半埋藏式鋼襯鋼筋混凝土壓力管道鋼筋應力計算

提出“外部管壁”力學模型,并推導出精度較高的半理論半經(jīng)驗計算公式,該公式考慮了混凝土保護層內外的裂縫寬度差異,而后給出算例。

根據(jù)模型實驗和非線性有限元計算結果,對下游壩面式鋼襯鋼筋混凝土壓力管道結構在各類荷載及其組合下的受力性態(tài)進行了分析和總結,提出了此種結構五階段受力的概念。

國內外大型水電工程都需要布置能宣泄大流量的、承受高水壓的壓力管道。水輪機和壓力管道是很多綜合水電工程最重要的主體工程之一。壓力管道通常多為鋼筋混凝土結構,內有承壓的鋼殼,外包鋼筋混凝土保護層,以滿足這類建筑物提出的安全和可靠性的高要求。分析研究了現(xiàn)有壓力管道的結構、安全系數(shù)、計算方法及有關的標準規(guī)范

國內外大型水電工程都需要布置能宣泄大流量的，承受高水壓的壓力管道，水輪機和壓力管道是很多綜合水電工程最重要的主體工程之一。壓力管道通常多為鋼筋混凝土結構，內有承壓的鋼殼，外包鋼筋混凝土保護層，以滿足這類建筑物提出的安全和可靠性的高要求。

針對鋼襯鋼筋混凝土壓力管道,結合彈性模量縮減法和梁系有限元法,建立了結構極限承載力分析的彈性迭代法。彈性迭代法繼承了彈性模量調整法原理簡單、應用方便的優(yōu)點;同時,利用梁系有限元能大大減少單元和自由度數(shù),在保持精度的同時能顯著提高計算效率。算例分析表明,彈性迭代法計算精度良好,可應用于鋼襯鋼筋混凝土壓力管道結構的極限承載力分析中。

采用接觸單元并考慮材料的非線性,通過對鋼襯鋼筋混凝土壓力管道進行三維有限元參數(shù)化分析表明,接觸單元能較好地模擬鋼襯管與墊層的相互作用,參數(shù)化分析得出各個參數(shù)對壓力管道的影響,為壓力管道的精確設計提供參考.

基于鋼襯鋼筋混凝土壓力管道在設計荷載下外包混凝土將帶裂縫工作的基本承載特性,以緩解開裂與限裂間的矛盾為指導思想,將減小壩后背管外包混凝土裂縫寬度和提高開裂管道的耐久性作為研究目的,結合模型試驗和有限元法,研究了一些裂縫控制措施的應用效果,以及有效的計算內水壓力下鋼襯外包混凝土裂縫寬度的公式。結果表明:總用鋼量相同時,減薄鋼襯,加大鋼筋用量,減小裂縫寬度效果明顯;減薄鋼襯外包混凝土厚度,也可減小裂縫寬度;性能可靠的防水涂料具備黏接性強和變形能力高的基本性質,可進一步研究其對提高管道耐久性的長期作用;采用п-780-83規(guī)范中的裂縫寬度公式,計算結果與模型試驗結果較為符合。

結合ansys有限元分析軟件在鋼筋混凝土結構非線性分析中的應用,應用ansys軟件對某水電站的鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的應力和位移進行了模擬分析。

鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的優(yōu)化設計實際上是如何充分發(fā)揮鋼材強度以達到即節(jié)省鋼耗又增加收益的目的.首先采用鍋爐公式擬定經(jīng)濟直徑,然后借助ansys有限元優(yōu)化技術,利用ansys優(yōu)化工具箱的零階方法,設計在不同水壓下鋼襯鋼筋壓力管道的最優(yōu)彈性模型,并通過與某工程實例進行比較,驗證該工程設計的合理性和經(jīng)濟性.

以三峽大壩背管壓力管道為原型,按照1∶10進行幾何縮尺,制作了內徑達1.24m的鋼襯鋼筋混凝土壓力管道。使用新型內水壓力施加方法,進行了模型試驗,掌握了鋼襯鋼筋混凝土壓力管道在內水壓力作用下的工作機理。通過與同系列模型試驗的比較,對鋼襯鋼筋混凝土壓力管道模型試驗有了進一步的認識。最后針對常規(guī)鋼襯鋼筋混凝土壓力管道,參照相關領域研究成果,比較選擇了符合試驗結果的初裂荷載計算公式、裂縫間距最大縫寬計算公式以及管道強度設計公式,以供設計使用。

鋼襯鋼筋混凝土壓力管道是水電站廣泛采用的新型結構,其內水壓力等荷載由鋼襯和外包的鋼筋混凝土共同承擔。結合工程應用,系統(tǒng)地總結了下游壩面鋼襯鋼筋混凝土壓力管道非線性有限元分析的特點,并從混凝土本構關系模擬(采用非線性彈性模型、彈塑性模型、內時模型、斷裂力學模型、流變學模型、損傷力學模型)、混凝土裂縫模擬、鋼筋模擬和鋼筋與混凝土之間粘結模擬等方面介紹了研究進展情況,指出了進一步研究需要解決的問題。

總結了水電站下游壩面鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的發(fā)展與應用,及在仿真材料結構模型試驗、擬解析解和有限元方法等方面的研究進展情況,指出了需進一步研究解決的問題

本文論述了采用大小比悄仿真材料平面模型試驗的方法研究三峽電站鋼襯鋼筋混凝土壓力管道在內水壓力作用下結構的應力分布、管道混凝土初裂位置、初裂荷載、裂縫寬度、裂縫發(fā)展特征以及管道的極限承載能力。研究減小裂縫寬度的措施。

鋼襯鋼筋混凝土壓力管道應用于大型水電站中,一般在設計時都允許混凝土出現(xiàn)裂縫,但對裂縫寬度進行了限制,而實際工程實測值往往超過計算值。結合三峽大比尺結構模型試驗分析了用現(xiàn)有計算公式計算鋼襯鋼筋混凝土壓力管道裂縫寬度的計算值與實測值的符合程度并對今后將進行的裂縫寬度的研究提供了建議。

采用ansys程序對三峽水電站管道大比尺試驗模型進行了有限元分析,得到了管道開裂前各種材料的承載比、初裂荷載、裂縫寬度以及結構超載系數(shù),并與模型試驗結果進行了對比.結果表明,有限元分析結果與試驗結果基本一致,可以為其他工程提供參考.

三峽水電站為壩后式廠房,引水采用單機單管引水方式,壓力管道直徑大,hd值高。設計對壓力管道的布置形式和結構型式進行了論證研究,為盡量減少管道布置對壩體斷面的削弱,方便施工,提高壩體結構整體安全性,經(jīng)綜合比較后確定壓力管道采用下游壩面留淺槽管的布置形式,結構型式采用鋼襯鋼筋混凝上管聯(lián)合受力的方式。通過對壓力管道的設計原則和方法、安全系數(shù)確定、鋼襯和鋼筋配置的設計、鋼襯鋼筋混凝土管聯(lián)合受力措施研究、管道裂縫分析及保護措施研究等工作,為保證施工質量創(chuàng)造了條件,并節(jié)省了工程投資。另外,三峽水電站工程實踐也為我國制定水電站鋼襯鋼筋混凝土壓力管道設計規(guī)范提供了充分、翔實的依據(jù)。

前蘇聯(lián)鋼襯鋼筋混凝土壓力管道經(jīng)驗及其應用——前蘇聯(lián)從60年代中期開始對鋼對鋼筋混凝土壓力管道進行了較系統(tǒng)的試驗研究、理論分析和設計計算，提出了設計堆則井修政了相應的設p規(guī)范．甚結了豐富的經(jīng)驗為了吸救前蘇聯(lián)的鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的設計、施工經(jīng)驗...

前蘇聯(lián)從60年代中期開始對鋼襯鋼筋混凝土壓力管道進行了較系統(tǒng)的試驗研究、理論分析和設計計算,提出了設計準則并修改了相應的設計規(guī)范,總結了豐富的經(jīng)驗。為了吸收前蘇聯(lián)的鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的設計、施工經(jīng)驗,中國長江三峽工程開發(fā)總公司邀請了俄羅斯專家進行咨詢,對三峽電站壓力管道按蘇聯(lián)規(guī)范作復核計算,優(yōu)化了三峽電站壓力管道的設計。

承插式自應力鋼筋混凝土壓力管可代替鋼管和鑄鐵管用于城鎮(zhèn)自來水輸水管道,為國家節(jié)省大量金屬材料和基建投資.目前,我國許多城市的給水管道都采用了承插式自應力鋼筋混凝土壓力管道.現(xiàn)將其施工方法總結如下:一、管材與接口材料的檢查1.管材和配件檢查施工之前,將管子順序地排列于溝槽一側,并對管子和配件(包括特制配件)進行外觀檢查,詳細地察看管體和配件有無裂縫、露筋、脫皮等缺損.

承插式自應力鋼筋混凝土壓力管可代替鋼管和鑄鐵管用于城鎮(zhèn)自來水輸水管道,為國家節(jié)省大量金屬材料和基建投資.目前,我國許多城市的給水管道都采用了承插式自應力鋼筋混凝土壓力管道.現(xiàn)將其施工方法總結如下:一、管材與接口材料的檢查1.管材和配件檢查施工之前,將管子順序地排列于溝槽一側,并對管子和配件(包括特制配件)進行外觀檢查,詳細地察看管體和配件有無裂縫、露筋、脫皮等缺損.

應用斷裂力學原理,給出了鋼筋混凝土壓力管道有關斷裂的計算公式。

工程上鋼筋混凝土壓力管道表面通常會出現(xiàn)裂縫,傳統(tǒng)鋼筋混凝土壓力管道的抗裂計算是建立在連續(xù)體的假設基礎上的,本文以假設構件在開裂前存在宏觀表面裂縫為基礎,抗裂度定義為抵抗發(fā)生穿透裂縫進而引起裂縫失穩(wěn)擴展,基于斷裂力學理論對鋼筋混凝土壓力管道的斷裂分析進行了初步探討。