温度荷载对抽水蓄能电站蜗壳与外围混凝土传力的影响研究

钟金盛，钱继源，陈 琴，苏海东，崔建华

（1.安徽金寨抽水蓄能有限公司，安徽六安237333；2.长江水利委员会长江科学院，武汉430010）

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抽水蓄能电站厂房蜗壳结构目前一般采用充水保压蜗壳型式，主要由座环、导叶、蜗壳钢衬及外围大体积混凝土组成，电站厂房均为地下结构，蜗壳混凝土四周为温度常年比较恒定的地温，混凝土水化热散热通道有限，而内部边界条件受蜗壳来水的影响。由于蜗壳外围混凝土是在钢蜗壳充水保压条件下施工的，其施工期温度变形情况将影响到卸载后钢衬与混凝土之间的保压初始间隙，进而影响到运行期钢衬与钢筋混凝土联合承载的荷载分配。此间隙大小与浇筑温度、保压水头、保压水温、结构尺寸等有密切关系。另外，运行期相对于混凝土浇筑期间的温差引起的混凝土与钢蜗壳的温度变形也会影响两者间的相互作用，两者分担的内水压力是随季节变化的，对于地下厂房，主要由水温的季节变化造成的，由于施工过程及运行期边界条件变化的复杂性，需通过模拟施工和运行过程的三维有限元仿真计算得出。

从理论上讲，钢蜗壳的温度变形和蜗壳钢板厚度与半径的比值正相关。以三峡电站保压浇筑蜗壳外围混凝土的机组为例，其蜗壳进口处直径为12.4 m，钢板厚度为67 mm，采用三维有限元仿真分析的研究表明［1-4］，温度对钢板和混凝土之间传力的影响显著，1 ℃的温度变化与2 m水头引起的变形相当。在抽水蓄能电站中，由于蜗壳直径相对较小，温度变形引起的传力变化会更显著。……