加劲巨型薄壁输水钢管外压临界失稳性能研究

通过分析加劲巨型薄壁钢管管身段和环管段的外压临界失稳特性,同时根据工程应用实际,考虑了具有相同断面面积的矩形环和T形环对钢管临界失稳指标的影响,得出了加劲环间距采用0.1~0.6倍钢管内半径最为有效,加劲环厚度宜为1~1.5倍管壁厚度,适宜高厚比为5~20的结论,并指出不同尺寸与布置间距的加劲环管段外压临界失稳存在耦合特性.实例分析表明,使用文中介绍的方法进行加劲巨型薄壁输水钢管外压稳定优化设计可达到既经济又安全的目的.     

巨型薄壁水电站输水钢管抗外压失稳性能分析

将加劲巨型输水钢管分为管身段和加劲环管段，分析了随着钢管的巨型超薄化，其抗外压失稳性能的骤减特征，揭示了加劲环的型式、尺寸、布置间距及材料性能等因素对其抗外压失稳能力的影响，给出了加劲环的合理形式、尺寸及布置间距。     

白山水电站一期工程压力钢管设计复核

文中在根据内水压力确定钢衬厚度的基础上,对钢管进行抗外压稳定验算,确定加劲环的布置。光面管钢管抗外压失稳安全系数大于2.0,加劲环间管壁与加劲环抗外压失稳安全系数大于1.8。在内水压力作用时,钢管按明管设计,采用光面管型式,通过光面管抗外压稳定计算管壁抗外压稳定及承载力,均满足要求。     

加劲环式地下埋管非线性有限元屈曲分析

结合某水电站引水发电系统,对加劲环式地下埋管进行了外压作用下的有限元屈曲分析,研究结果表明:对于加劲环式地下埋管,钢管临界压力随椭圆度等初始缺陷幅值的增加基本呈线性下降;钢管与回填混凝土之间初始缝隙值的增大也将逐渐降低临界压力,尤其当初始缝隙值增大至钢管半径的10/万后,钢管临界压力与加劲环式明钢管临界压力几乎相等。当加劲环间距与钢管半径之比小于2时,加劲环间距对钢管临界压力影响明显,其后加劲环对管壁的约束和临界压力的影响逐渐减小。加劲环高度可以提高钢管临界压力,但在埋管状态下加劲环高度达250 mm后其临界压力基本保持不变。有限元屈曲分析还表明,地下埋管加劲环在管壁屈曲失稳后才可能发生失稳,无需单独校核加劲环自身的抗外压稳定,加劲环截面尺寸可直接根据施工安装条件确定,再由解析法或有限元法计算加劲环间管壁的临界压力,从而确定加劲环的间距。     

加劲环钢管均匀外压弹性屈曲解的对比分析

加劲环钢管广泛应用于水利水电等工程领域,其外压稳定性是关注的重点问题。针对受均匀外压作用的加劲环管的弹性屈曲解进行了分析,将加劲环管的屈曲外压求解归结为非线性整数规划问题。详细比较了加劲环管的屈曲外压计算的精确式和近似式,证明目前设计所采用的近似式给出的临界压力总是比精确式给出的小,是更为保守的。以屈曲外压计算的精确式和设计采用的近似式为基础,推导了加劲环临界间距的表达式,从而明确了屈曲外压计算公式的适用范围,因考虑了管道的厚径比的影响,与现有文献的结果相比更为合理。对不同加劲环间距和加劲环约束程度的钢管进行了弹性屈曲有限元分析,利用所得的临界外压值详细考察了屈曲外压解析解的适用性和精度,进一步证明解析解和设计规范的公式都是偏于安全的,实际加劲环钢管的临界外压相比理想加劲环钢管都有不同程度的提高。     

加劲式压力钢管外压稳定性有限元屈曲分析

埋藏式压力钢管抗外压稳定是工程设计中的关键问题。在考虑钢管的初始缺陷、塑性行为以及大变形的基础上,利用ANSYS三维有限元软件,进行了加劲式压力钢管的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,给出了加劲式压力钢管的失稳屈曲模态和荷载位移曲线,并将计算结果与解析算法的结果进行了比较,论证了使用有限单元法进行加劲式压力钢管屈曲分析的可行性;同时讨论了不同初始缺陷、管壁厚度和加劲环尺寸对加劲式压力钢管临界荷载的影响。     

埋藏式压力钢管加劲环抗外压稳定计算方法的比较与应用

对埋藏式压力钢管加劲环的抗外压稳定分析,国内外常用的计算方法有Amstutz法、Jacob-sen法和《水电站压力钢管设计规范》(NB/T 35056—2015)(以下简称《规范》)中的强度公式。对这三种计算方法进行了比较分析,得到以下结论:Amstutz公式和Jacobsen公式计算的临界外压力随缝隙值的增大而减小,《规范》强度公式没有考虑缝隙值的影响,其计算得到的临界外压力与缝隙值无关;三种方法计算所得的临界外压力均随加劲环高度、管壁厚度和钢材屈服强度的增大而增大,随加劲环间距的增大而减小;《规范》强度公式计算所得的加劲环临界外压力相对Amstutz公式和Jacobsen公式较小,采用《规范》强度公式在外水头小于130 m时明显偏保守,经过比较分析后,建议将Jacobsen法作为国内钢管设计规范中埋藏式压力钢管加劲环抗外压稳定的主要计算方法之一。     

环肋加劲压力钢管的有限元屈曲分析

压力钢管在外压下极易失稳,为了研究环肋加劲压力钢管的屈曲临界载荷,以某二级水电站压力钢管的下平段为例,基于结构屈曲理论,利用有限元软件ABAQUS分析了钢管的线性屈曲情况,在此基础上考虑钢管的大变形及初始缺陷,分析了钢管的非线性屈曲情况。结果表明,有限元法可以合理地考虑加劲环和管壁的相互作用,比规范法、阿姆斯图兹法单独考虑加劲环管段和中间管段的外压稳定更加合理。鉴于加劲环可显著提高压力钢管抗外压稳定能力,还研究了加劲环局部稳定适宜的高厚比,以期为更好地使用规范提供参考。     

内加劲环在稀泥沟电站埋管中的应用

在埋管设计中，常需采用加劲环，锚筋等措施，解决钢管的外压失稳问题。这些措施一方面会增加管道钢材用量，另一方面又会给管道的制作安装，洞内砼衬砌的浇筑带来不便；而引起钢管失稳的外压，可区分为施工期的临时外压和运行期的长期外压。假如仅仅是施工期的外压引起失稳，则可采用内加劲环的办法，既能方便施工，又可节约工程量，因此是一种较好的设计方法。     

埋藏式钢管外压稳定计算(续完)

二、加劲管当埋藏式钢管抗内压的强度足够而抗外压的稳定不足时,采用加劲的措施往往要比增加管壁厚度的办法经济。加劲管失稳时,由于加劲构件的约束,常可将失稳区限制在一个不大的范围之内;而光面管的失稳极易扩展到很大的范围,泉水和绿水河两电站的例子充分地说明了这一点。     

多出水口蓄水池的三维数值模拟

本文运用FLUENT软件对不规则蓄水池在3种不同流量下的水流流场进行了数值模拟,得出 不同流量下流场中不同点沿水深方向的流速分布,并将数值计算结果与物理模型实验结果进行比较, 发现两者比较吻合。表明:FLUENT软件模拟不规则蓄水池水流流场是基本可行的。     

循环水系统水锤计算分析及防护措施

根据某电厂循环水系统设备选型和管道布置情况,通过数学模型模拟计算,求出不同运行工况的管道沿程最高压力、某些特定断面不同时刻的水力要素等,提出泵房和输水管道可采用的水锤防护措施,在工程设计中付诸实施。     

南水北调中线总干渠建筑物施工研究

南水北调中线工程是我国迄今为止拟建规模最大的跨流域调水基础设施工程.由于该工程系跨地域、跨气候带调水,覆盖面广,输水流量大,建筑物等级高,结构尺寸断面大,且总干渠上建筑物又多为薄壁、板梁结构,其施工较常规水工建筑物有所不同.就总干渠与沿线相交河流在施工期的导流方式;混凝土原材料的选择;施工设备的选择以及施工总体安排等问题进行了论述.     

基于钢管道上平段容积法导叶漏水量测量与计算

水轮机导叶漏水量的测量具有一定的复杂性和不稳定性。本文基于钢管道上平段为主要测量段的容积法导叶漏水量的测量与计算,是在钢管道布置及结构分析的基础上建立计算模型,利用高精度压力变送器采集数据,实现自动计算。该计算方法在实际测量中的应用表明：测量精度以及测量结果的稳定性均符合要求,减少了人工计算误差,可以为同类型电站水轮机导叶漏水量的测量及计算提供参考。通过导叶漏水量的精确测量,对水电厂水轮机的检修质量评价以及经济运行分析具有一定的意义。     

最优化技术在加劲环式地下埋管抗外压稳定设计中的应用

加劲环式地下埋管的稳定是压力钢管设计中重要的问题之一,既要满足结构需要又要经济合理。文章在加劲环式地下埋管抗外压稳定设计过程中采用最优化技术解决了钢管管壁厚度、加劲环厚度及加劲环高度最优选择的难题,对加劲环式地下埋管设计的经济性取得了借鉴性成果。     

进水口渐变段钢衬结构的分析及设计准则

水电站进水口渐变段钢衬结构在外水压力作用下,往往会发生大的变形屈曲破坏。为此,对某水电站进水口渐变段钢衬结构,进行了在外水压力作用下结构刚度及强度的分析,提出了渐变段钢衬结构分析的刚度及强度设计准则。同时指出,渐变段钢衬结构分析问题不属于结构稳定性问题,而属于结构刚度和强度问题。     

钢套筒混凝土压力管道(SSCP)外载超载试验研究

为了研究钢套筒混凝土压力管道(SSCP)的抗外压承载性能、管道内外层钢筒的变形特点以及管芯混凝土裂缝的开展规律,通过1/10尺寸普通SSCP模型外压破坏试验的方法,分析模型关键部位荷载—应变曲线、管顶荷载—位移曲线、外载管道破坏形式,得到外载试验中SSCP的一般破坏规律,即:初始裂缝分别出现于管顶和管底处;最终裂缝形态为侧向斜裂缝和自内向外的垂直裂缝;内钢筒屈曲破坏形成凹形。然后,基于等效刚度理论提出SSCP管道外压承载性能的弹性阶段承载力计算方法。计算结果表明:管道的弹性极限承载力为1 138 k N/m;管道的比例极限试验值在1 025~1 200 k N/m之间,与理论计算结果吻合较好,二者相对误差小于10%,证明了计算公式的准确性,满足工程需要;管道的塑性极限承载力试验值为2 176 k N/m。     

百色水利枢纽地下厂房关键技术研究

百色水利枢纽地下厂房的布置存在厂房上游边墙距上游蚀变带很近,且主变洞与主机洞之间岩柱厚度小,主变尾上覆岩体厚度不足,辉绿岩裂隙发育,洞室轴线走向与岩层走向一致,与地应力方向正交,厂前地下水凹槽对洞室上游边墙形成较大的渗透压力等问题。介绍了地下厂房总体布置方案,大跨度、浅埋深、小间距洞室群围岩稳定性,地下厂房围岩块体稳定性,地下厂房岩锚梁方案,地下厂房渗控方案及＂四合一＂尾水系统等关键技术研究的主要成果。