转轮直径 D1： m；
额定流量 Q r： m 3 /s；
座环外径 D a： mm；
座环内径 D b： mm； a
蝶形边宽 K： mm；d1
导叶高度 b o： mm。 B n
(2) 蜗壳参数(见图 1) m
蜗壳形式： ；d2
蜗壳包角： 度；
蜗壳上伸角d1： 度； 图 1 蜗壳断面形状
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蜗壳下伸角d2： 度；
蜗壳进口断面 a： mm；
蜗壳进口断面 b： mm；
蜗壳进口断面 n： mm；
蜗壳进口断面 m： mm。
提示：蜗壳参数符号含义见《水电站机电设计手册》（水力机械），水电站机电设计手册编 写组编制。
(3) 钢筋混凝土蜗壳单线图(厂家提供)。
3.6 材料特性及安全系数
3.6.1 混凝土
(1) 混凝土标号： ；
(2) 混凝土容重： kN/m 3 ；
(3) 混凝土泊桑比： ；
(4) 混凝土设计强度与弹性模量见表 3。
表3混 凝 土 设 计 强 度 与 弹 性 模 量单位:Mpa 混凝土标号 轴心抗压 弯曲抗压 抗 拉 抗 裂 弹性模量
3.6.2 钢 筋
(1) 钢筋设计强度与弹性模量见表 4。
表4钢 筋 设 计 强 度 与 弹 性 模 量单位：MPa
直 径
设 计 强 度
弹 性 模 量 钢 筋 种 类
mm 受拉钢筋 受压钢筋
(2) 泊桑比： 。
3.6.3 安全系数
(1) 强度安全系数见表 5。
表5安 全 系 数
荷 载 组 合 结 构 受 力 特 征
基 本 特 殊
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混凝土 按抗拉强度计算的受压、拉、弯杆件
钢 筋
轴心受压、偏心受压、局部承压、斜截面受剪、受扭构件
混凝土 轴心受拉、受弯、偏心受拉构件
(2) 抗裂安全系数 。
(3) 允许最大裂缝宽度 mm。
3.7 厂房布置和厂房结构体形图
4 内力计算及配筋
4.1 计算原则与假定
提示：混凝土蜗壳几何形状复杂，工程上常用以下几种方法进行内力分析和计算：
(1)平面框架法：本方法简便、实用，但只能确定顶板和侧墙径向内力和配筋，无法
计算环向应力；
(2)弹性力学法：蜗壳顶板按环形板公式计算；侧墙根据外形及边界条件近似地按单
向板或双向板计算，或同时截取单宽直条和水平梁，利用交叉点变位相等条件，求
垂直与水平方向的内力；尾水锥体按厚壁短圆筒进行计算。该方法计算复杂，计算
结果与实际差异较大；
(3)三维有限元法；
(4)结构模型试验；
一般简化为平面框架计算， 大型蜗壳或有条件时，可按三维有限元法计算或进行结构
模型试验。最终计算结果采用几种方法综合确定。
本计算原则与假定是针对平面框架法而言。
(1) 钢筋混凝土蜗壳应进行强度计算和裂缝宽度验算。
(2) 钢筋混凝土蜗壳为空间结构，本计算简化为平面问题，按结构力学方法计算。
(3) 蜗壳进口段取 1～2 剖面，垂直于水流方向切取单宽按单跨梁或连续梁或封闭框架 计算。
提示：采用哪种计算简图应视实际情况而定。
(4) 蜗壳段取 2～3 个剖面，沿径向切取单宽按 r 形框架计算。
提示：一般情况r形框架上端铰支，下端固定。
(5) 当蜗壳顶板高宽比大于 0.3 或侧墙厚高比大于 0.15 时，需考虑剪切变形及刚性节
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点的影响。
4.2 荷载及组合
4.2.1 荷 载
(1) 结构自重 A1
(2) 机墩传来荷载 A2
(3) 水轮机层地面活荷载 A3
(4) 内水压力（包括水击压力） A4
(5) 外水压力 A5
(6) 温度影响力 B1
提示：温度影响力，主要指运行期由于水温或气温年变幅所引起的温度应力。施工期温度 影响力应从混凝土浇筑分层分块及温控措施等方面予以改善和消除在计算温度
影响力时，应考虑开裂引起结构刚度降低的影响和混凝土徐变的作用。
4.2.2 荷载组合
(1) 基本组合：正常运行 A1+A2+A4+(A5)
提示：外水压力的取舍与厂房止水形式和分缝位置有关。若计算中计入外水压力，则应有 构造措施保证缝内有承压水作用。
(2) 特殊组合
正常运行+温度影响力 A1+A2+A4+(A5)+B1
蜗壳放空 A1+A2+A3+A5
最高水头下运行 A1+A2+A4+(A5)
4.3 内力计算
提示：(1)一般框架或梁内力计算公式可参见“建筑结构静力计算手册”中有关表格和公式；
(2)考虑框架剪切变形和刚性节点的框架内力分析按SD 335—89附录四有关公式和
表格计算；
(3)可运用水利部天津勘测设计研究院“水电站地面厂房CAD 系统1.1版”中钢筋混
凝土结构模块进行内力计算。
4.4 配筋计算
(1) 顶板按受弯构件或偏心受拉构件配筋，侧墙按受弯构件配筋。
提示：配筋计算参见SDJ 20-78有关公式。
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(2) 若采用有限元法计算内力时，可按拉应力图形面积配筋。
提示：应力配筋可按SDJ 20-78附录四计算。
(3) 计算最大裂缝宽度不得超过 0.15mm。
5 构造要求
(1) 钢筋混凝土蜗壳混凝土标号应不得低于 200 # (28 天龄期)；
(2) 最大静水头超过 40m 或限裂计算不满足要求时，应在蜗壳内壁增设薄钢板衬砌或 其它防渗材料；
(3) 采用合理的分层分块型式，如设封闭块或预留宽缝等措施，以减少混凝土温度应 力和干缩应力；
(4) 混凝土施工缝的处理要满足有关规程规范的要求。如垂直缝宜用错缝，避免上下 层贯通直缝；避免锐角和薄片；迎水面设止水；缝面要作处理，凿毛、设健槽、加并缝钢 筋；必要时并缝灌浆；夏季浇筑混凝土应采用温控措施降低入仓温度；
(5) 按构造配筋时， 最小配筋率不宜小于 0.05%， 或f16～f20, 钢筋间距取 20cm～25cm； 也可参照正在修编的《水工混凝土结构设计规范》（报批稿）中的最小配筋率配筋；
(6) 环向钢筋不能小于径向钢筋或竖向钢筋的 1/3；
(7) 在转角或应力突变的位置应配置加强筋，加强筋直径、间距与径向钢筋相同；
(8) 顶板径向钢筋呈辐射状布置，上下两层，下层钢筋宜与座环蝶形边焊接，外围边 用短钢筋加密，侧墙内外两层配筋。
6 观测设计
提示：根据需要设置
7 专题研究（必要时）
提示：按实际需要确定研究内容。
8 工程量计算（必要时）
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9 应提供的设计成果
9.1 设计报告及计算书
(1) 设计报告；
(2) 钢筋混凝土蜗壳内力和配筋计算书；
(3) 专题报告。
9.2 图 纸
(1) 钢筋混凝土蜗壳单线图；
(2) 钢筋混凝土蜗壳分层分块图；
(3) 钢筋混凝土蜗壳钢筋图。
9.3 工程量汇总表
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混凝土强度推定值计算
回弹法检测混凝土抗压强度技术规程摘要 1.回弹仪使用方法要点：缓慢施压，准确读数，快速复位。 2.构件的抽查数量：不得少于同批构件总数的30%且构件数量不得少于10件。 3.测区 1）每一结构或构件测区数不应少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一尺寸小于0.3m的构件，其测区数可适当减少，但不应少于5个； 2）相邻测区的间距应控制在2m以内，测区离端部，边缘的距离不宜大于0.5m,且不小于0.2m; 3）测区应均匀分布，在重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件； 4）测区的面积不宜大于0.04m2； 5）检测面应清洁、平整。 6）对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。 4.测点：在测区范围内宜均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm；测点距外露钢筋、预埋件距离不宜小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次。每一测区应记取16个回弹值，估读至1。 5.碳化深度值测量 1）测量值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点不应少于构件测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值，当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。 2）可采用适当工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于混凝土碳化深度。孔洞中的粉未和碎屑应除净，并不得用水擦洗。同时应采用浓度为1%的酚酞溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。每次读数精确至0.5mm。
混凝土强度推定值计算程序 计算Rm 如果水平如果非水 进行浇筑面修正进行角度修正 测碳化深度值 查表得f c cu,i 计算mf c cu if n<10 fcu,e=f c cu,min if n≥10 计算S f c cu fcu,e=f c cu,-1.645S f c cu 进行浇筑面修正 测碳化深度值 查表得f c cu,i 计算mf c cu if n<10 fcu,e=f c cu,min if n≥10 计算S f c cu fcu,e=f c cu,-1.645S f c cu
蜗壳及尾水管的水力计算
第二章 蜗壳及尾水管的水力计算 第1节 蜗壳水力计算 一.蜗壳尺寸确定 水轮机的引水室是水流进入水轮机的第一个部件，是反击式水轮机的重要组成部分。引水室的作用是将水流顺畅且轴对称的引向导水机构。引水室有开敞式、罐式和蜗壳式三种。蜗壳式是反击式水轮机中应用最普遍的一种引水室。它是用钢筋混凝土或者金属制造的封闭式布置，可以适应各种水头和流量的要求。水轮机的蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳两种。 1.蜗壳形式 蜗壳自鼻端到进口断面所包围的角度称为蜗壳的包角，水头大于40m 时一般采用混凝土蜗壳，包角 ；当水头较高时需要在混凝土中布置大量的钢筋，造价可能 比混凝土蜗壳还要高，同时钢筋布置过密会造成施工困难，因此多采用金属蜗壳，包角 。本电站最高水头为174m ，故采用金属蜗壳。 2.座环参数 根据水轮机转轮直径D 1查[1].P 128页表2—16得： 座环出口直径: ()()mm D b 27252600180019001800 20002600 2850=+---= 座环进口直径: ()()mm D a 32503100180019001800 20003100 3400=+---= 蜗壳常数K =100（mm ）、r =200（mm ） 3.蝶形边锥角ɑ 取 4.蝶形边座环半径 ()m k D r a D 725.11.02 25 .32=+=+= 5.蝶形边高度h ()m k b h 29.055tan 1.02 76.0tan 20=+=+= ? 6.蜗壳圆形断面和椭圆形断面界定值s ()m h s 51.055 cos 29 .055cos == 7.座环蝶形边斜线L ()m h L 354.055sin == 8.座环蝶形边锥角顶点至水轮机轴线的距离
混凝土强度推定值计算
回弹法检测混凝土抗压强度技术规程摘要 1?回弹仪使用方法要点：缓慢施压，准确读数，快速复位 2. 构件的抽查数量：不得少于同批构件总数的30%且构件数量不得少于10件 3. 测区 1）每一结构或构件测区数不应少于10个，对某一方向尺寸小于4.5m且另一尺寸小于0.3m的构件，其测区数可适当减少，但不应少于5个； 2）相邻测区的间距应控制在2m以内，测区离端部，边缘的距离不宜大于0.5m,且不小于0.2m; 3）测区应均匀分布，在重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件； 4）测区的面积不宜大于0.04m2； 5）检测面应清洁、平整。 6）对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。 4. 测点：在测区范围内宜均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm ；测点距外露钢筋、预埋件距离不宜小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹击一次。每一测区应记取16个回弹值，估读至1。 5. 碳化深度值测量 1）测量值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点不应少于构件测区数的30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值，当碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。 2）可采用适当工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞，其深度应大于 混凝土碳化深度。孔洞中的粉未和碎屑应除净，并不得用水擦洗。同时应采用浓度为1%的酚酞溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于3次，取其平均值。每次读数精确至0.5mm。
混凝土强度推定值计算程序
修正值是指用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值”。当计量器具的示值误差为已知时，则可通过减去（当示值误差为正值时）或加上（当示值误差为负值时）该误差值，使测量值等于被测量的实际值。减去或加上的这个值即为修正值，它与示值误差在数值上相等，但符号相反。 测区混凝土强度换算值：由测区的平均回弹值和碳化深度值通过测强曲线计算得到的该检测单元的现龄期混凝土抗压强度值。 混凝土强度换算表
蜗壳断面设计公式及说明
第三节：反击式水轮机的引水室 一、简介 一般混流式水轮机的引水室和压力水管联接部分还装有阀门，小型水轮机为闸阀或球阀，大型多为碟阀。阀的作用式在停机时止水，机组检修时或机组紧急事故时导叶又不能关闭时使用，绝不能用来调节流量 水轮机引水室的作用： 1.保证导水机构周围的进水量均匀，水流呈轴对称，使转轮四周受水流的作用力均匀，以便提高运行的稳定性。 2.水流进入导水机构签应具有一定的旋转（环量），以保证在水轮机的主要工况下导叶处在不大的冲角下被绕流。 二、引水室 引水室的应用范围 1.开敞式引水室
2.罐式引水室 3.蜗壳式引水室 混凝土蜗壳一般用于水头在40M以下的机组。由于混凝土结构不能承受过大水压力，故在40M以上采用金属蜗壳或金属钢板与混凝土联合作用的蜗壳 蜗壳自鼻端至入口断面所包围的角度称为蜗壳的包角蜗壳包角图 金属蜗壳的包角340度到350度
三、金属蜗壳和混凝土蜗壳的形状及参数 1.蜗壳的型式 水轮机蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳 当水头小于40M时采用钢筋混凝土浇制的蜗壳，简称混凝土蜗壳；一般用于大、中型低水头水电站。 当水头大于40M时，由于混凝土不能承受过大的内水压力，常采用钢板焊接或铸钢蜗壳，统称为金属蜗壳。 蜗壳应力分布图 椭圆断面应力分析图
金属蜗壳按制造方法有焊接铸焊和铸造三种。 ，
尺寸较大的中、低水头混流一般采用钢板焊接，其中铸造和铸焊适用于尺寸不大的高水头混流水轮机 2.蜗壳的断面形状 金属蜗壳的断面常作成圆形，以改善其受力条件，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相接时，采用椭圆断面。 金属蜗壳与有蝶形边座环的连接图 金属蜗壳的断面形状图
蜗壳的型式及主要尺寸的确定
蜗壳的型式及主要尺寸的确定 根据设计资料提供，水轮机型号为 HL160—LJ —410及水电站工作水头H=118.5m>40m ，故采用金属蜗壳。金属蜗壳只承受内水压力，而机墩传下的荷载和水轮机层的荷载是由金属蜗壳外围的混凝土承受。为使金属蜗壳与其外围混凝土分开，受力互不传递，我国通常是在金属蜗壳上半部表面铺设沥青、麻刀、锯末或软木沥青、塑料软垫3——5cm 厚的软垫层，靠近座环处不铺。使外压不传到金属蜗壳，内水压力不传到蜗壳外的混凝土上。 蜗壳主要参数的选择 ① 设计资料提供，每台机组的最大引用流量，则蜗壳进口处的 流量s m Q Q 300 max 00 088.117123360 345360=?==? ②、蜗壳进口断面平均流速《水力机械》第二版P99图4—30(b)曲线得s m V c 9= ③、座环内、外径选择 由水轮机的型号 HL160—LJ —410，查到cm D 4101=的座环尺寸， 当H=118.5m<170m 时，其座环内径mm D b 5450=, 115m i a i r R ρ2+= 蜗壳断面计算表 0 0 0 0 3.23 15 5.13 0.57 0.43 4.08 30 10.25 1.14 0.60 4.43 45 15.38 1.71 0.74 4.70 60 20.50 2.28 0.85 4.93 75 25.63 2.85 0.95 5.13 90 30.75 3.42 1.04 5.31 105 35.88 3.99 1.13 5.48 120 41.00 4.56 1.20 5.63 135 46.13 5.13 1.28 5.78 150 51.25 5.69 1.35 5.92 165 56.38 6.26 1.41 6.05 180 61.50 6.83 1.48 6.18 195 66.63 7.40 1.54 6.30 210 71.75 7.97 1.59 6.41 225 76.88 8.54 1.65 6.52 240 82.00 9.11 1.70 6.63 255 87.13 9.68 1.76 6.74 270 92.25 10.25 1.81 6.84 285 97.38 10.82 1.86 6.94 300 102.50 11.39 1.90 7.03 315 107.63 11.96 1.95 7.13 330 112.75 12.53 2.00 7.22 345 117.88 13.10 2.04 7.31 回弹法测砼强度值的计算方法和步骤在学习计算方法和步骤之前，先了解几个术语： 1、测区：检测结构或构件砼抗压强度时的一个检测单元。 2、测点：在测区内进行的一个检测点。 3、测区砼强度换算值：由测区的平均回弹值和碳化深度值通过测强度曲线或查表得到的该检测单元（测区）的现龄期砼抗压强度值。 回弹法检测砼强度试用于工程结构普通砼抗压强度的检测。砼强度值的确定分为如下几个步骤：1、回弹值测量2、碳化深度值测量3、回弹值计算4、砼强度的计算 一、回弹值测量 1、一般规定：结构或物件砼强度检测可采用下列两种方式，其适用范围及结构或构件数量应符合下列规定： （1）、单个检测：适用于单个结构或构件的检测。 （2）、批量检测：适用于相同的生产工艺条件下，砼强度等级相同，原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类结构或构件，按批进行检测的结构构件。抽检数量不得少于同批构件总数的30%且不得少于10件。 2、每一结构或构件的测区应符合下列规定： （1）、每一结构或构件测区数量应不少于10个。对某一方向尺寸小于4.5米，且另一方向尺寸小于0.3米的构件其测区数量可适当减少，但不应少于5个。 （2）、相邻两测区的间距应控制在2米以内。测区离构件端部或施 工缝边缘的距离不宜大于0.5米，且不宜小于0.2米。 （3）、测区应选在使回弹仪处于水平方向检测砼浇筑侧面，当不能满足这一要求时，可使回弹仪处于非水平方向检测砼强度浇筑侧面、表面或底面。但回弹值需修正。 （4）、测区宜选在构件的两个对称可测面上，也可选在一个可测面上，且应均匀分布。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件。 （5）、测区的面积不宜大于0.04㎡。 （6）、检测面应为砼表面，并应清洁平整，不应有疏松层、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面。必要时可用砂轮清除疏松层和杂物，且不应有残留的粉末或碎屑。 3、回弹值测定 （1）、检测时，回弹仪的轴线应始终垂直于结构或构件的检测面。缓慢施压，准确读数，快速复位。 （2）、测点宜在测区范围内均匀分布。相邻两测点的净距不宜小于20mm。测点距外露钢筋、预埋件的距离不宜小于30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测点只应弹一次，每一测区应取16个回弹值。 二、碳化深度测量值 1、回弹值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值。 测点不应小于构件测区数的30%，取其平均值为该构件的每测区的碳化深度值，当碳化深度最大值与最小值之差大于2.0mm 建筑 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程摘要 1.回弹仪使用方法要点：缓慢施压，准确读数，快速复位。 2.构件的抽查数量：不得少于同批构件总数的 30%且构件数量不得少于 10件。 3.测区 1）每一结构或构件测区数不应少于 10个，对某一方向尺寸小于 4.5m且另一尺寸小于 0.3m的构件，其测区数可适当减少，但不应少于 5个； 2）相邻测区的间距应控制在 2m以内，测区离端部，边缘的距离不宜大于0.5m,且不小于 0.2m; 3）测区应均匀分布，在重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件； 2 4）测区的面积不宜大于 0.04m； 5）检测面应清洁、平整。 6）对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件应进行固定。 4. 测点：在测区范围内宜均匀分布，相邻两测点的净距不宜小于20mm；测点距外露钢筋、预埋件距离不宜小于 30mm。测点不应在气孔或外露石子上，同一测 点只应弹击一次。每一测区应记取 16个回弹值，估读至 1。 5.碳化深度值测量 1）测量值测量完毕后，应在有代表性的位置上测量碳化深度值，测点不应 少于构件测区数的 30%，取其平均值为该构件每测区的碳化深度值，当碳化深度值极差大于 2.0mm时，应在每一测区测量碳化深度值。 2）可采用适当工具在测区表面形成直径约 15mm的孔洞，其深度应大于混凝土碳化深度。孔洞中的粉未和碎屑应除净，并不得用水擦洗。同时应采用浓度 为 1%的酚酞溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用 深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量不应少于 3次，取其平均值。每次读数精确至 0.5mm。 概述座环、蜗壳是混流式水轮机埋人部分的两大部件,它们既是机组的基础件,又是机组通流部件的组成部分,它们承受着随机组运行工况改变而变化的水压分布载荷以及从顶盖传导过来的作用力。座环一般为上、下环板和固定导叶等组成的焊接结构。蜗壳采用钢板焊接,其包角一般介于345一360范围以内。蜗壳通过与座环上、下环板的外缘上碟形边或过渡板焊接成一整体,其焊缝需要严格探伤检查,必要时还需要进行水压试验。近年来,随着水轮发电机组单机容量的不断提高,给机组的设计和制造带来一系列技术和工艺方面的问题,仅就水轮机的座环蜗壳来说,若按传… 反击式水轮机的基本结构 第三节：反击式水轮机的引水室 一、简介 一般混流式水轮机的引水室和压力水管联接部分还装有阀门，小型水轮机为闸阀或球阀，大型多为碟阀。阀的作用式在停机时止水，机组检修时或机组紧急事故时导叶又不能关闭时使用，绝不能用来调节流量 水轮机引水室的作用： 1.保证导水机构周围的进水量均匀，水流呈轴对称，使转轮四周 受水流的作用力均匀，以便提高运行的稳定性。 2.水流进入导水机构签应具有一定的旋转（环量），以保证在水 轮机的主要工况下导叶处在不大的冲角下被绕流。 二、引水室 引水室的应用范围 1.开敞式引水室 2.罐式引水室 3.蜗壳式引水室 混凝土蜗壳一般用于水头在40M以下的机组。由于混凝土结构不能承受过大水压力，故在40M以上采用金属蜗壳或金属钢板与混凝土联合作用的蜗壳 蜗壳自鼻端至入口断面所包围的角度称为蜗壳的包角蜗壳包角图 金属蜗壳的包角340度到350度 三、金属蜗壳和混凝土蜗壳的形状及参数 1.蜗壳的型式 水轮机蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳 当水头小于40M时采用钢筋混凝土浇制的蜗壳，简称混凝土蜗壳； 一般用于大、中型低水头水电站。 金属蜗壳的水力计算 在选定包角?0及进口断面平均流速v 0后，根据设计流量Q r ，即可求出进口断面面积F 0。由于要求水流沿圆周均匀地进入导水机构，蜗壳任一断面?i 通过的流量Q ?应为 Q Q i r ??=360 （7—6） 于是，蜗壳进口断面的流量为 Q Q r 00 360 = ? （7—7） 进口断面的面积为 F Q v Q v r 00000 360= =? （7—8） 圆形断面蜗壳的进口断面半径为 ρπ ?πmax = = F Q v r 00 360 （7—9） 采用等速度矩方法计算蜗壳内其它断面的参数。取蜗壳中的任一断面，其包角为?i ，如图7—15所示，通过该断面的流量为 Q v bdr u r R a i ?= ? （7—10） 因v r K u =，则v K r u =/，代入式（7—10）得： Q K b r dr r R a i ?=? （7—11） 式中：r a ──座环固定导叶的外切圆 半径； R i ──蜗壳断面外缘到水轮机轴线半径； r ──任一断面上微小面积到水轮机轴线的半径： b ──任一断面上微小面积的高度。 一、圆形断面蜗壳的主要参数计算 对圆形断面的蜗壳，断面参数b 从图7—15中的几何关系可得 b r a i i =--222ρ() （7—12） 式中：ρi ──蜗壳任一断面的半径； a i ──任一断面中心到水轮机轴线距离。 图7—15 金属蜗壳的平面图和断面图 水轮机 轴 r a a i r R i d r ρi b v u v r v i ? 将式（7—12）代入式（7—11），并进行积分得： Q K a a i i i ?πρ=--222() （7—13） 由式（7—6）与式（6-13）得 ?πρi r i i i K Q a a = --72022 () （7—14） 令C K Q r =720 π，称为蜗壳系数，则有 ?ρi i i i C a a =--()22 （7—15） 或 ρ??i i i i a C C =-?? ? ? ?22 （7—16） 以上两式中的蜗壳系数C 可由进口断面作为边界条件求得。两式表明了蜗壳任一圆形断面半径ρi 与其包角?i 之间的关系。当知道式中a i 的变化规律后，每给出一个包角?i 值，即可计算出该断面的半径ρi 值。各断面的a i 值取决于蜗壳与座环的连接方式。蜗壳与座环的连接方式一般有：金属蜗壳与座环蝶形边相接；钢板焊接蜗壳与无蝶形边座环相接；铸造蜗壳与座环以圆弧相切。现以常见的蜗壳与座环蝶形边相接的方式为例，如图7—16（a ）所示。若A 点是座环蝶形边与蜗壳的焊接点，则由图示的几何关系得：a r h i i =+-022ρ （7—17） (K D r a +=2/0、 )10~5(2/sin 2/0mm tg r b h ++=αα) 将式（7—17）代入式（7—15），并令x h i i =-ρ22得 ?i i i C r x r r x h =+-+-002022 （7—18） 由上式可解出 x C r C h i i i = +-??20 2 （7—19） 上式得到了x i 与?i 的关系，式中r 0、C 、h 均已知，这样每给定一个?i 值，可求出x i ，并由图7—16（a ）的几何关系得到相应断面的ρi 、a i 和R i 等参数： a r x x h R a i i i i i i i =+=+=+? ??? ? ??022ρρ （7—20） 上述计算中与座环连接部位的几何尺寸，由座环设计给定。 综上所述，可将圆形断面蜗壳的水力计算步骤小结如下： 发电厂房蜗壳二期混凝土施工专项方案 一、 编制依据 1．《新疆吉勒布拉克水电站发电厂房建筑及金属结构安装工程》（[招标/合同编号： XJXH-JLBLK-TJ03-ZB201009-01-040]）。 2．业主提供的设计文件、图纸及工程量。 二、工程概况 主厂房长64.69m,宽27.85m,内布置4台机组，其中1#、2#（均为30MW ）机组中 心间距19.45m ，3#、4#（均为50MW ）机组中心间距21.684m 。机组采用金属蜗壳，外 包弹性垫层，蜗壳外布置了Φ25和Φ20的单层钢筋网，蜗壳混凝土浇筑仓面为 756.873m 2。 三、蜗壳二期混凝土施工工序 根据吉勒布拉克水电站地下厂房混凝土施工的相关技术要求，主厂房蜗壳混凝土 浇筑施工工艺流程为：仓面清理→测量放线→弹性垫层制安→钢筋绑扎→模板及预埋 件安装→冲仓→校模→仓位验收→浇筑混凝土→表面整平→养护→缝面处理。 四、蜗壳二期混凝土专项措施 4.1 施工难度分析 吉勒布拉克水电站机组蜗壳为金属蜗壳，外包弹性垫层，弹性垫层外布置单层钢筋网，根据现场施工环境存在以下问题： ①钢筋安装困难。由于蜗壳钢筋直径大，间距及层间距小，且为弧形异形钢筋，在分层处预留的钢筋头在浇筑时被撞击变形，导致下仓钢筋安装困难，进而影响钢筋的安装质量。 ②模板安装难度大。由于蜗壳二期混凝土浇筑处于检修交通廊道及检修排水交通廊道层，该部分的模板只能进行拼装，而且不易固定，为保证模板之间接缝严密，必须加大支撑材料。同时也直接导致模板拆除困难。 4.2 施工机械的投入 根据本工程的特点，在二期混凝土施工中配置两台混凝土输送泵、一辆臂架式泵车、6根50软轴插入式振捣器、6根70软轴插入式振捣器。 4.3 模板施工及支撑体系 蜗壳层两条1.8m*10.5m检修交通廊道、一条检修排水交通廊道模板均采用φ48钢管脚手架和拱架支撑，拱架间距为0.50m；蜗壳层两条1.8m*10.5m交通廊道排架间距为0.75m，排距为0.75m；检修排水交通廊道排架间距为0.50m，排距为0.50m；主厂房蜗壳层板梁采用φ48钢管搭设满堂脚手架进行浇筑，其中板下部脚手架间排步距分别为：0.75m、0.75m、1.2m；梁下部脚手架间排步距分别为：0.5m、0.5m、1.2m；在模板安装之前，需在模板外侧各布置一排Φ28@1.0m，L=70cm（外露20cm），以便拉筋固定，防止廊道模板在混凝土浇筑过程中发生偏移。蜗壳层外围混凝土模板支撑主要以拉筋为主，辅助φ48钢管斜向支撑，模板背楞采用5×8cm方木，背管采用φ48钢管。模板拉筋（φ16钢筋）间排距为0.6m×0.6m，拉筋固定于边墙锚杆或下层混凝土预埋插筋的根部。 4.4 预埋件施工 土建预埋件按照设计图纸中指定位置与结构钢筋一同进行安装，机电预埋件根据立模及钢筋安装进度及时通知机电安装单位埋设，各类埋件需固定牢固，严禁错埋和漏埋，并在混凝土浇筑工程中和浇筑完成后对预埋件进行保护。接地网由安装公司严格按照设计图纸要求进行安装，其材料采用设计图纸指定的镀锌扁钢进行敷设，安装位置和焊接长度须满足设计要求，并与结构钢筋焊接成网格。混凝土中的各种监测仪器在混凝土浇筑前按照设计图纸要求进行安装，仪器安装后应妥善保护，并及时量测记录，混凝土浇筑过程中，注意对各种埋件进行观察、保护，混凝土下料和振捣时，应避开仪器埋件，防止碰撞埋件变形。 西华大学上机实验报告 一、实验目的 本次实验是在学习了流体机械结构及强度设计中的金属蜗壳断面断面强度计算课程之后，通过编程上机，对给定机组参数进行金属蜗壳各断面强度的计算，并根据计算结果绘制应力与断面关系图，以掌握金属蜗壳强度设计的方法。 二、实验内容 通过VB编程计算各断面几何尺寸。对蜗壳进行水力计算，按C u *r=const，就是在给定设计水头，设计流量，导水相对高度及座环尺寸的条件下，确定蜗壳各断面的形状和尺寸，并根据所得尺寸对各断面的强度进行计算，列出各断面的各应力表。以便为实际的生产和制造提供相应依据。 三、实验环境与工具 本次实验是在Windows XP 上进行的实验。并运用了VB和CAD进行辅助计算和设计，以及运用office 2003对相关文字进行处理。 四、实验过程或实验数据 由已知条件（设计水头，设计流量，导水相对高度及座环尺寸），先计算出进口断面参数，再根据这些参数，对各断面的强度进行计算，最后再绘制出应力与断面关系图。 金属蜗壳强度计算步骤 1 、设计参数： 水轮机型号HL240/D41-LJ-410 转轮直径D 1 =4100 mm， =2 cm ，最大水头 H max=92 m错误!未指定书签。 设计水头H r = 74 m ，设计流量Q v =154 m3/s ，导叶相对高度b 1 =0.25 2 、确定蜗壳包角Φ 0及蜗壳进口断面的平均流速C o ： Φ 0=345o C o =k*(H r )^(1/2) k=0.9--0.95 3 、根据座环尺寸系列表确定连接尺寸： 由D 1、H r 可查表得到：D a 、D b 、K、R R a =D a /2 R A =R a +k B 0=b +(10--20)mm b =b 1 *D 1 h 1 =R*(1-cos(α)) h=h 1 +B /2 b 1 =0.25 4 、蜗壳进口断面参数计算：C 0、ρ 、a 、R ρ 0= ((345 * Q v ) / (360 * 3.141592 * C )) ^ (1 / 2) a 0=R a +X = R A + (ρ ^ 2 - h ^ 2) ^ (1 / 2) R 0=a +ρ 5 、求蜗壳常数C： C= 345 / (a 0 - (a ^ 2 -ρ ^ 2) ^ (1 / 2)) 6 、求临界包角Φs(ρ=s): Φ s = C* (R A + Tan(a) * h - (R A ^ 2 + 2 * R A * Tan(a) * h - h ^ 2) ^ (1 / 2)) 7、当Φ i >Φ s 时为圆断面 X i =Φ i /c+(2*R A *Φ i /c-h^2)^(1/2) ρ i =(X i ^2+H^2)^(1/2) a i =R A +X i R i =a i +ρ i 8 、对各圆断面的强度进行计算 yl1 = (P * ρi * (1 + ai / 330)) / (2 * 2.1)子午向应力yl2 = P * ρi / (2 * 2.1)环向应力fj = ((0.635 - 0.272 * ai / RA) * ρi * 100 * yl0) / 10000附加应力zyl = yl1 + Abs(fj) 总应力 9 、当Φ i <Φ s 时为椭圆断面 ρ i =(Φ i /c)*((cot(α)^2+2*r B /(Φ i /c))^(1/2)+1/(sin(α))) L=h/sin(α) ρ 2i =(1.045*( *ρi^2+1.428(R a-r B)^2+0.81*L^2)^(1/2)-1.345L 蜗壳的水力计算 蜗壳水力计算的目的是要确定在中间不同包角i ?时蜗壳断面的形状和尺寸。 计算是在给定的水轮机设计水头r H 、最大引流量max Q 、导叶高度0b 、座环尺寸(外径a D 、内径b D 等)和选择的蜗壳断面形式、包角0?、进口平均流速c V 的情祝下进行的． 水流在进入蜗壳后，其流速可分解为园周速度u V 和径向速度r V ，在进入导叶时，按照均匀轴对称的入流要求，则r V 应为—常数；其值为 r V = max a Q D b π 对于圆周速度u V 的变化规律，计算时有不同的假定，一般常用的有下列两种假定： （一）速度矩u V r=C(C 为一常数) 假定蜗壳中的水流是一种轴对称的有势流动，并忽略其内摩擦力，这样就可以近似的认为水流除了绕轴的旋转外，没有任何外力作用在水流上并使其能量发生变化，即 () u d mV r dt =0 则 u mV r = C u V r = C 上式说明蜗壳中距水轮机轴线半径r 相同的各点上，其水流的园周速度是相同的，u V 随着半径r 的增大而减小。 （二）圆周速度u V =C 此假定即认为蜗壳各断面的圆周速度u V 不变，且等于蜗壳进口断面的平均流速c V 。这样使得在蜗壳尾部的流速较以u V r=C 所得出的流速为小，得出的断面尺寸较大，从而减小了水力损失并便于加工制造．按照这种假定计算蜗壳的尺寸，方法简单，所得出的结果与前一种假定的结果也很近似。 以下仅介绍按照假定u V =c V =C 的计算方法，对于按照假定u V r=C 的计算可参考其他有关书籍。 1．金属蜗壳的水力计算 1）对于进口断面 断面的面积 0F = 0c Q V = max 0 360c Q V ?? 断面的半径 max ρ = 从轴中心线到蜗壳边缘的半径 max R =a r +2max ρ 2）对中间任一断面 i Q = max 360i Q ?? i ρ i R =a r +2i ρ 式中 a r ——座环外半径； i ?——从蜗壳鼻端起算至计算断面的角度； i Q 、i ρ、i R ——分别为计算断面i ?处的流量、断面半径及边缘半径。 由此便可绘制出蜗壳断面和平面的单线图。 2．混凝土蜗壳的水力计算 混凝土蜗壳的水力计算采用半图解法极为方便，如下图所示，现将其计算方法及步骤分述如下： 1）按下式计算蜗壳进口断面的面积 c F = max 0 360c Q V ?? 2）根据水电站的具体情况选择断面形式，并规划进口断面的尺寸使其包括的面积符合c F 的要求，然后将进口断面画在图的右上方； 3）选择顶角和底角的变化规律(图中选择的是直线变化规律)，以虚线表示，并画出若干个中间断面(如图上1、2、3、……断面)； 4）计算各断面的面积，并在断面图的下面对应地绘制出F=f(R)的关系曲线； 5）按下列关系式在左下方并列绘制出F=f(?)的直线， 第五章 蜗壳 45 蜗壳形式与其主要尺寸的选择 现代的中型及大型水轮机都是用蜗壳引导进水的。各种水力实验中所进行的试验指出，设计合理的蜗壳，它的引水能力及效率与小型水轮机所采用的明槽式装置及罐式机壳相比较并无明显的降低。蜗壳的优点是可以大大缩短机组之间的距离，这在选择电站厂房的大小时，有着很大的意义。 从蜗壳的研究当中，可以确定各种不同水头下蜗壳内的最佳水流速度，最合理的蜗壳形式，经及制造它的材料。 大部分的转桨式及螺桨式水轮机都采用梯形截面的混凝土蜗壳。目前设计混凝土蜗壳的最高水头是30～35公尺。然而，有很多大型水电站，在水头低于35公尺时还应用金属蜗壳。 轴向辐流式水轮机通常采用金属蜗壳，按照水头及功率的不同，金属蜗壳可由铸铁或铸钢浇铸（图62），焊接（图63）或铆接而成。图64所示是根据水轮机的水头及功率，对于各种不同型式蜗壳通常所建议采用的范围。 蜗壳的大小决定了它的进水截面，而进水截面是与所采取的进水速度有关的。最通用的进水速度与水头之间的关系，对于12～15公尺以下的水头来说如下式所示： H k v v c = (84) 式中 c v —蜗壳中的进水速度；H —有效水头；v k —速度系数，约为1.0。 中水头或高水头则常应用下列关系： 30v c H k v = (85) 如果把列宁格勒斯大林金属工厂和其它制造厂所出品的中水头及高水头水轮机的现有蜗壳进水速度画在圆上，那么对于水头超过12～15公尺时，我们可得符合下式的曲线： 30c H v 5.1= 然而，有许多由列宁格勒斯大林金属工厂及外国厂家制造的良好的蜗壳，进水速度大大超过了所示的数值。 图65所示为根据有效水头选择蜗壳进水速度用的诺模图，此图是根据上述的公式而做成的。 46 蜗壳的水力计算 当工质—水，流经水轮机的运动机构—转轮时，由于运动量的变化而产生流体能量的转变。这可用水轮机的基本方程式来表示： gh ηu v u v r u u 2211=- FJD 35170 FJD 水电站厂房钢筋混凝土蜗壳技术 技术设计大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1996 年 3 月 1 水电站技术设计阶段 厂房钢筋混凝土蜗壳设计大纲范本 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院 年 月 2 目 次 1. 引 言 (4) 2. 设计依据文件和规范 (4) 3. 基本资料 (4) 4. 内力计算及配筋 (7) 5. 构造要求 (9) 6. 观测设计 (9) 7. 专题研究（必要时） (9) 8. 工程量计算（必要时） (9) 9. 应提供的设计成果 (9) 3 1 引 言 工程位于 ，是以 为主，兼有 等综合利用的水利水电枢纽工 程。电站总装机容量 MW，年发电量 MW×h，电站为 厂房，共装 台机，单 机容量 MW。厂房长 m，宽 m，高 m。 本工程初步设计报告于 年 月 日审查通过。 2 设计依据文件和规范 2.1 有关本工程的文件 (1) 工程初步设计报告； (2) 工程初步设计报告审批文件； (3) 工程技术设计任务书。 2.2 主要设计规范 (1) SDJ 20-78 水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）： (2) SD 335-89 水电站厂房设计规范（试行）； (3) SDJ 173-85 水力发电厂机电设计技术规范（试行）。 2.3 设计参考资料 (1) 建筑结构静力计算手册，1975 年，建筑出版社； (2) 水电站厂房设计，顾鹏飞、喻远光编，1987 年，水利电力出版社。 3 基本资料 3.1 工程等别与建筑物级别 (1) 工程等别为 等； (1) 建筑物级别为 级； (3) 电站厂房级别 级。 3.2 水 位 上游：正常蓄水位 m： 下游：正常尾水位 m； 死 水 位 m； 最低尾水位 m; 设计洪水位 m； 设计洪水尾水位 m； 4 第三节蜗壳 一、金属蜗壳 1.结构型式 根据金属蜗壳外围混凝土结构的受力情况，可分为三种结构型式。 （1）外围混凝土结构不分担蜗壳内水压力。这种金属蜗壳顶面钢板与外围结构之间用弹性垫层隔开，如图18-5所示。这种结构型式为我国所普遍采用。 外围混凝土结构不分担内水压力的金属蜗壳，在尾水管锥管段钢衬安装和周围混凝土浇筑完成后，安装座环及钢蜗壳，在蜗壳上半部表面铺上弹性垫层，然后浇筑蜗壳的外围混凝土。外围混凝土结构的体积大时应分层分块浇筑。金属蜗壳本身刚度不够时，浇筑外围混凝土期间，在蜗壳内应设撑架。外围混凝土浇筑完毕后，通过水轮机座环上的预留孔或管道浇筑座环下未填实的部分。 图18-5 有弹性垫层的金属蜗壳 在这种金属蜗壳中，弹性垫层的作用是保证蜗壳在内水压力的作用下可自由变形，不会将力传给外围结构。为了保证渗人垫层空隙的水能顺畅排出，在垫层最低处应留有排水设施。此外，还应注意在浇外围混凝土时，或对蜗壳底部压浆充填孔隙时，防止垫层空隙被水泥浆填实而失去弹性。弹性垫层通常用三毡四油构成，或者用软木沥青构成。垫层的厚度应满足金属蜗壳自由变形的需要。某水电站厂房金属蜗壳的垫层为用锯末、麻刀和沥青做成的5cm 厚、50cm×50cm软木板，板的曲面与蜗壳形状贴合。铺好软木板后，再铺二毡三油，这样最后完成的垫层厚度接近6cm。由此可见，弹性垫层对施工质量的要求很高，给施工带来不少麻烦。 采用金属蜗壳与外围结构用垫层分开的这种结构型式时，两者受力明确，外围结构只承受本身自重和从上部传来的荷载。 （2）外围混凝土结构承担少部分蜗壳内水压力。采用这种结构型式的金属蜗壳，在蜗壳安装好之后，采取措施临时封闭蜗壳的进出口，向蜗壳内充水并加压到预定值，然后浇外围混凝土，3-7天后卸除内压，再浇筑蜗壳座环下未填实的部分，施工结束时蜗壳与外围结构之间存在空隙，空隙的大小与预加压力有关。 这种结构型式的金属蜗壳，运行时，蜗壳内水压力未达上述预加压力前，蜗壳单独受力；当内水压力增大，蜗壳变形，钢板与外围结构接触后，蜗壳与外围结构共同承担增加的部分水压力。 这种结构型式的金属蜗壳，施工时所施加的预压力大小视外围结构承担的能力而定。有的电站以正常运一行时蜗壳承受的最大静水压力为预压值，这样蜗壳与外围结构共同承担水 17．1 进气蜗壳类型 按通道数目划分，向心涡轮进气蜗壳可分为单通道和多通道两种。 图17-3 双通道串列进气蜗壳 在图17-5中示出向心涡轮进气蜗壳常见的截面形状。为今后叙述方便，每一种都取一个象形的名称。 图17-5 进气蜗壳常见截面形状 17．2 蜗壳流动 流动假定：不可压缩流体，稳定，等熵，等环量流动。蜗壳进口处气流马赫数很低，可合理地假定为不可压缩流体。在蜗壳出口处气流马赫数己很高，特别是无叶喷嘴环向心涡轮蜗壳出口，不可压缩流体必然导致较大误差。内燃机出口气流是脉动的，稳定流动假定并不合理。因非稳定流动的求解非常复杂，此假定是不得己而为之。等熵流动假定意昧着计算中不考虑损失系数修正。由于蜗壳中流体遵守动量距守恒规律，故等环量流动是比较符合实际的合理假定。 图17-1 单通道进气蜗壳 图17-2双通道并列进气蜗壳图 17-2 图17-4 双通道串列进气蜗壳周向布置 图17-6 进气蜗壳流动示意图 进口流动：图17-6为进气蜗壳流动示意图。在蜗壳进口处（O-O 截面）有， ?=RC RE i Ui dR b C G ρ0 (1) 式中，0G 蜗壳进气流量。ρ流体密度，不可压缩，故为常数。i U C ,微流管周向分速。i b 微流管宽度。按气流流动是等环量分布的假定，Γ=i i U R C ,，可将上式改写成， ? Γ=RC RE i i dR R b G ρ0 ……………………………………….(2) 令 ?= RC RE i dR b A 0，即蜗壳进口截面面积。若设 = 0R A 0S dR R b RC RE i i =?，则 00S G Γ=ρ=0 R A Γ ρ ……………………………………….(3) 式中，0R 是进口截面当量平均半径，由下式计算， ? = RC RH i i dR R b A R 0 0 ………………………………………. (4) 出口流动：蜗壳出口截面是宽度为b ，半径为h R 的圆柱面。假定蜗壳出口气流沿周向 雅砻江桐子林水电站厂房和泄洪闸工程 （合同编号：TZLC-201101） 蜗壳混凝土施工专项方案（修改） 批准： 审核： 校核： 编制： 中国水利水电第七工程局有限公司桐子林水电站项目部 二O一三年八月 目录 一、施工综述 (1) 1.1概述 (1) 1.2施工内容 (1) 1.3施工重点及难点 (1) 1.4施工建议 (2) 二、施工布置 (3) 2.1施工道路布置 (3) 2.2施工风、水、电 (3) 2.3浇筑设备布置 (3) 三、施工顺序 (3) 四、施工准备 (3) 五、钢筋安装 (4) 5.1钢筋运输 (4) 5.2钢筋安装 (4) 六、预埋件安装 (5) 七、模板安装 (5) 八、混凝土浇筑 (6) 8.1分层、分块 (6) 8.2主要施工方法 (7) 8.3防止蜗壳、座环位移或变形的保证措施 (9) 8.4温控措施 (10) 九、接触灌浆 (11) 十、施工进度安排 (11) 十一、资源配置 (11) 11.1主要人力资源配置 (11) 11.2主要机械设备配置 (12) 十二、施工质量、安全及环保措施 (12) 12.1施工质量保证措施 (12) 12.2施工安全、环保措施 (13) 蜗壳混凝土施工专项方案（修改） 一、施工综述 1.1概述 桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内的雅砻江干流上，是雅砻江干流下游最末一级梯级电站。桐子林水电站由河床式发电厂房、泄洪闸及挡水坝等建筑组成，坝顶总长440.43m，最大坝高69.5m，电站总装机为600MW。厂房坝段分为4个坝段（5#～8#坝段），分别对应1#～4#机组。 蜗壳底高程为976.2m，顶高程为991.2m，单台机组高程991.2m以下蜗壳外围C25W8F100(二)混凝土量约6728m3，蜗壳混凝土浇筑随蜗壳安装进度进行。 根据《蜗壳混凝土施工专项方案审查会》（华监会[专]厂-2013-032号）的会议纪要，我部对原《蜗壳混凝土施工专项方案》进行了修改与完善。 1.2施工内容 本项目施工内容主要包括：钢筋制安、模板安装、预埋件埋设、混凝土浇筑、接触灌浆等。 1.3施工重点及难点 （1）由于该部位混凝土施工处于关键线路上，施工工期紧、施工难度大，且受结构形式、交叉作业等因素影响，对我部施工组织要求高，如何保证施工进度是重点。 （2）钢筋结构型式复杂、加工难度大；安装过程中受仓面结构、蜗壳钢衬、安装空间狭窄等因素限制，运输及安装难度大，且部分钢筋悬空安装，其支撑困难，安全隐患大。 （3）蜗壳钢衬锚钩、支撑及钢筋等密集，预埋件较多，仓面空间狭小，人员无法进入或进入施工困难。浇筑蜗壳钢衬底部时，混凝土下料难度大、振捣困难，如何保证该部位施工质量是重点、难点。 （4）蜗壳内侧边墙阴角部位入仓及振捣困难，座环支墩与蜗壳钢衬之间阴角部位体型复杂、空间狭窄、钢筋密集等，致使混凝土入仓及振捣均很困难，如何保证阴角部位混凝土浇筑饱满和密实是施工的难点，也是蜗壳层混凝土浇筑施工的关键。 （5）施工控制要求严格，在混凝土浇筑过程中，如施工措施（入仓方式、下料位 第二节 蜗壳计算 一、 蜗壳形式、进口断面参数选择 1、蜗壳形式选择 由于应力强度的限制，钢筋混凝土的蜗壳只能在40m 水头以下的电站中采用，而对于40m 以上水头的电站来说，只能采用金属蜗壳。 根据原始资料，本次设计电站的最大水头为95m ，故应选择金属蜗壳。 2、蜗壳进口断面参数选择 （1） 包角?的选择 混凝土蜗壳包角?通常选择在ο ο270~180之间，而金属蜗壳的包角通常在οο350~340之间，故选取包角345??=。 （2） 选择进口断面平均流速 0v 进口断面平均流速0v -可以选择大一些，这样可以减小蜗壳尺寸，但过大的增加0v 又会 增加损失从而降低水轮机效率，减少水轮机的输出功率，故应尽量合理选择。 0v -=＝0.86?81=7.74（m/s ） 参【1】P119 K 为蜗壳的流速系数，与水头有关，查得0.86 参【2】P120 图（5-14） H 为水轮机设计水头。 （3） 确定进口断面的流量0Q 计算公式如下： 000111360360 T Q Q Q D ??==限 =?360 345 1.247?4.52?81 =217.8 m 3/m 参考【2】P 124 ?0为进口断面的包角。 （4）计算进口断面面积0F 计算公式如下： 000v Q F = =74 .78.217=28.14 ㎡/s （5）计算进口断面半径 0ρ 计算公式如下： πρ0 0F = =π14 .28=3 m 参考【2】P 124 （6）确定座环内外径D a 、D b m r m K m D m D b a 4.015.0615.7==== 参考【2】P 128表2-16 （7） 确定碟形边锥角α 由座环工艺决定，一般取55α? =。 （8）计算碟形边高度h 计算公式如下： 202sin 22 b h ktg r αα=++ =1.26/2+0.152 55sin 15.0255tg 2??+? =0.9m b 010b ?=D =4.5?0.28=1.26 m回弹法测砼强度值的计算方法和步骤
混凝土强度推定值计算
座环与蜗壳分析
金属蜗壳水力计算和尾水管设计
蜗壳施工方案
蜗壳强度报告
蜗壳的水力计算
蜗壳计算讲解
混凝土蜗壳强度计算
第三节 蜗壳
蜗壳设计
蜗壳混凝土施工专项方案0812
蜗壳计算