3.5 垫层方案与保压方案成果比较

对垫层方案和保压方案（详细成果见2.3节）的成果进行归纳和比较。考虑到计算条件的一致性，主要以设伸缩节和止推环（均为方案1）的情况作对比。

3.5.1 蜗壳变形

图3.5-1为最大水压（1.395MPa）时断面6的蜗壳变形。图3.5-1中可见，两种方案的变形规律是不一致的。垫层方案中，在敷设垫层的范围，蜗壳向外的膨胀量大，在垫层敷设的末端，钢板的弯曲变形大。而保压方案的保压浇筑、卸压、重新加压的施工过程，造成各阶段蜗壳变形呈现出一定的不均匀性，以及卸压后蜗壳和混凝土之间的间隙分布的不均匀性，如蜗壳底部在支墩之间的变形要大于支墩处的变形。垫层方案最大位移出现在腰线附近，为7mm，而保压方案最大位移在腰线以下，达到20mm。

图3.5-1 断面6蜗壳变形示意图（水压1.395MPa）

3.5.2 钢板与混凝土之间的传压

蜗壳和混凝土之间的传压，垫层方案和保压方案分别见表3.4-3和表2.3-4。顶部和腰部，保压方案的传压在0.6MPa左右，约占全部水压（1.395MPa）的45%；垫层方案约为0.4MPa，小于全部水压的30%；底部两者相差不大，为0.6～0.7MPa，但保压方案在支墩处的传压大于0.8MPa。因此，保压方案的传压（即混凝土的承载比）要大于垫层方案。

3.5.3 混凝土环向应力

总体上看，两种方案的应力基本处于同一水平，应力分布规律相似。只是垫层方案在上座环附近未布置垫层，环向呈现压应力，而保压方案则为拉应力。

对于设止推环方案（方案1），有以下规律：

（1）最大环向应力，垫层方案为3.62MPa，保压方案为3.59MPa。

（2）在直管段（断面1～断面6），底部的E点和F点，垫层方案应力大；顶部和腰部的B和D点则以保压方案为大。

（3）除直管段外的其他区域（断面7～断面11），保压方案的应力要略大于垫层方案。

（4）在蜗壳鼻端附近的断面13，由于垫层方案中未敷设垫层，类似于直埋，因此拉应力要大于保压方案，腰部甚至相差1.3MPa。

（5）腰部以上45°角的C点，垫层方案的应力一般要大于保压方案，只在断面2、断面3和断面10处为保压方案稍大。

另外对于不设止推环方案（方案2），垫层方案和保压方案在进口段的混凝土应力相差较大。原因在于，垫层方案在厂坝间用垫层管取代伸缩节，进口段钢管全包垫层（厚度为5cm）,而保压方案设伸缩节，进口段钢管只在上半圆包垫层（厚度为3cm），因此前者传压小造成混凝土应力减小。

3.5.4 蜗壳钢板应力

除底部至下座环的一小部分区域外，垫层方案的钢板环向应力一般大于保压方案。由于钢板变形的不同，其弯曲应力的分布也有较大差别。由于保压方案的浇筑过程比垫层方案复杂，其等效应力分布的均匀性不如垫层方案，表现在一些特殊部位的应力值较大。

垫层方案蜗壳钢板的等效应力最大值为185MPa，出现在直管段；保压方案的最大值出现在蜗壳鼻端与进口段交界处，为210MPa。

垫层方案的座环和固定导叶的等效应力在46～65MPa之间，分布较均匀；而保压方案的座环和固定导叶的等效应力最大值为190MPa。

其他大部分区域的蜗壳钢板等效应力，垫层方案要大于保压方案。