钢筋混凝土蜗 壳是低 水头水电站厂房的主要结构之一 ，其形状比较复杂 ，主要 结构计算方法有平面框 架 法和 三雏有限元法 ，其 中以结构力学为主的平 面框 架分析 法是 最常用的方法。传统平面框架分析 法 由于未考 虑平 面框 架之 间的相 互作用(环 向影 响)，计 算成 果与实际受力有所差异。为此 ，提 出 了改进的平 面框 架分析 法 ，该 法 以传 统 平 面框 架模 型 为基 础 ，通 过 改 变 约 束条 件 ，尽 可能 用平 面模 型反 映 三 维 空 间效 果 。 该 法在 清 江 高坝 洲水电站厂房设计 中得 以应 用，取得 了满 意的结果 ，其基 本 思路 和假 定 已被 《水 工钢 筋混凝土 结构设计 规 范》SL192—2008和《水工设计手册》(第二版 )所采 纳。 关 键 词 ：结构分析 ；平面框架法 ；结构 力学法 ；钢 筋混凝 土蜗壳 中图 法 分 类 号 ：TV332 文 献 标 志码 ：A 蜗壳 是 水 电站 水 轮 机 的过 流 部 件 ，低 水 头 (水 头 低 于 40m左 右 )水 电站 多 采 用钢 筋 混 凝 土 蜗壳 ，这种 蜗壳 结构 既 承受 内水 压 力 ，又 承受 上 部 结 构 荷 载 。钢 筋混 凝土 蜗壳 一般 采 用 梯 形 截 面 ，由顶 板 、边 墙 、尾 水 锥 体 和蜗 壳底 部结 构 相 围而 成 ，为 一 复 杂 空 间受 力 构 件 。 目前 的蜗 壳结 构 的计算 方 法主要 有 以下 3种 。 (1)以结构力 学 为 主的平 面框 架法 。该 法沿 蜗壳 中心 线 横 切单 宽 竖 向断 面 ，并 简 化成 r形 框 架进 行 计 算 。该种 方法 是基 于 结 构 力 学 的线 弹性 分 析 方 法 ，其 计 算 过程 简便 ，成果 直 观 ，方 便 承 载 能力 计 算 ，且 与有 限元 计算 结果 比较 ，某 些情 况 比较接 近 ，是 目前最 常用 的蜗 壳分 析 方 法 。但 由于 该 法 忽 略 了蜗 壳 的 环 向作 用 ，计 算成 果 与真 实受 力特 性相 比存 在一 定差 异 ，某些 情 况 下偏 差还 较 大… 。 (2)以 弹性力 学 为主 的环 形板 筒法 。此 法系 将蜗 壳分成几部分 ，各部分按其支承条件和荷载分别采用 不 同方法 计算 ，即顶板 近似 按 弹 性 力 学 环 形板 公 式 计 算 ；侧 墙 根据 外形 及边 界条 件 近似按 单 向板 、双 向板 以 及交叉梁法进行计算。由于计算复杂、假定较多、与真 实结构受力特性差异偏大 ，目前 已较少使用。 (3)三 维有 限元 法 。该法 主要 分 为线 弹性分 析法 和非线性分析法。随着计算机的普及和大型有限元软 件 的开发 成熟 ，三 维 有 限元 法 的 使 用 日渐 广 泛 。虽 然三 维有 限元 法能 够反 映真 实受 力状 态 ，但 建模 复杂 ， 计算 工作 量 大 ，设计 周 期长 ，且在 计算 裂缝展 开 宽度方 面 尚无成 熟 的手段 。 在实 际应 用 中 ，对 于小 型水 电站 ，采用平 面框 架法 一 般 可 以满 足工程 需要 ；对 于大 型 电站 ，由于蜗壳 边界 条件 复杂 ，混 凝土 截 面 尺寸 较 大 ，受 力 条 件 复杂 ，在前 期设 计及 方案 比较 阶段 ，一般 采用 平面 框架 法 ，后 期则 采用 三维 有 限元法 加 以验 算 。 因此 ，平 面 框 架 计算 方 法仍是 目前最常用的蜗壳计算方法。 为 了解决 上述 平 面 框 架计 算 法 的不 足 ，尽 可 能用 平 面模型 反 映三维 空 间 效果 ，本 文对 传 统 计 算模 型进 行 了改进 ，提 出 了改 进 的平 面框 架 分 析 法 。该 方 法基 本思 路是 以传 统平 面 框 架模 型为 基 础 ，通 过 改 变 约束 条件 ，以求 反 映 平 面 框 架 之 间 的相 互 作 用 (主 要 是 环 向影 响 )。 1 改进平面框架法的基本原理和假定 1．1 基本原理 (1)温 度 等 效 性 原 理 。假 设 半 径 为 的 圆形 杆 件 ，杆件轴线温度变化值为 △，杆件线胀系数为 ，则 轴线 温度 变化 引起 的杆 件轴 线伸 长量 △s为

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