水电站月牙肋钢岔管研究进展综述

月牙肋钢岔管具有制作安装简单、结构尺寸小、水流流态好等优点,是国内外众多水电站中应用最为广泛的岔管类型之一。目前针对月牙肋钢岔管已经开展了大量的研究工作,也积累了相当丰富的工程实践经验,但是仍有一些问题未被研究或设计人员所完全熟知和认同。本文主要从岔管体型设计、应力控制标准、埋藏式钢岔管联合承载机理、计算机辅助设计系统的开发以及肋板厚度方向性能5个方面介绍了水电站月牙肋钢岔管的最新研究进展,结合广泛的工程实例给出了相关设计参数的取值建议,并基于相关研究成果的总结分析,提出了比较明确的设计导向,可为水电站月牙肋钢岔管的设计以及相关科研工作等提供参考。     

埋藏式月牙肋钢岔管应力控制标准的比较研究

通过三维有限元结构分析,对目前常用的几种钢岔管应力控制标准进行了比较研究。在相同围岩参数及缝隙条件下,按不同应力控制标准设计的钢岔管管壁厚度和肋板尺寸差别较大,说明不同应力控制标准之间差别是较大的。此外,在满足明管校核准则和适当围岩承载比的条件下,按DL/T 5141—2001《水电站压力钢管设计规范》坝内埋管的结构系数增加10%的应力控制标准对地下埋藏式钢岔管进行设计是比较合理的。     

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。     

地下埋藏式钢岔管承载机理研究

水电站地下埋藏式钢岔管承载能力是工程设计中非常重要的一个内容，但目前对于钢岔管与围岩联合承载的机理还缺乏系统深入的研究。本文结合某抽水蓄能电站的工程实际，按照钢衬与围岩联合承载的原理，用三维非线性有限元对埋藏式钢岔管进行了计算分析。计算结果表明：在钢衬与围岩共同承受内水压力时，围岩发挥了重要作用，围岩的性能越好，所分担的内水压力就越大，因此在埋深足够的情况下，应充分利用围岩进行分载，以减小钢衬厚度，从而节约工程投资。     

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.     

新疆XSX水电站月牙肋钢岔管三维有限元优化分析

以新疆XSX水电站工程中的卜型钢岔管为例,建立三维有限元模型,通过调整钢岔管半锥顶角以及肋板厚度进行优化分析,最终确定合适的结构体型。结果表明:通过调整主管侧各个管节的锥顶角和腰线长度,管壁应力不均匀度显著降低,适当调整肋板厚度之后,管壁不均匀度又有所降低,肋板应力有所上升,使得岔管整体更具均匀,此类计算方法简便、快捷、效率高。为今后水利工程中钢岔管优化设计提供借鉴思路。     

某高水头电站地下埋藏式钢岔管体型结构优化

受复杂水文地质条件影响,地下埋藏式钢岔管体型结构设计难度较大。根据某高水头抽水蓄能电站实际地质资料及岔管体型参数,采用有限元计算方法研究不同管壁厚度及不同月牙肋肋宽比方案钢岔管应力分布情况。结果表明,管壁及月牙肋厚度不变的情况下,适当加大月牙肋肋宽比,可显著降低月牙肋应力,同时钢管管壁应力也有所降低。在月牙肋厚度及肋宽比不变的情况下,管壁及月牙肋应力均随着管壁厚度加大而降低,但幅值较加大肋宽比方案小。     

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。     

贵州响水水电站扩机工程钢岔管有限元计算分析

文章主要对贵州响水水电站扩机工程钢岔管进行了有限元计算分析。通过建立岔管三维有限元计算模型,进行有限元前处理,形成有限元计算以及后处理所必需的所有文件,对原设计方案岔管进行明岔管运行工况的有限元分析。在明岔管运行工况条件下,对岔管进行结构优化有限元计算,最终获得结构和应力均符合要求且应力分布相对均匀的岔管结构。通过计算分析验证岔管体形、肋板尺寸参数、管壁厚度是否合适,并对现有岔管结构进行优化并提出有关方案与建议。     

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。