瀑布溝水電站大型蝸殼外圍混凝土結構設計與施工

彭薇薇，王 波

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，成都，610072)

1 概述

瀑布溝水電站位于大渡河中游漢源縣和甘洛縣境內，是四川省腹地附近最近的一座具有大型水庫綜合利用的水電工程。電站采用地下廠房，廠內安裝6臺單機容量600MW的混流式水輪發電機組，年發電量147.9億kW·h。水輪機額定水頭156.7m，最大靜水頭181.7m，最小靜水頭114m，單機額定引用流量435m3/s。

瀑布溝水電站設計水頭高、單機引用流量大，HD值約1400，水輪機組采用下機架支承、鋼蝸殼與外圍混凝土聯合受力結構。鋼蝸殼設計內水壓力2.45MPa，鋼蝸殼安裝后以1.5倍內水壓力(即3.68MPa)進行水壓試驗，在充水穩壓于1.40MPa下澆筑外圍混凝土。

瀑布溝機組機墩屬矮機墩，因此將機墩、蝸殼及其外圍混凝土結構作為整體進行計算。分析工作包括三維有限元數值計算和三維仿真材料模型試驗，研究蝸殼結構在各種工況下結構的應力、變位、荷載分配、運行穩定性及外圍鋼筋混凝土的開裂狀態、安全儲備等。在實施階段，針對充水保壓蝸殼特點，就水壓試驗、混凝土澆筑等提出要求，使蝸殼聯合受力結構運行有較好的保障。

2 蝸殼外圍混凝土三維有限元結構計算

瀑布溝廠房1#、3#、5#機蝸殼由加拿大GE公司制造，分 28節拼裝;2#、4#、6#機蝸殼由東方電機廠制造，分36節拼裝。

蝸殼聯合受力結構采用了三維有限元(ANSYS)、三維非線性分析(ABAQUS)、三維動力有限元等三種方法計算，機墩結構包含在鋼蝸殼與外圍混凝土聯合受力結構分析中。在計算與試驗成果的基礎上，經綜合分析進行強度設計。……