水電站埋藏式壓力鋼管的承載分析方法研究

云南芒牙河一級(jí)水電站是一個(gè)徑流式高水頭電站,壓力鋼管道采用明管和埋管相結(jié)合布置形式。對(duì)埋管段結(jié)構(gòu)分析,根據(jù)規(guī)范解析法的計(jì)算結(jié)果,并參照類似工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),采用有限元計(jì)算方法對(duì)埋管段進(jìn)行優(yōu)化分析,確定鋼管壁厚和抗外壓穩(wěn)定的加勁措施。

龍灘水電站為地下廠房壓力引水式電站,采用單管單機(jī)供水方式,壓力鋼管內(nèi)徑10m,最大hd值達(dá)2453m2,為特大型鋼管。鋼管管壁厚度18~52mm,采用16mnr級(jí)鋼板(厚18~32mm)和610mpa級(jí)鋼板(厚32~52mm),加勁環(huán)采用q345-c級(jí)鋼材。地下埋管入巖段外包厚1500mm的c25鋼筋混凝土,配ⅱ級(jí)鋼筋,其余地下埋管外包厚600mm的c20素混凝土。對(duì)龍灘水電站埋藏式加勁壓力鋼管抗外壓穩(wěn)定性進(jìn)行了校核計(jì)算。在校核計(jì)算過(guò)程中,采用了解析法和半解析有限元法等多種計(jì)算方法,并且綜合考慮了初始縫隙等缺陷因素對(duì)壓力鋼管抗外壓穩(wěn)定性的影響。對(duì)水電站埋藏式加勁壓力鋼管的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

格曲二級(jí)水電站最大水頭近400m,發(fā)電引水隧洞的斜井段和下平段采用埋藏式壓力鋼管,不同管道設(shè)計(jì)方案對(duì)發(fā)電引水隧洞具有不同影響。通過(guò)分析不同管壁厚度設(shè)計(jì)產(chǎn)生的結(jié)果,對(duì)水電站高水頭埋藏式壓力鋼管設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選。經(jīng)計(jì)算,按明管設(shè)計(jì)比較安全,施工速度快,但偏于保守,鋼材用量大;按埋管設(shè)加勁環(huán)設(shè)計(jì)鋼材總量小,但施工難度大,影響混凝土澆筑和接縫灌漿的密實(shí)性,不易保證施工質(zhì)量;按埋管不設(shè)加勁環(huán)設(shè)計(jì)鋼管用量介于兩者之間,且施工難度低,速度快,可保證混凝土澆筑和接縫灌漿的施工質(zhì)量。故推薦采用埋管不設(shè)加勁環(huán)設(shè)計(jì)。

基于緬甸dapein(ⅰ)水電站的工程規(guī)模和特點(diǎn),研究了埋藏式鋼岔管的布置設(shè)計(jì),使其結(jié)構(gòu)布置安全、合理、經(jīng)濟(jì),滿足運(yùn)行要求。

埋藏式預(yù)壓力鋼管混凝土回填新技術(shù)與常規(guī)回填相比，簡(jiǎn)化了施工措施，縮短了工期，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)壓力與很多因素有關(guān)，需作進(jìn)一步探討。

針對(duì)水電站壓力鋼管的抗外壓穩(wěn)定問(wèn)題,提出了半解析有限元法。該方法具有計(jì)算量小、計(jì)算精度高、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)。采用半解析有限元法對(duì)九甸峽水電站埋藏式壓力鋼管進(jìn)行了外壓穩(wěn)定性計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與米賽斯法、文敦白法和賴-范法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較分析。研究表明,半解析有限元法考慮加勁環(huán)嵌固作用比考慮加勁環(huán)簡(jiǎn)支作用的計(jì)算結(jié)果大,而與米賽斯法、文敦白法結(jié)果相近。在實(shí)際施工中,應(yīng)采取有效施工工藝,使加勁環(huán)對(duì)鋼管的約束更接近于嵌固作用,從而提高壓力鋼管抗外壓穩(wěn)定性。

結(jié)合某高水頭水電站工程的實(shí)際,采用了一種考慮初始縫隙的埋藏式鋼岔管有限元分析方法,即將圍巖簡(jiǎn)化為在有限元節(jié)點(diǎn)上施加純壓縮彈性抗力的模型,對(duì)鋼岔管與圍巖聯(lián)合承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元計(jì)算和分析,計(jì)算結(jié)果表明,圍巖對(duì)鋼岔管應(yīng)力的影響和減小鋼板厚度的效果十分顯著。

采用三維有限元方法對(duì)石門坎水電站鋼岔管結(jié)構(gòu)體形進(jìn)行優(yōu)化,考慮施工中的不確定因素,就總縫隙寬和圍巖彈性抗力進(jìn)行了敏感性分析。結(jié)果表明:在一定的平面布置條件下,岔管管殼應(yīng)力集中的程度取決于管殼母線間的轉(zhuǎn)折角大小;縫隙大小對(duì)埋藏式岔管的應(yīng)力分布影響較為敏感,縫隙越小,圍巖分擔(dān)作用越明顯;圍巖對(duì)岔管的應(yīng)力大小及分布影響顯著。

根據(jù)等安全裕度原理并參考現(xiàn)有規(guī)范確定了整體安全評(píng)估控制標(biāo)準(zhǔn)——整體安全系數(shù)限值,同時(shí)引入和發(fā)展了極限分析的彈性模量縮減法求解整體安全評(píng)估指標(biāo)——整體安全系數(shù),構(gòu)建了可配套應(yīng)用的壓力鋼管整體安全評(píng)估方法,克服了現(xiàn)行基于材料層面的點(diǎn)應(yīng)力評(píng)估方法在原理和應(yīng)用中存在的問(wèn)題。算例分析表明,該整體安全評(píng)估方法既放松了對(duì)應(yīng)力的過(guò)嚴(yán)限制,又保證了結(jié)構(gòu)安全承載,可為壓力鋼管承載力安全評(píng)估提供新途徑,并可用于優(yōu)化壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

針對(duì)高水頭水電站壓力鋼管水頭高、管軸線長(zhǎng)的特點(diǎn)以及常規(guī)壓力鋼管水壓試驗(yàn)方案的不足,采用壓力鋼管整體充水分段連續(xù)水壓試驗(yàn)方案,成功地完成了高水頭、長(zhǎng)軸線壓力鋼管的水壓試驗(yàn)。具有一定的參考價(jià)值。

針對(duì)我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)sd144-85《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》按結(jié)構(gòu)可靠度理論進(jìn)行修編的需要,對(duì)水電站壓力鋼管水錘壓力的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了研究。根據(jù)已搜集到的國(guó)內(nèi)外部分水電站壓力鋼管水錘壓力的實(shí)測(cè)資料,利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中的假設(shè)檢驗(yàn)方法進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,求得了水錘壓力的最優(yōu)概率分布函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)參數(shù),證明水錘壓力的概率分布可用極值ⅰ型來(lái)擬合。這一研究成果不僅為水電站壓力鋼管的可靠度分析提供了必不可少的基礎(chǔ)資料,而且對(duì)已建壓力鋼管的可靠度鑒定與評(píng)估也具有重要的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)還通過(guò)水電站明管可靠度分析的實(shí)例,探討了水錘壓力對(duì)水電站壓力鋼管可靠度的影響,得出了對(duì)水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值的若干結(jié)論。

新西蘭馬賴泰１號(hào)電站甩負(fù)荷后及充水期閘，ｇ１號(hào)機(jī)組的壓力鋼管發(fā)生了顯著的共振。試驗(yàn)與阻抗分析表明，共振模式是二次諧波共振，壓力節(jié)在鋼管中點(diǎn)，封閉的兩端即進(jìn)水閘門和水輪機(jī)導(dǎo)葉處的壓力相位相反。已查明進(jìn)水閘門的止水是共振的自激源。本文論述了為找出共振狀態(tài)及消除激勵(lì)所進(jìn)行的研究和試驗(yàn)

水電站壓力鋼管的制作 一、概述 江蘇宜興抽水蓄能電站位于宜興市西南郊銅官山區(qū)，裝機(jī)容 量為1000mw（4×250mw），壓力鋼管主要布置在輸水系統(tǒng)，輸 水系統(tǒng)由上游引水系統(tǒng)和下游尾水系統(tǒng)組成，引水系統(tǒng)為二洞四 機(jī)布置，由上平洞，上豎井、中平洞、下豎井、下平洞、岔管、 高壓支管組成，全部采用鋼管襯砌；尾水系統(tǒng)采用兩機(jī)合一洞的 布置形式，一部分為鋼管襯砌，一部分混凝土襯砌。壓力鋼管總 量為13000t，管材分為16mnr和600mpa級(jí)高強(qiáng)鋼2種，管徑 為φ6.0、φ5.6m、φ5.2m、φ4.8m、φ3.4m，管壁厚度為 δ=18mm~60mm不等。 二、主要施工技術(shù) 壓力鋼管從原材料堆放儲(chǔ)存到鋼管管節(jié)成品出廠的制作工 作均在工地現(xiàn)場(chǎng)鋼管加工廠進(jìn)行。其工作內(nèi)容主要包括：材料驗(yàn) 收保管、鋼管加工制作、加勁環(huán)的制作、無(wú)損檢測(cè)等工作。具體 制作工藝流程如下： 施工準(zhǔn)備→

五強(qiáng)溪水電站壓力鋼管的施工

一、概述近幾年來(lái),隨著我國(guó)新的水利工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的實(shí)施,原有的水電站壓力鋼管經(jīng)濟(jì)直徑計(jì)算方法已不能滿足要求。人們?cè)谔接懼碌慕鉀Q途徑,提出了不少新方法。本文擬對(duì)這些新舊方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析,希望能對(duì)其應(yīng)用和發(fā)展有所幫助?，F(xiàn)有方法可分為三大類:公式法,方案比較法(枚舉法)和優(yōu)化方法。它們的基本依據(jù)大體相同,都考慮到了壓力鋼管直徑選擇中的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的影響,只是考慮的方法和深度以及采用的資料不盡相同。這就影響到各種方法的計(jì)算精度和適用場(chǎng)合。

用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理建立了水電站壓力鋼管經(jīng)濟(jì)尺寸的優(yōu)化模型，對(duì)模型優(yōu)化及參數(shù)確定進(jìn)行了詳細(xì)分析介紹，提出了壓力鋼管經(jīng)濟(jì)尺寸的最優(yōu)計(jì)算公式，最后用實(shí)例驗(yàn)證其實(shí)用性和準(zhǔn)確性。

引水鋼岔管設(shè)計(jì) 岔管壁厚度按下面二式的最大值擬定 r—該節(jié)鋼管最大內(nèi)半徑（m）； k1—系數(shù)，k1=1.0~1.1； c—銹蝕系數(shù)，c=1~2mm [σ]1、[σ]2—材料用于岔管時(shí)的容許應(yīng)力（pa），此處鋼材為a3鋼，（見(jiàn)表13-1，340page，《手冊(cè)》）； a—該節(jié)鋼管半錐頂角（度）； φ—焊縫系數(shù)； k2—邊緣應(yīng)力集中系數(shù)，（見(jiàn)圖13-13，page357，《手冊(cè)》）； 《引水系統(tǒng)施工圖（安順關(guān)腳水電站工程）》 一、鋼岔管管壁厚度δ（mm）的擬定 1、按鋼管極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)管壁厚度 式中:p—設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力（n/m2），p=10*1000*h，h=▽h+h1=h1（1+64%），▽h——水擊水頭； h1——作用水頭

γwhdσsφ［σ］t(mm) 0.00000985008003250.95178.750 鋼管管壁厚度t初估計(jì)算表 　　式中： 　　鋼管管壁鋼材屈服點(diǎn)??????????????σs=325.000n/mm2 　　末跨跨中截面管道中心內(nèi)水壓力??????????h=500mm 3初估管壁厚度t （1）根據(jù)末跨的主要荷載（內(nèi)水壓力）并考慮將鋼材的允許應(yīng)力降低15%，按鍋爐公式初估管壁厚度t： 　　計(jì)算公式： 　　伸縮節(jié)止水填料與鋼管的摩擦系數(shù)????????μ1=0.3 　　支座對(duì)管壁的摩擦系數(shù)??????????????f=0.5 　　焊縫系數(shù)????????????????????φ=0.95 　　加徑環(huán)間距???????????????????l=2000mm 　　伸縮節(jié)與上鎮(zhèn)墩的距離??????????????l

介紹了勐典河水電站519m壓力鋼管的制作、安裝、驗(yàn)收依據(jù);現(xiàn)場(chǎng)卷板制作、安裝、調(diào)試過(guò)程及經(jīng)驗(yàn)總結(jié),壓力鋼管達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,質(zhì)量?jī)?yōu)良。

規(guī)劃設(shè)計(jì)smaii．hydropower2009no3。total17o147 1工程概況 莒溪水電站壓力鋼管設(shè)計(jì) 方建澤(蒼南縣水利局浙江蒼南325800) 葉宗文(蒼南縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)所浙江蒼南325800) 莒溪水電站以發(fā)電為主，為引水式開(kāi)發(fā)，總裝 機(jī)容量18．9mw(3×6．3mw)，設(shè)計(jì)流量 3．63m3／s，設(shè)計(jì)水頭663．624m，是一座典型的高 水頭、小流量水電站。工程樞紐建筑物由取水樞 紐、引水系統(tǒng)及發(fā)電廠房組成，引水線路總長(zhǎng) 4．72km，其中壓力管道長(zhǎng)1．6krn，是本電站設(shè)計(jì) 施工難點(diǎn)、重點(diǎn)部位。 工程于2005年9月開(kāi)工建設(shè)，至2007年6月 中旬電站正式投產(chǎn)發(fā)電，建設(shè)總工期22個(gè)月，目 前電站運(yùn)行正常。 2自然條件 電站位于莒溪上游，溪流兩岸山

巖灘水電站斜井壓力鋼管運(yùn)輸是整個(gè)壓力鋼管安裝中的難點(diǎn),鋼管內(nèi)徑大,下放過(guò)程中重心位置變化大,而且單節(jié)鋼管重量大。本文主要介紹巖灘水電站斜井段鋼管運(yùn)輸系統(tǒng)及鋼絲繩受力計(jì)算,安全有效地保證了斜井壓力鋼管的運(yùn)輸施工難題。

馬其頓科佳水電站引水發(fā)電洞壓力鋼管,鋼管直徑φ5m,鋼管長(zhǎng)度385m,鋼管內(nèi)壁防腐面積6044.5m2。本文主要介紹了壓力鋼管在安裝完畢,洞內(nèi)比較潮濕的情況下整體防腐工藝,為今后同類型施工情況積累經(jīng)驗(yàn)。