[发明专利]预应力混凝土蜗壳结构

说明书

本发明公开的是水利水电工程技术领域的一种预应力筋布置形式的预应力混凝土蜗壳结构，包括由钢筋混凝土浇筑的蜗壳和位于蜗壳壁面内的预应力筋，所述预应力筋包括环向预应力筋和外侧竖向预应力筋，所述环向预应力筋沿垂直水流方向断面环形布置，布设范围从蜗壳进口断面到蜗壳90°断面范围内，所述外侧竖向预应力筋竖直设置在蜗壳左边墙外侧，布设范围为蜗壳左边墙的直墙段。通过设置环向预应力筋和外侧竖向预应力筋，能使混凝土蜗壳结构薄弱部位产生较大的预压应力，改善结构薄弱部位的受力，减轻蜗壳外围混凝土的损伤，从而控制裂缝的开展，达到防渗的目的。同时该装置技术可靠，结构合理，施工方便，有利于缩短工期，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及一种预应力筋布置形式的预应力混凝土蜗壳结构。

背景技术

混凝土蜗壳结构在运行中承受复杂荷载作用，蜗壳部位混凝土容易开裂，由于裂缝的产生，蜗壳防渗设计是一个需要重点关注的问题。根据现行国内规范的要求，混凝土蜗壳结构应进行限裂验算。当水电站设计水头较高时，采用普通钢筋混凝土蜗壳配筋量过大，混凝土浇筑困难。而采用在蜗壳内表面设置防渗钢衬的钢筋混凝土蜗壳，一则钢衬安装占一定的直线工期，二则直面钢衬与混凝土之间的接触灌浆技术难度高，侧墙钢衬与混凝土之间的密实性、整体性较差，容易导致蜗壳在运行期间产生钢衬鼓包和漏水现象，进而影响机组的正常运行。至于其它防渗措施，如提高蜗壳部位混凝土的强度等级、使用钢纤维或环氧砂浆等抗(限)裂纤维材料等，都有比较明显的缺陷。因此，提出采用预应力加固措施来解决较高水头下混凝土蜗壳的防渗问题。

由于混凝土蜗壳结构的复杂性，真正将预应力技术运用于蜗壳中的实例非常少。高坝洲水电站是国内最早使用也是极少数使用预应力对混凝土蜗壳进行加固的工程，其预应力混凝土蜗壳中预应力筋由水平向、竖向锚索经用后张法张拉形成。水平蜗向预应力锚索共八束，沿蜗壳侧墙内壁环向布置。竖向预应力锚索共9束，从进口断面～90°断面范围沿侧墙内壁布置。预应力筋的布置形式对结构的受力影响很大，对于混凝土蜗壳这种复杂的结构而言，是否选择合理的预应力筋布置形式，将直接影响能否减小控制截面的弯矩值，达到改善结构受力、减少配筋、限制裂缝宽度、满足防渗要求的目的。而仿照高坝洲水电站预应力混凝土蜗壳的预应力筋布置形式来布置预应力筋效果不显著。

发明内容

为克服现有预应力混凝土蜗壳中预应力筋布置不合理，导致蜗壳局部受力较大等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种有利于改善蜗壳结构薄弱部位受力情况的预应力混凝土蜗壳结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

预应力混凝土蜗壳结构，包括由钢筋混凝土浇筑的蜗壳和位于蜗壳壁面内的预应力筋，所述预应力筋包括环向预应力筋和外侧竖向预应力筋，所述环向预应力筋沿垂直水流方向断面环形布置，布设范围从蜗壳进口断面到蜗壳90°断面范围内，所述外侧竖向预应力筋竖直设置在蜗壳左边墙外侧，布设范围为蜗壳左边墙的直墙段。

进一步的是，所述环向预应力筋包括环形段和槽形段，从蜗壳进口断面到蜗壳0°断面采用环形段进行全断面布置，从蜗壳0°断面到蜗壳90°断面采用槽形端布置，所述槽形段的上下两端延伸到蜗壳机井处。

进一步的是，所述环形段的预应力筋包括至少5根，布设间距为1.5～2m，所述槽形段的预应力筋包括至少16根，在90°范围内均匀间隔布设。

进一步的是，所述外侧竖直预应力筋的布置间距为1.5～2m。

本发明的有益效果是：通过设置环向预应力筋和外侧竖向预应力筋，能使混凝土蜗壳结构薄弱部位产生较大的预压应力，改善结构薄弱部位的受力，减轻蜗壳外围混凝土的损伤，从而控制裂缝的开展，达到防渗的目的。同时该装置技术可靠，结构合理，施工方便，有利于缩短工期，经济效益显著。

附图说明

图1为预应力混凝土蜗壳中预应力筋常规布置平面图。