FUKO管在小浪底引水发电压力钢管接触灌浆中的应用

小浪底水利枢纽地下引水发电洞压力钢管采用钢板衬砌 ,衬砌后的接触灌浆首次引进了世界上先进的混凝土接缝 (触 )灌浆工艺———FUKO管灌浆系统 .利用FUKO管进行压力钢管接触灌浆 ,克服了传统的在压力钢管上钻孔灌浆的弊端 ,提高了压力钢管的整体安全性 ,节省了工期     

压力钢管可靠度分析基本变量的统计特性

通过对有关资料的统计分析 ,提出了钢管静水压力、水锤压力、地下埋管围岩承载率、坝后背管抗力计算模式等的统计参数和概率分布类型 ,可供水电站压力钢管可靠度分析和确定分项系数时参考     

压力钢管的发展趋向

本文论述了钢管的材料、岔管的结构型式性能特点,并从制作安装检验方面进一步论述了压力钢管的近况和发展趋向。     

玻璃钢管在水电站压力管道中的应用复核分析

结合玻璃钢管在水电站压力管道中的应用情况,对石马岱水电站压力管道上部由700 mm管径螺旋钢管调整为600 mm管径玻璃钢管的方案进行管径和压力等级复核。结果表明,调整设计方案中上部1#~12#镇墩之间816.8 m的压力管道,采用600 mm管径玻璃钢管能满足过水能力要求,按1.5倍工作内水压力确定玻璃钢管压力等级合适,且满足现行规程规范要求,验证了调整设计方案的合理性。根据复核分析提出的建议可为玻璃钢管在小型水电站压力管道中的应用提供参考。       

加劲式压力钢管临界外压数值计算方法

压力钢管是水利水电工程中常见的衬砌类型,其外压稳定性至关重要。为构建加劲式压力钢管临界外压有限元准确计算方法,提出“多环建模、分段约束”的数值求解模型,将计算结果与Mises理论公式、规范公式展开对比讨论;考虑复杂外部约束环境,全面探究加劲环位置不同约束方案对钢管抗外压能力的影响,并基于数值求解方案研究加劲环对钢管管壁临界外压的增强作用及其有效约束长度,结合光面管的屈曲临界外压公式进一步提炼一种新的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法。结果表明：有限元特征值屈曲计算具有较高的准确度,与Mises公式计算结果保持较好的一致性,而规范采用的简化式计算结果会随着钢管屈曲波数的变化与Mises公式存在不同程度的差异;针对采用不同径厚比的加劲式压力钢管,其管壁临界外压随着加劲环位置约束作用的提高而增大,随着加劲环间距、钢管半径与钢管厚度比值的增大而逐渐减小,并当加劲环间距大于20 m后不再发生明显的波动现象,逐渐失去约束作用;本文提出的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法可同时应用于光面管和加劲环管,与相关Mises理论公式、规范公式相比,具有准确性高、计算简单、方便使用的特点,可为实际工程中钢管管壁临界外压计算提供一种新的选择。     

轴心受压圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱内力分析

推导出轴心受压圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱中混凝土、CFRP管和钢管各方向上的应力与轴向压力之间的关系式,掌握轴心受压时组合短柱内部的受力情况。根据弹性力学理论中的厚壁圆筒分析理论、薄壁圆筒分析理论及变形协调关系分析在轴向压力作用下圆截面钢CFRP混凝土组合短柱的受力情况。由所推导出的公式可见,在线弹性范围内组合短柱各部分所受的应力与组合短柱所承受的轴向压力成正比,并与钢管和CFRP管的厚度、弹性模量、混凝土的截面尺寸、泊松比、弹性模量有着密切的联系。     

巴基斯坦达苏水电站引水隧洞压力钢管计算机简单放样浅析

巴基斯坦达苏水电站引水隧洞压力钢管由直管段,岔管段,弯管段,渐变段和支管段组成,并包括阻水环、止推环、加劲环、灌浆孔以及其他附件.压力钢岔管的形式为卜形月牙肋钢岔管,通过数学理论计算推导和电子表格辅助计算出岔管展开放样点的坐标值,导图CAD软件中生成展开图形.     

考虑钢–砼接触特征的CFST管节点热点应力分析

为研究不同钢–砼界面接触特征下钢管混凝土桁架焊接管节点局部应力分布及热点应力集中系数,以钢管混凝土桁架Y型焊接管节点(主管与支管夹角θ=60°)为研究对象,利用ANSYS有限元软件,选择其Solid45、Mass21、Targe170和Conta173单元建立管节点有限元模型,引入非线性面–面接触关系模拟局部变形导致的钢管与内填混凝土之间发生的相互挤压或脱离,计算得到钢管与内填混凝土接触间隙、侵入深度、法向接触应力和切向摩擦应力等局部接触变形及应力状态。分析了3种摩擦系数下(0、0.35、0.60),主管及支管的热点应力集中系数(HSCF)分布。研究结果表明:主管焊趾处热点应力HSCF在冠跟处出现最小值,在鞍点和冠趾之间的中点出现最大值;与主管相比,支管HSCF总体较小,冠跟处出现最小值,鞍点和冠趾之间出现最大值。支管轴向拉力作用下,Y型管节点焊缝附近钢、砼相互脱开,冠点附近比鞍点附近脱空区域大,鞍点脱空区域外围是钢管和混凝土接触挤压最剧烈区域,接触法向压力最大,混凝土对钢管支撑作用最明显。摩擦系数对管节点热点应力集中系数分布趋势影响很小,对HSCF最大值有一定影响。     

考虑钢-砼接触特征的CFST管节点热点应力分析

为研究不同钢-砼界面接触特征下钢管混凝土桁架焊接管节点局部应力分布及热点应力集中系数,以钢管混凝土桁架Y型焊接管节点（主管与支管夹角θ=60°）为研究对象,利用ANSYS有限元软件,选择其Solid45、Mass21、Targe170和Conta173单元建立管节点有限元模型,引入非线性面-面接触关系模拟局部变形导致钢管与内填混凝土之间发生相互挤压或脱离,计算得到钢管与内填混凝土接触间隙、侵入深度、法向接触应力和切向摩擦应力等局部接触变形及应力状态。分析了3种摩擦系数下(0,0.35,0.60),主管及支管的热点应力集中系数（SCF）分布。研究结果表明：主管焊趾处热点应力SCF在冠跟处出现最小值,在鞍点和冠趾之间的中点出现最大值;与主管相比,支管SCF总体较小,冠跟处出现最小值,鞍点和冠趾之间出现最大值。支管轴向拉力作用下Y型管节点焊缝附近钢、砼相互脱开,冠点附近比鞍点附近脱空区域大,鞍点脱空区域外围是钢管和混凝土接触挤压最剧烈区域,接触法向压力最大,混凝土对钢管支撑作用最明显。摩擦系数对管节点热点应力集中系数分布趋势影响很小,对SCF最大值有一定影响。     

地下埋管可靠度校准分析

应用《水工统标》推荐的一次二阶矩法，对现行《水电站压力钢管设计规范（ＳＤ１４４－８５）》中的地下埋管进行了可靠度水平校准分析，介绍了地下埋管在正常工作情况下的荷载及荷载效应的统计特征、影响地下埋管抗力的因素和各因素的统计参数；分析计算了Ａ３和１６Ｍｎ钢管在不同荷载效应比和不同围岩承载率时的可靠指标β；讨论了现行规范地下埋管的可靠度水平；提出了地下埋管可靠度低于明管较多，在修订规范时宜适当提高的建议     

圆钢管混凝土悬臂长柱抗弯性能试验研究

通过对3个足尺圆钢管混凝土长柱的试验研究,分析不同轴压比下圆钢管混凝土长柱的抗弯承载能力和破坏形式.结果表明,相比轴压比为0时的圆钢管混凝土长柱,轴压比为0.1、0.2时的圆钢管混凝土长柱的抗弯承载力和抗侧刚度减小,同时延性也减小;可见轴压力的变化对钢管混凝土长柱抗弯受力性能有显著的影响.在试验的基础上,将不同轴压比的抗侧刚度与考虑P-△效应时相关规程、文献进行比较,给出建议公式,为钢管混凝土结构在实际工程中的应用提供参考.     

带加劲环埋藏式压力钢管的抗外压稳定性分析

水电站压力钢管作为一种薄壳结构,在承受外压时易发生压屈而失稳,成为某些水电站压力管道钢衬设计的控制因素.目前规范采用明管抗外压的米赛斯公式计算埋藏式加劲环压力钢管的临界外压,将外包混凝土衬砌对管壁的径向约束作用作为安全储备,安全系数略予降低.为量化这种必然使钢管临界外压增大的混凝土衬砌径向约束作用,首先利用非线性屈曲分析按明管定量分析加劲环式压力钢管的临界外压,进而再通过在外包混凝土衬砌和钢衬间设置接触单元考虑混凝土衬砌对管壁的径向约束作用,按埋管分析加劲环式压力钢管的临界外压,然后与按米赛斯公式和赖华金等所推导的公式计算的临界外压进行对比.表明即使混凝土衬砌和钢管间有均匀分布的缝隙,外包混凝土衬砌的径向约束作用也会使环间管壁的临界屈曲外压明显提高,提高幅度可高达50%以上.     

地下埋管可靠度校准分析

应用《水工统标》推荐的一次二阶矩法,对现行《水电站压力钢管设计规范（ＳＤ１４４ － ８５）》中的地下埋管进行了可靠度水平校准分析．介绍了地下埋管在正常工作情况下的荷载及荷载效应的统计特征、影响地下埋管抗力的因素和各因素的统计参数;分析计算了Ａ３ 和１６ Ｍｎ 钢管在不同荷载效应比和不同围岩承载率时的可靠指标β;讨论了现行规范地下埋管的可靠度水平;提出了地下埋管可靠度低于明管较多,在修订规范时宜适当提高的建议．可供地下埋管设计和修订规范时参考．     

水电站压力钢管明管的可靠度校准分析

采用一次二阶矩法,对我国现行电力行业标准SD144 85"水电站压力钢管设计规范"中明管的可靠度进行了校准分析,初步摸清了现行钢管规范明管的总体可靠度水平,据此提出了作为明管设计依据的目标可靠指标的取值建议,可供明管设计和规范修订时参考.     

无屈服台阶钢管混凝土（CFST）四肢格构柱轴压试验

为了对无屈服台阶钢管混凝土（CFST）四肢格构柱构件的变形及受力特征进行分析,进行了2根无屈服台阶钢管混凝土（CFST）四肢格构柱的轴压试验．该试验在5000kN压力试验机上进行．试验结果表明：无屈服台阶钢管混凝土（CFST）轴压四肢格构柱破坏形态为剪切破坏．其破坏前有较明显的征兆,属于延性破坏范畴;轴压四肢格构柱轴压破坏时多处肢柱部位被拉裂,这些部位都位于缀管与肢柱的焊接连接处,由此判断这些部位为构件的薄弱部位．在整个受压过程中斜缀管和平缀管的受力都较小且都处在弹性阶段,说明缀管的用量可能偏大,应该对缀管的用量进行优化．     

外压作用深海夹层管复合结构屈曲失稳分析

为研究深海夹层管在高静水压力作用下的屈曲失稳性能,运用有限元软件ABAQUS建立夹层管复合结构在外压作用下的数值模型,通过广泛的参数化分析,系统地阐述了外管初始几何缺陷、内外管径厚比、夹芯层厚度和材料特性、钢管屈服强度和应变硬化特性等因素对夹层管屈曲失稳的影响机理.结果表明:与单层管相比,外管初始几何缺陷对夹层管屈曲失稳压力影响较小,外管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力越小,屈曲失稳前的变形能力越强;内管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力也越小,但屈曲失稳前的变形能力却越弱;夹芯层厚度、夹芯层及内外管材料特性对夹层管屈曲失稳性能影响较为显著.     

内嵌耗能壳板高强钢圆钢管桥墩抗震性能

基于损伤控制原理,提出根部设置可更换耗能墩柱的圆钢管桥墩.为提高圆钢管桥墩的强度,根部耗能墩柱采用高强钢圆钢管,并内嵌可为外部钢管壁板提供屈曲约束支撑作用的耗能壳板.为探讨此类内嵌耗能壳板高强钢圆钢管桥墩的抗震性能,共开展了2组7根此类圆钢管桥墩的拟静力试验研究.对比分析了桥墩试件的荷载位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化及耗能能力,获得了内嵌耗能壳板、轴压比等因素对此类高强钢圆钢管桥墩滞回性能和破坏机理的影响规律.试验结果表明：根部设置内嵌耗能壳板对高强钢圆钢管桥墩的承载力影响较小,但可使试件的变形能力和耗能能力增大.内嵌耗能壳板高强钢圆钢管桥墩的强度退化较为平缓,且最终残余变形减小.在柱顶轴向压力和水平往复荷载作用下,此类桥墩的初始刚度和耗能能力随轴压比的增大而增大.在偏心压力和水平往复荷载作用下,轴压比对此类高强钢圆钢管桥墩的破坏形态、刚度退化和耗能能力具有较大的影响,而对其承载力的影响较小.     

水电站 HOBAS 压力管水锤波速和管壁糙度的测算

介绍了确定一种新型复合材料水电站压力引水管道─ＨＯＢＡＳ管的水锤波传递速度,以及管路内壁糙度的方法,试验结果表明,该种管材的水锤波传递速度不仅数值上约为钢管的１／２,而且随着内水压力的改变呈非线性变化。     

内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱失效分析及延性优化

为了分析内置CFRP管（碳纤维增强塑料圆管）的方钢管混凝土轴压短柱失效原因,并探索延性优化的方法,基于相关试验的文献资料,采用有限元方法对轴压短柱工况进行计算,并结合试件剖析失效的原因.采用麦夸特法回归分析,提出内置CFRP管的方钢管混凝土柱延性优化初探计算式.结果表明：CFRP管破裂是内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱最终失效的主要原因;内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱的核心混凝土裂缝开展较普通方钢管混凝土范围更小;CFRP管粘结长度不足,会导致内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱无法充分发挥力学性能.适当提高碳钢约束比ξf/ξs,可以改善和优化内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱的延性性能.     

天生桥二级水电站事故检修闸门动水下门试验

采用局部正态模型,利用计算机模拟结果作为模型的进出口边界条件,试验研究了天生桥二级水电站调压井事故检修闸门在动水关闭过程中调压井和压力钢管内的水流流态、通气管风速、悬吊闸门的钢索拉力、闸后压力钢管内压力变化特性.试验表明:在下门过程中,压力钢管内的水流流态平稳,压力钢管内压力和通气管内风速的峰值与下门速度成线性关系,钢索拉力与下门速度关系不明显;压力钢管内负压和通气管风速在随时间的变化过程中都出现了双峰现象;与压力钢管内负压峰值出现时刻相比,通气管风速峰值存在一定"延迟".试验结果为确定事故检修闸门的下门速度提供了依据.