第3章 三峡右岸电站垫层蜗壳结构数值分析

3.1 概述

垫层方案可以充分发挥钢蜗壳的承载能力，减小混凝土结构承担的内水压力，具有施工方便、工期短、造价低等优点，而且在国内大中型电站中也有着广泛的应用，如我国的李家峡电站（400MW），苏联的克拉斯诺亚尔斯克电站（500MW）。因此在三峡水利枢纽工程单项技术设计阶段，设计推荐三峡电站蜗壳采用垫层埋设方式，并初步选择在上半圆布置10cm厚、弹性模量2.7MPa的弹性垫层。在左岸电站的研究论证中，除保压埋设方式外，对垫层埋设方式也进行过研究，如长江科学院采用轴对称模型和三维模型进行了有限元分析，比较了垫层厚度、弹性模量、包角范围对外包混凝土应力的影响，提供了丰富的计算成果。但是由于像三峡电站这种单机容量700MW的巨型水电站在国内外尚无采用垫层埋设方式的工程实例，因而在三峡工程单项技术设计审查阶段是有争议的。经过深入研究后，三峡电站左岸机组全部采用保压埋设方式。

在三峡电站建设中，由于垫层埋设方式具有保压埋设方式难以替代的优点，因此对于垫层埋设方式应该在单项技术设计的基础上做更进一步的研究。为优化垫层方案，长江科学院受设计委托于1996年进一步研究了薄垫层方案。采用轴对称计算模型对垫层敷设范围和垫层参数进行了多方案分析比较，提出了阶段成果。分析表明：薄垫层方案是可行的，并对垫层敷设范围和垫层参数提出了建议。1997年三峡左岸电站蜗壳决定采用保压埋设方式后，对垫层埋设方式的优化研究未深入进行。

2005年，三峡左岸电站机组全部投产发电，经设计单位推荐并经长江三峡集团总公司批准，决定在右岸电站部分机组采用垫层方案。为保证机组的安全可靠性，在设计单位的组织下，在以往研究的基础上进一步对薄垫层方案进行了优化，并采用三维有限元法对右岸电站机组蜗壳采用垫层埋设方式进行了更深入的研究，同时与保压蜗壳的结构受力、变形及其稳定性进行比较，为三峡电站蜗壳埋入方式的选择及具体的施工技术方案提供了依据。经过充分研究与论证，三峡右岸电站12台机组中，17号、18号、25号和26号共4台机组蜗壳采用垫层埋设方式。

本章是2005年针对垫层埋设方式的静力研究成果。