关于混凝土蜗壳应力配筋

由于混凝土蜗壳周围的应力普遍超过了混凝土的抗拉强度，必须配适量的钢筋，以防止混凝土的开裂。通过对蜗壳周围的应力分析，左侧墙体和蜗壳顶部是配筋的重点部位，其它部位仅结构力配筋即可。
蜗壳部位为大体积混凝土结构，依据《水工混凝土结构设计规范》附录H《非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则》，进行应力配筋。根据应力分布图，对应力进行积分，乘以单位宽度，得到截面总拉力，按轴向受拉截面进行配筋，最终结果如下图1、图2所示。

受力钢筋（直筋）
据应力图分析，左岸墙体内外两侧竖向及蜗壳顶部上下两侧，均需配双排Ф36的钢筋，右侧墙体跨度略小，且蜗壳尾部混凝土体积较大，竖向配单排间距25cm的Ф30的钢筋即可。左右岸墙体内外两侧水平顺河向需配单排间距25cmФ22的钢筋。尾水管上部突入蜗壳上部的锥管段应力不是太大，三个分向应力σr、σθ、σZ分别为0.69Mpa、0.85Mpa、0.62Mpa，需进行结构配筋，且其与上部固定导叶连接处，导叶传来的力很大，可能引起较严重的应力集中，宜加大配筋量。导叶与蜗壳顶部的混凝土连接部，亦需加大配筋量。
配筋依据的应力图主要来源于工况VI，即水击压力作用工况。蜗壳下部有一体积较大的进人孔，从应力图上看，进人孔周围最大分向压应力为2.61Mpa，拉应力也不是太大。三个分向应力σX、σY、σZ分别为0.75Mpa、0.73Mpa、1.02Mpa，Z向最大拉应力出现在进人孔楼梯道下部拐角处，有应力集中的因素，故进人孔周围进行结构配筋即可。

关于抗剪配筋问题
由于蜗壳部位左岸边缘墙体受内水压力作用时，上下两端的剪应力较大。顶部的剪应力也较大。将这两个部位的相应切向应力图取出，并根据剪应力图进行配筋。
由于应力较大，按照受力直筋弯起的原则，可能不能满足要求。如果加配型钢，用钢量较大，施工也不方便。故参考其它工程（如三峡）的经验，可以采用箍筋抗剪，加大箍筋的面积，实际上相当于用直筋代替弯起筋。箍筋用II级螺纹筋时，无法做成箍筋的形状，故可以两端弯起套在受力筋上，或者采用直筋两端焊接在受力筋上。
计算结果为：蜗壳顶板和左侧断面较大部位的边墙，均需加配单排间距25cmФ36箍筋；右岸墙体内加配间距25cmФ20箍筋。箍筋均用直筋形式，两端弯起套接或不弯起而焊接。
为提高安全性，可将蜗壳部位左右岸墙体外侧的双排钢筋在上下两端抗剪部位弯起一排，以加强抗剪能力。此时，左侧的墙体内抗剪钢筋只需@25cmФ20箍筋即可。但是，弯起筋的施工浇筑混凝土较为困难，是其缺点。
墙体的顶部，受机墩较大载荷的作用，剪应力较大，需要在竖向和水平向均布设抗剪钢筋，如图所示，也采用单排25cmФ36。
另外，在墙体的中间部位，剪应力相对较小，可适当减小配筋量。

配筋结果的说明：
蜗壳内部各面的交线，一般是受力面或体的端部，一般应力较大，还有应力集中的因素，宜配适量的斜向钢筋，并尽量将直角做成圆角，以减少应力集中。为清楚起见，将蜗壳部位应力图附后，供参考！采用的坐标系为X——水平指向下游，Y——竖直向上，X——水平指向右岸。尾水管直锥段及蜗壳空腔顶部采用的是局部柱坐标系，X为径向，Y为环向，Z为竖直向上。