基于三维有限元的高水头大管径月牙肋岔管结构设计

随着国内水电大力开发,高水头大管径钢岔管使用日趋增多,而钢岔管为典型的空间结构,构造及应力状态较为复杂,且容易出现应力集中,对钢材强度等级要求较高。本文结合大盈江水电站(四级)岔管设计,应用有限元法对岔管进行结构计算分析,验证岔管选材及设计的合理性。通过有限元计算成果与水压试验成果进行对比分析,验证了采用有限元计算分析的准确性。     

地下埋藏式钢岔管结构三维有限元分析

目前对于地下埋藏式钢岔管结构设计还没有一个指导性准则，对于其工作运行状态研究也不够，因此对地下埋藏式钢岔管结构进行数值分析是一个非常重要又亟待研究的课题。为此，根据钢衬、混凝土衬砌与围岩的联合承载特点，对水电站地下钢岔管结构采用三维有限元方法进行了分析计算。得出的成果可为埋藏式钢岔管的设计提供一定的参考。     

新疆某电站卜型钢岔管三维有限元优化分析

为确定新疆某水电站卜型钢岔管体型结构,根据规范初步拟定钢岔管基本体型,将钢岔管离散后通过有限元法对钢岔管公切球半径进行优化分析,最终确定了该水电站卜型钢岔管结构体型。实践证明:通过有限元法确定三维钢岔管管壁应力从而得到最优体型,其优化方法快捷、简便、效率高,可供肋钢岔管优化设计借鉴。     

龙马水电站月牙肋钢岔管设计

龙马水电站非对称月牙肋钢岔管规模较大,是工程设计的关键。围绕岔管体形和钢材厚度优选,以及围岩与钢衬联合受力等课题,采用三维有限元方法对钢岔管应力变形进行了深入研究。计算与实际运行成果表明:岔管设计体形良好、结构安全。     

三道湾水电站钢岔管和衬砌结构应力分析

三道湾水电站位于甘肃省讨赖河上,水电站压力管道为地下埋管,设计水头达372.72 m.根据该工程的实际,建立了岔管及其围岩的三维有限元模型.采用钢岔管和围岩联合承载的设计原则,计算分析了在设计内水压力作用下,不同钢岔管管壁厚度和衬砌结构对应的钢岔管及外包混凝土的应力状态,选择了合理的钢岔管管壁厚度;最后复核各种工况下钢岔管的应力状态,证明钢岔管和衬砌推荐方案满足规范要求,成果可供设计和施工参考.     

一种新型水平底钢岔管设计理论的研究与应用

本文提出了一种新型对称水平底钢岔管,并研究了相应的设计理论和方法。该岔管在保持传统钢岔管优点的基础上,保证各管节的管底在同一高程,使其在高压管道检修时可以自流排水,不需要采用水泵抽水或在钢岔管上留孔并接专用排水系统,可大大缩短排水时间,增加检修的有效工时。结合某工程实例,通过有限元方法与月牙肋钢岔管进行对比分析,结果表明,新型水平底钢岔管体形匀称,加工简单,水力特性良好,受力合理,采用地下埋管布置时开挖断面较小,经济性好,可以在实际工程中推广应用。     

地下埋藏式钢岔管三维有限元分析

结合某抽水蓄能电站的地下埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管工程实例，采用Marc有限元软件，对钢岔管与围岩联合承载进行数值模拟。通过三维有限元线性和非线性计算，考虑了初始地应力、开挖支护引起的二次应力，以及钢衬与混凝土垫层间的初始缝隙对钢岔管受力和变形的影响，分析了岔洞开挖、支护及充水运行等工况下，钢衬、混凝土衬砌、围岩的应力和变形，得出了一些对工程有意义的结论。     

盖下坝水电站月牙肋钢岔管设计

盖下坝水电站非对称月牙肋钢岔管规模较大,是工程设计的关键。岔管体形和钢材厚度优化设计采用三维有限元方法计算,对钢岔管应力变形进行了深入研究。计算与实际运行成果表明:岔管设计体形良好,结构安全。     

阿尔塔什发电洞钢岔管有限元计算优化分析

对钢岔管进行结构设计时,先根据规范初步拟定管壁厚度以及基本尺寸,再将钢岔管离散后采用有限元法进行结构优化分析。以阿尔塔什水电站钢岔管为例,通过数值模拟优化钢岔管分岔角,最终确定体形。结果表明:通过三维有限元数值模拟钢岔管应力从而得到最优体形的方法快捷有效,对"Y"形月牙肋岔管优化设计提供借鉴思路。     

地下埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法研究

在总结对比水电站压力钢管设计规范85版和2001版有关埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法的基础上,提出了一种埋藏式钢岔管的新的设计方法和原则.其设计步骤为:首先根据钢岔管与围岩联合承载原则,采用三维有限元计算方法确定钢岔管的体形、管壁厚度和肋板尺寸,然后对钢岔管按明管进行应力校核,同时对围岩承载比进行分析和复核.以某水电站为例进行的计算结果表明,该设计方法思路明确,计算精度高,在明显减小管壁厚度和肋板尺寸的前提下仍能确保岔管的安全.     

一般流出型环状管网的水力计算

目前所有的管网计算方法只限于求解节点流出型管网的问题，而不能用于管路流出型管网。本文提出节点水头法计算管路流出型环状管网的方法，并编制了计算程序，经计算实例证明方法正确合理，管路流出型比节点流出型更加接近实际地管网流出状态，因此，在运行管网的控制管理模拟计算时要比节点流出型管网优越。     

边坡位移方向的管形线分析

隔河岩水电站引水隧洞出口及厂房高边坡上部为灰岩、下部为页岩,页岩部位的钻孔测斜仪监测表明, 边坡地表位移的方向是朝山里, 而不是呈一般向坡外位移的规律。针对这种反常现象,采用了测斜仪导管管形线分析方法, 找到问题的原因是, 边坡下部位移大, 上部位移小, 且在整理孔口累计位移时, 采用了以孔底为参考点(不动点)的做法所引起。为此, 在选取位移参考点前, 须先作线分析, 然后以位移小的一端作为参考点, 得出的位移方向才是正确的。同时, 对管形线及其分析方法如何解决边坡位移方向问题作了简要介绍。     

积石峡水电站压力管道设计与分析

积石峡水电站压力管道为钢衬钢筋混凝土管,直接敷设在地基上,钢管直径11.5 m,最大内水压力1.05 MPa。采用平面有限元按分载法进行压力管道钢衬及其外包混凝土结构承载能力计算,基于有限元分析结果,取消了压力管道伸缩节,而采用伸缩管,节约了工程投资,方便了施工和运行管理,其设计经验和理念可供同类工程借鉴。     

基于数值分析的高压岔管衬砌配筋计算

针对当前广泛采用的岔管衬砌结构,提出了基于数值分析的内力求解和配筋方法。首先,给出了分析与围岩接触的复杂混凝土结构受力三维有限元方法。该方法对混凝土材料采用弹性计算,对围岩采用非线性迭代计算,可使数值计算成果符合规范的要求,直接应用于配筋设计。然后给出了确定内力求解区域的算法,可自动判断岔管衬砌结构的任意截平面内力求解区域和钢筋布设方式。给出了基于数值计算成果衬砌内力求解方法,可快速求解结构内力,从而适用规范进行配筋设计。最后将该方法应用于一抽水蓄能电站的岔管衬砌配筋,验证了该方法的有效性。     

预应力钢筒混凝土管(PCCP)设计方法探讨

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在输水过程中承受外荷载，在应力场作用下产生裂缝，影响结构的稳定性，根据美国规范AWWA C301、AWWA C304中的极限状态设计方法设计预应力钢筒混凝土管，对所设计的PCCP管进行有限元模拟，分析了PCCP管应力应变以及破坏机理，并比较了规范法和有限元法的计算结果．为预应力钢筒混凝土管的设计提供计算分析参考．     

基于整数编码遗传算法的树状灌溉管网优化设计方法

针对树状管网布置中较多依赖设计人员经验的特点,提出了一种基于整数编码遗传算法的树状管网两级优化方法.第一级优化是根据树状管网单点供水的原则,建立了融合工程设计经验的树状管网优化布置整数编码遗传算法模型,克服了传统二进制编码方法易产生不可行解的问题,可快速寻找出一组符合工程实际情况的管网布置方案.第二级优化在确定管网布置方案组的基础上采用整数编码的遗传算法,以投资最小为目标,建立了管径优化模型与算法.编制了灌溉管网两级优化设计Matlab程序,进行了工程实例验证.与单亲遗传算法(SPGA)和管网布置经验设计方法进行了比较,表明本文提出的基于整数编码的管网优化设计方法可方便地将设计经验融合到优化计算过程中.能降低管网优化设汁的复杂性和求解难度,快速有效求解符合工程实际的管网优化方案.     

支管管径变化对枝状管网水锤压力的影响

随着节水管网技术的大力推广, 管网水锤问题变得日益突出。为了探讨管网中支管管径变化对管网水锤压力的影响, 采用Pipenet软件对带有一个分支管的枝状管网在支管球阀突然关闭(工况1)和直管球阀关闭(工况2)2种操作工况下的水锤压力波动进行了数值计算, 支管型号分别取DN110、 DN90、 DN75、 DN63和DN50共5种; 并采用理论方法分析了2种工况下最大水锤压力的变化规律。结果表明: 随着支管管径的减小, 2种工况下各自阀门处产生的最大水锤压力和管网水锤压力均呈增大的趋势, 相比之下支管管径减小对工况1时的影响更大。理论分析表明工况1时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是支管流速的增大; 工况2时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是反射回的降压波逐渐减小。研究成果可以为管网设计提供参考。     

FREQUENCY RESPONSE ANALYSIS IN INTERNAL FLOWS

ＦＲＥＱＵＥＮＣＹＲＥＳＰＯＮＳＥＡＮＡＬＹＳＩＳＩＮＩＮＴＥＲＮＡＬＦＬＯＷＳ￥ＺｈａｎｇＬｉ－ｘｉａｎｇ（ＹｕｎｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００５１，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎ...     

周公宅拱坝PE水管现场冷却效果反馈分析研究

借助水管冷却精细算法及先进的反演算法,采用现场实验与数值反馈计算相结合的新思路,对周公宅拱坝现场PE水管的冷却效果及边界条件进行了研究。结果表明,PE水管冷却效果与铁管冷却效果存在明显差异,水管冷却温度场的计算中。PE水管边界应视为第三类边界,其冷却效果可通过“等效表面散热系数”来体现,其中“等效表面散热系数”随通水流量变化而变化。据此,可方便、简捷地实现PE水管的现场冷却效果仿真计算。计算结果证明．此方法可取得与现场实测一致的效果。     

各向异性岩体中埋藏式管道衬砌结构分析

 采用三维非线性有限元对层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道洞室开挖、充水运行和衬砌结构开裂等工况进行了分析计算。根据钢衬钢筋混凝土衬砌与围岩联合受力的特点，提出了层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道结构分析的计算方法。通过对多种方案计算和比较，论证了层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道衬砌结构受力的基本特点，为层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道衬砌的配筋和衬砌厚度的确定，提供了可靠的设计依据。