水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及水電站蝸殼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是水電機(jī)組中的墊層蝸殼結(jié)構(gòu)。它包括金屬蝸殼及其外圍鋼筋混凝土，金屬蝸殼的進(jìn)口端是一段直管段，引水鋼管與金屬蝸殼的進(jìn)口端的直管段連接，直管段末端為蝸向0°斷面，金屬蝸殼結(jié)構(gòu)蝸狀內(nèi)圈設(shè)置有座環(huán)，其特征是：金屬蝸殼與外圍混凝土之間固定有墊層，墊層的傳力系數(shù)在60MPa/m至250MPa/m。由于在金屬蝸殼外圍與混凝土接觸部位固定有合理傳力系數(shù)及鋪設(shè)范圍的墊層，因此可以充分發(fā)揮金屬蝸殼承受內(nèi)水壓力的強(qiáng)度能力及外圍鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的剛度能力，從而保證了蝸殼結(jié)構(gòu)長期承受靜、動(dòng)荷載的整體性，保證了機(jī)組長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水電站蝸殼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別是水電機(jī)組中的墊層蝸殼結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]蝸殼結(jié)構(gòu)作為水輪發(fā)電機(jī)組的支撐體系，其結(jié)構(gòu)型式選擇是否正確，不僅是重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，而且還關(guān)系到電站是否能夠長期安全穩(wěn)定運(yùn)行問題。工程上常用的蝸殼結(jié)構(gòu)型式主要有直埋蝸殼、充水保壓蝸殼、墊層蝸殼。
[0003]直埋蝸殼結(jié)構(gòu)是指直接在金屬蝸殼外圍配置鋼筋澆筑混凝土，內(nèi)水壓力主要由外圍鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)，這種蝸殼結(jié)構(gòu)形式主要優(yōu)點(diǎn)是承載能力高，缺點(diǎn)是金屬蝸殼強(qiáng)度沒有充分發(fā)揮，鋼筋用量大，在內(nèi)水壓力作用下，在部分范圍會(huì)出現(xiàn)相對較寬的裂縫，對結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性不利；充水保壓蝸殼是指金屬蝸殼在充水預(yù)壓狀態(tài)下澆筑外圍混凝土，利用保壓水頭控制外圍混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓力，減少外圍混凝土受力，充水保壓蝸殼需增加保壓設(shè)備，費(fèi)用高，且施工過程復(fù)雜，工期長；墊層蝸殼結(jié)構(gòu)是指在蝸殼表面鋪設(shè)一定范圍的墊層材料后再澆筑外圍混凝土，利用墊層調(diào)節(jié)蝸殼外圍混凝土承擔(dān)的內(nèi)水壓力，有效減少外圍混凝土的開裂，提高外圍混凝土的澆筑質(zhì)量，且施工簡便、造價(jià)較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，通過合理的選取墊層參數(shù)及鋪設(shè)范圍，充分發(fā)揮金屬蝸殼承擔(dān)內(nèi)水壓力的能力，減小金屬蝸殼外圍混凝土承擔(dān)的內(nèi)水壓力，使金屬殼外圍鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)、少出現(xiàn)貫穿性裂縫，即使出現(xiàn)少量貫穿性裂縫也可以控制其開展寬度，從而保證蝸殼結(jié)構(gòu)長期承受靜、動(dòng)荷載的整體性，為水電機(jī)組能夠長期安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供重要保障。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，它包括金屬蝸殼及其外圍鋼筋混凝土，金屬蝸殼的進(jìn)口端是一段直管段，引水鋼管與金屬蝸殼的進(jìn)口端的直管段連接，直管段末端為蝸向0°斷面，金屬蝸殼結(jié)構(gòu)蝸狀內(nèi)圈設(shè)置有座環(huán)，其特征是:金屬蝸殼與外圍混凝土之間固定有墊層，墊層的傳力系數(shù)在60MPa/m至250MPa/m。
[0006]所述的墊層的蝸向起始位置位于金屬蝸殼的進(jìn)口端，墊層的蝸向末端位于金屬蝸殼的蝸向225°至310°之間。
[0007]所述的墊層蝸向段的子午向起始鋪設(shè)位置是距座環(huán)上環(huán)板的15°至30°位置，墊層蝸向段的子午向末端鋪設(shè)位置是不超過子午向腰線以下35°。
[0008]所述的墊層在直管段子午向末端鋪設(shè)位置是不超過腰線以下35°。
[0009]所述的墊層是聚胺脂軟木板或聚苯乙烯泡沫板或高壓聚乙烯閉孔泡沫板。
[0010]本實(shí)用新型的特點(diǎn)是，水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)由于在金屬蝸殼外圍與混凝土接觸部位固定有合理傳力系數(shù)及鋪設(shè)范圍的墊層，因此可以充分發(fā)揮金屬蝸殼承受內(nèi)水壓力的強(qiáng)度能力及外圍鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的剛度能力，從而保證了蝸殼結(jié)構(gòu)長期承受靜、動(dòng)荷載的整體性，保證了機(jī)組長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，且其施工簡便，造價(jià)低，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，能廣泛的應(yīng)用于各種水頭的水電站金屬蝸殼結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0012]圖1是水電機(jī)組金屬蝸殼結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖2是圖1中I—I剖向示意圖。
[0014]圖中:1、直管段；2、金屬蝸殼；3、墊層；4、外圍混凝土 ；5、座環(huán)。

【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]本實(shí)用新型水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)實(shí)施例平面示意圖見圖1，它包括金屬蝸殼2及外圍混凝土 4，金屬蝸殼2的進(jìn)口端是一段直管段1，引水鋼管與金屬蝸殼的進(jìn)口端的直管段I連接，直管段I末端為蝸向0°斷面，金屬蝸殼2蝸向內(nèi)圈設(shè)置有座環(huán)5，金屬蝸殼2與外圍混凝土 4之間固定有墊層3，墊層3的傳力系數(shù)在60MPa/m至250MPa/m。
[0017]墊層3是聚胺脂軟木板或聚苯乙烯泡沫板或高壓聚乙烯閉孔泡沫板。
[0018]本水電機(jī)組蝸殼結(jié)構(gòu)由于在金屬蝸殼2外圍與混凝土 4接觸部位固定有合理傳力系數(shù)及鋪設(shè)范圍的墊層3，因此可以充分發(fā)揮金屬蝸殼自身的承載力，減小座環(huán)受到的扭轉(zhuǎn)力及外圍混凝土的受力，保證了機(jī)組長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，且其施工簡便，造價(jià)低，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
[0019]實(shí)施例2
[0020]如圖2所示，墊層3的蝸向起始位置位于金屬蝸殼2的進(jìn)口端，墊層3的蝸向末端位于金屬蝸殼2的蝸向225°至310°。
[0021]墊層3蝸向段的子午向起始鋪設(shè)位置是距座環(huán)5上環(huán)板的15°至30°位置，墊層3蝸向段的子午向末端鋪設(shè)位置是不超過子午向腰線以下35°。
[0022]墊層3的直管段I子午向末端鋪設(shè)位置是不超過腰線以下35°。
[0023]金屬蝸殼2的蝸向是指從金屬蝸殼直管段I末端向金屬蝸殼蝸向末端延伸的方向；子午向是指在金屬蝸殼2的徑向外表面上的方向，即如圖2中斷面呈近似圓形，子午向是指該近似圓形斷面的圓周表面，子午向腰線是指穿過座環(huán)5的上、下環(huán)板的中心及金屬蝸殼2斷面圓心的直徑。
[0024]在沒有鋪設(shè)墊層3的金屬蝸殼2區(qū)域，直接澆筑外圍混凝土 4，大部分內(nèi)水壓力直接傳遞給外圍混凝土 4 ;由于對金屬蝸殼2表面鋪設(shè)的墊層3橫向與縱向的鋪設(shè)范圍同時(shí)作出限制，并配合有效的傳力系數(shù)范圍，傳遞給外圍混凝土 4的內(nèi)水壓力可以通過調(diào)整墊層3傳力系數(shù)得到控制，充分發(fā)揮金屬蝸殼2自身承擔(dān)內(nèi)水壓力的能力，減少了外圍混凝土4的配筋量，提高外圍混凝土 4澆筑質(zhì)量。
[0025]由于金屬蝸殼2鋪設(shè)墊層3后，金屬蝸殼2環(huán)殼內(nèi)外表面上的法向壓強(qiáng)差不相等，人為改變了金屬蝸殼2結(jié)構(gòu)自身結(jié)構(gòu)特性，也可以有效的減少座環(huán)5的受力，控制了座環(huán)5的變形，并且保證了整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0026]實(shí)施例3
[0027]本實(shí)施例與實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)基本相同，本實(shí)施例中如圖1和圖2所示，墊層3蝸向末端位于金屬蝸殼2從起始位置起沿蝸向310°的位置；墊層3子午向鋪設(shè)范圍起始端位于距座環(huán)5的上環(huán)板處15°位置，末端位于子午向腰線以下35°，墊層3的傳力系數(shù)為250MPa/m。
[0028]本實(shí)例給出的墊層3鋪設(shè)范圍已達(dá)到本實(shí)用新型所提出的最大墊層鋪設(shè)范圍，但不是所有的金屬蝸殼2結(jié)構(gòu)都必須按本實(shí)例給出的墊層3的范圍鋪設(shè)。
[0029]墊層3所選材料其墊層傳力系數(shù)控制在60MPa/m至250MPa/m，如果大范圍的鋪設(shè)墊層3，正如本實(shí)例給出的最大墊層3鋪設(shè)范圍，為保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，而且盡可能的減少外圍混凝土 4承擔(dān)內(nèi)水壓力，可以選擇墊層3的傳力系數(shù)為250MPa/m。
[0030]結(jié)合具體工程金屬蝸殼2結(jié)構(gòu)可以選取本實(shí)用新型中提出的金屬蝸殼2結(jié)構(gòu)表面鋪設(shè)的墊層范圍和墊層傳力系數(shù)，不同的墊層參數(shù)對于不同的蝸殼結(jié)構(gòu)其影響效果不一樣，達(dá)到的效果也不一樣。
[0031]上述實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，它包括金屬蝸殼(2)以及金屬蝸殼(2)外圍的混凝土(4)，金屬蝸殼(2)的進(jìn)口端是一段直管段(1)，引水鋼管與金屬蝸殼進(jìn)口端的直管段(I)連接，直管段(I)末端為蝸向0°斷面，金屬蝸殼(2)蝸狀結(jié)構(gòu)內(nèi)圈設(shè)置有座環(huán)(5)，其特征是:金屬蝸殼(2)與外圍混凝土(4)之間固定有墊層(3)，墊層(3)的傳力系數(shù)在60MPa/m至250MPa/m 之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的墊層(3)的蝸向起始位置位于金屬蝸殼(2)的進(jìn)口端，墊層(3)的蝸向末端位于金屬蝸殼(2)的蝸向225°至310°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的墊層(3)蝸向段的子午向起始鋪設(shè)位置是距座環(huán)(5)上環(huán)板的15°至30°位置，墊層(3)蝸向段的子午向末端鋪設(shè)位置不超過子午向腰線以下35°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的墊層(3)在直管段(I)子午向末端鋪設(shè)位置是不超過腰線以下35°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電機(jī)組墊層蝸殼結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的墊層(3)是聚胺脂軟木板或聚苯乙烯泡沫板或高壓聚乙烯閉孔泡沫板。
【文檔編號】F03B11/02GK204140264SQ201420532570
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】姚栓喜, 王冬條, 劉靜, 孫春華, 張曼曼, 魏燕, 張新民, 景浩, 胡興偉 申請人:中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司