三峡水电站厂坝间压力钢管受力特性研究

本通过对某大型水电站进行三维有限元计算分析，得出了厂坝间垫层管的变位及受力情况，为取消厂坝间压力钢管伸缩节提供实际工程论证依据。并提出了取消厂坝间伸缩节后所应采取的有利结构措施和施工过程。可为以后同类工程的建设提供有益的参考。     

三峡工程水电站压力管道伸缩节设置论证

为适应厂坝间相对变位，坝后式厂房引水压力钢管通常设置伸缩节。三峡工程压力钢管直径12．4m，设置伸缩节造价高，制造、安装困难，运行期止水等技术问题突出。为此设计对伸缩节设置与否做了深入的论证研究，对坝体、厂房混凝土浇筑，温度应力，钢管垫层，以及蜗壳保压浇混凝土等进行了仿真计算后，进一步论证水电站压力管道可取消伸缩节。     

鸭池河水电站坝后背管取消伸缩节研究

采用有限元计算软件,将鸭池河水电站的大坝、岩体及引水钢管作为整体结构进行了三维有限元仿真分析。考虑温变荷载对引水钢管结构受力的影响,提出以稳定性准则设计引水钢管结构,采用垫层钢管代替伸缩节,降低了垫层钢管与混凝土间接触面上的径向压力,并使径向压应力变得比较均匀,避免了垫层钢管失稳屈曲破坏。     

三峡工程水电站厂坝间压力钢管取消伸缩节研究

为论证三峡水电站厂坝间压力钢管取消伸缩节的可行性，本文在左岸岸坡和河床部位各选取一台机组为研究对象，将大坝、厂房和压力钢管作为整体进行模拟厂房混凝土施工过程的三维有限元仿真计算，重点分析了不同季节合拢情况下用以代替厂坝间压力钢管伸缩节的10m度垫层管的变形和应力，并对若干影响因素进行了敏感性分析。结果表明，岸坡坝段可以取消伸缩节，而河床坝段取消伸缩节是有条件的；夏季合拢比冬季合拢对垫层管应力有利。     

几内亚苏阿皮蒂水电站引水系统设计

苏阿皮蒂水电站进水口与坝体结合形成一整体,引水线路短,根据经验公式计算和模型试验验证,在正常蓄水位、设计水位和校核水位下,电站进水口水流平稳,流态较好。利用ANSYS软件对进水口、压力钢管、镇墩支墩以及厂房等进行了三维有限元分析,根据结构应力计算结果,对结构相关部位进行了配筋。厂坝间压力钢管过缝段采用垫层管取代伸缩节,以适应分缝两侧相对变位,简化了设计,方便施工。     

设置软垫层坝后背管接触非线性有限元分析

 以三峡水电站坝后背管为例，借助有限元软件ANSYS建立了坝后背管设置软垫层与内衬钢管面摩擦接触有限元模型，考虑接触非线性和混凝土开裂非线性，分析计算了设软垫层坝后背管、钢筋的受力性态及混凝土的开裂情况，结果表明：垫层能有效减小钢管向外围混凝土传递的内水压力，提高钢管的承载比，改善外围混凝土的应力状态。对设置软垫层的提出了优化建议。     

水电站引水压力管道受力分析与结构设计研究

针对水电站引水压力管道的受力和结构设计问题,以龙开口水电站引水压力管道为研究实践对象,采用三维有限元技术,考虑施工、运营,校核、取消厂坝伸缩节等因素的影响,建立引水压力管道的整体力学分析模型,对引水压力管道各段的受力特性进行了计算分析研究,给出了龙开口水电站引水压力管道结构设计要点,并就进水口渐变段结构设计及取消厂坝之间伸缩节后垫层钢管结构设计给出一些提议,供同类水电站引水压力管道结构设计参考.     

亭子口水电站厂坝间设置垫层管可行性研究

为研究亭子口水电站厂坝间设置垫层管的可行性,以厂房坝段、厂房以及钢管为研究对象,采用三维有限元仿真计算技术模拟厂房坝段以及厂房的浇筑和运行过程,计算得到厂坝间相对位移及垫层管段钢管等效应力。计算结果表明,厂房蜗壳内设置止推环时,运行期高温季节垫层管的等效应力将大于钢材允许应力,如果采用垫层管方案,需采取必要的结构或工程措施以减小垫层管段的应力。     

丰满水电站重建工程压力钢管过缝措施研究

丰满水电站压力钢管采用垫层式浅埋管,后接坝后式厂房。由于大坝和厂房高度不相同,两部分地基的沉陷也不同,另外在温度等荷载作用下,很容易在厂坝连接处出现应力集中和破坏。由于设置伸缩节不仅提高了工程造价,也给伸缩节的制安、维修等带来很多麻烦。因此该工程提出了取消伸缩节,而采用垫层管过缝的结构形式。文中主要研究采用垫层管过缝时,厂坝分缝处两侧相对位移能否满足要求,钢管与混凝土结构的应力状态能否满足要求。     

厂坝分缝处钢管预留环缝焊接时机对垫层蜗壳的影响

对于坝后式水电站,厂坝分缝处钢管预留环缝焊接时机和分缝下游侧是否设置止推环均对垫层蜗壳以及水轮发电机组支撑结构的受力和变形存在影响。本文建立了坝-厂房三维有限元模型,通过数值模拟手段研究了上述影响。结果表明,对于坝后式水电站,在坝体变位作用下引水钢管对蜗壳进口作用一个数值可观、指向下游的推力,因此在分析垫层管过缝对厂房结构的影响时,在蜗壳进口施加轴向约束的简化处理不能合理反映实际情况。不同焊接时机条件下设置止推环对垫层蜗壳的受力、座环的抗剪等都是有利的,尤其在上游水位较低时焊接预留环缝,止推环的作用效果更加明显,在可能的条件下建议设置止推环。与此同时,为确保水轮发电机组的安全稳定运行,建议以座环和机墩的对角不均匀上抬变形为主要考虑因素,尽可能在上游水位较低时焊接钢管预留环缝。     

地震作用下坝后式水电站厂坝连接形式对比研究

为应对近几年西南地区坝后式水电站建设遇到的复杂坝址条件和强震给厂房稳定性带来的影响,以厂坝连接形式优化比选为目标,采用有限元法建立了金沙江中段某坝后式水电站的三维有限元模型。在校核洪水位工况和地震工况下对比了平缝相靠、整体连接和平缝灌浆三种不同的厂坝连接方案给过缝钢管及厂房结构受力特性带来的影响。结果表明:厂坝整体连接和平缝灌浆方案下过缝钢管和厂房上下游墙的应力和变形要明显小于平缝相靠方案,其中校核洪水位工况下整体连接方案钢管的最大轴向和环向应力分别只有平缝相靠方案的19%和17%,地震工况下厂房的变位也在承受范围内,且其更利于厂房和坝体通过联合作用达到钢管的均匀受力,因此推荐为采用的厂坝连接形式。     

坝后式水电站压力钢管厂坝过缝措施研究

本文结合某水电站的工程实例，采用三维有限元法，对厂坝分缝处的伸缩管段预留环缝的焊接时间、厂坝分缝处键槽的合拢时机以及键槽合拢的效果对于伸缩管的影响进行了敏感性分析。计算结果表明，如果在蓄水前对厂坝分缝进行灌浆处理，则推迟钢管环缝焊接时间，可以减小钢管的等效应力，但是降低的数值较小。在蓄水前如未进行厂坝分缝处的灌浆而仅仅焊接钢管的环缝，将大大降低厂坝之间的联合作用，并且恶化伸缩管的应力状态。厂坝分缝处的键槽合拢效果对于伸缩管将会产生一定程度的影响，若键槽合拢后存在缝隙将会造成分缝处钢管局部应力增大，而灌浆材料的选取对于钢管影响不大。     

三峡厂房坝段引水管道孔口配筋三维非线性分析

采用三维非线性有限元分析方法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡厂房坝段引水管道孔口配筋方案进行计算研究，求出了设计工况下引水管道孔口周围混凝土和钢筋的开裂和屈服范围。通过逐加大孔内水压力强度，求得钢筋应力达到屈服时的内水压力超载系数，用以估计厂房坝段孔口配筋后的强度安全度。     

设垫层的坝内浅埋管计算研究

通过对某水电站顶部设置垫层的大直径坝内浅埋管进行线弹性和非线性有限元计算,得到钢管、外包混凝土及钢筋的受力规律。提出在钢管外侧设置垫层可以较好地使钢衬发挥承载作用．减少坝体混凝土的受力,防止或减轻坝体表面产生裂缝。     

腾龙桥二级水电站进水口结构布置设计

介绍腾龙桥二级水电站进水口结构布置设计,进水口布置于重力坝坝身段,通过坝内埋管后接厂房。将大坝、发电引水及厂房结合为一体,减少工程占地范围,节约投资,方便运行中的大坝、厂房管理。     

高拱坝坝身泄洪规模探析——以白鹤滩水电站为例

坝身泄洪规模对于高拱坝工程的泄洪安全有重大影响,是高拱坝水力设计中关键的技术参数之一。本文基于白鹤滩水电站坝身泄洪水工模型试验成果与水垫塘底板最大冲击压强宜小于15.0×9.8 kPa的技术基准,给出了该工程坝身泄洪规模的具体量值,并从水垫塘单位水体消能率角度与同类型工程进行了对比。试验研究表明,坝身泄洪规模与水垫塘底板冲击压强之间有显著相关性:在表孔单独泄洪运行工况下,随坝身泄流流量的增加,水垫塘底板最大冲击压强以幂函数的形式增大,且增幅十分明显;而在表深孔联合运行工况下,水垫塘底板最大冲击压强则主要取决于表孔与深孔泄流流量之比,基本上为线性关系。     

河床式水电站厂房结构流固耦合振动特性研究

鉴于厂房结构在地震作用下可能出现的严重后果,地震时动水压力对厂房结构的振动特性的影响就成为厂房结构设计的一个重要控制因素。结合某河床式水电站厂房实际工程,以有限元软件ANSYS为平台,建立三维有限元模型,分析地震动水压力对其振动特性的影响。分析结果表明:地震动水压力作用增加了坝面附加质量,从而降低了厂房的自振频率,并且对振型产生了一定的影响,尤其是进水口闸墩、尾水管闸墩等局部振型变化,因此对其作用下的厂房自振频率进行分析显得极为必要;随着上游水位的降低,厂房整体质量减小了,地震动水压力作用下的厂房自振频率随之增大,不同水位下厂房振型明显有所改变。     

中国水电站厂房设计和展望

厂房是水电站的重要组成部分之一。建国５０年来，中国的水电站厂房建设取得了举世瞩目的成就，在厂房布置型式、厂坝联合作用、厂房结构设计、电站排沙措施以及大型地下厂房的支护设计等方面积累了丰富的经验。展望２１世纪，地下厂房、灯泡贯流式机组厂房将得到广泛的应用，ＣＡＤ技术将成为厂房设计的重要工具。     

缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站岔管优化设计

根据缅甸DAPEIN(I)水电站压力管道段工程布置及地质条件,选择埋藏式钢岔管和钢筋混凝土岔管两种岔管类型,分别建立三维有限元数值模型,从岔管位置的确定、岔管的体型设计、应力应变等方面进行分析。结果表明:钢岔管围岩属Ⅳ类,相对较差、管壳及管壁应力较大,焊接工艺复杂、施工制作困难、造价较高;钢筋混凝土岔管围岩属Ⅱ-Ⅲ类,采用对称"Y"型结构,岔口附近应力集中,双层配筋,并对围岩进行固结灌浆及回填灌浆等措施。