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《天津大学》 2007年
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温度对充水保压蜗壳结构蜗壳与外围混凝土间隙的影响

王金辉  
【摘要】: 充水保压蜗壳结构是水电站结构广泛采用的蜗壳结构形式,此结构中蜗壳与外围混凝土之间的间隙除了与内水压力密切相关外,结构施工期混凝土的水化热温升和运行期水温、气温的变化等也会影响到蜗壳与外围混凝土之间的间隙的大小和分布,进而影响到结构的安全性和耐久性。然而,由于蜗壳结构形体复杂,各种材料的热学性能和力学性能受温度影响变化较大,再加之结构施工期和运行期温度、气候也难以准确掌握,要全面开展研究是相当复杂的,至今尚未见到专门研究的相关文献报道。 本文结合山西省西龙池抽水蓄能电站工程,以有限元基本理论和热传导理论为基础,运用ANSYS有限元分析软件为主要计算工具,分别计算了施工期和运行期两种工况下,温度变化对充水保压蜗壳结构中蜗壳与外围混凝土之间的间隙影响情况。 通过模拟蜗壳外围混凝土的施工过程,计算了结构温度场的分布和发展历程,分析了蜗壳与外围混凝土之间间隙的发展变化。计算表明:受分层浇筑混凝土凝结硬化时间的不同和混凝土水化热温升的影响,蜗壳与混凝土之间间隙呈不均匀分布,蜗壳断面直径越大,受温度影响越大,相应部位间隙值也越大;整体模型断面最大间隙值出现在与蜗壳中心水平轴约成30°~60°角的斜上方范围内,最大计算间隙值3.10mm,轮段模型断面间隙最大值出现在蜗壳上部,最大计算间隙值2.80mm。 本文在计算运行期冬、夏两季温度荷载引起的温度场分布及结构变形的基础上,分析了运行期温度对蜗壳与外围混凝土间隙的影响。结果表明:冬季温度降低引起蜗壳发生内缩变形,间隙值变大,夏季温度作用下蜗壳外扩变形,间隙值变小,且间隙变化值在蜗壳圆周方向分布不均。就本工程而言,该间隙冬季最大变化0.39mm,夏季最大变化0.27mm。 本文针对不同的温度荷载工况,均采用了整体有限元模型和轮段有限元模型做了计算,并比较了两种模型的结果,就分析蜗壳结构温度影响时的合理建模方法提出了参考性意见。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TV315

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【引证文献】
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