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。     

有限柱壳条元法在埋藏式压力钢管外压稳定分析中的应用

采用半解析有限柱壳条元法分析带加劲环的埋藏式压力钢管外压稳定性问题,轴向采用解析函数,周向采用离散的Hermite多项式函数.解析函数与离散的多项式函数相结合的位移模式,不但减小了自由度,提高了计算精度,而且能非常方便的处理可变的单元宽度模拟周向失稳屈曲波形变化的问题.这种方法与Amstutz方法比较,克服了Amstutz方法不考虑加劲圆环的约束作用及把压力钢管简化成圆环拱的计算.通过算例得出了结构外压失稳的欧拉曲线,验证了半解析有限柱壳条元法的正确性与合理性.     

考虑初始缝隙的埋藏式光面管临界外压经验公式

为了避免水电站埋藏式压力钢管发生外压失稳问题,以埋藏式光面管为研究对象,首先对比分析了国内外主要临界外压经典理论与经验计算方法的不足,总结出临界外压的主要影响因素。根据一系列试验数据和原型资料进行回归分析,建立了考虑初始缝隙的临界外压经验公式。采用一系例工程实例对比验证了该公式的有效性,表明该公式可用于压力钢管临界外压的计算。     

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。     

埋藏式加劲环钢管抗外压失稳计算方法的分析与应用

对国内外现有埋藏式加劲环钢管抗外压稳定的计算方法进行了比较分析 ,并将这些方法编制成一个计算程序 ,经验证后 ,运用该程序对一个实际工程进行分析 ,所得计算结果和采取的工程措施为埋藏式加劲环钢管的抗外压稳定设计提供了有价值的参考。     

水电站埋藏式加劲压力钢管结构计算与优化设计

众所周知，承担木桶全部内水压力的是桶箍。虽然，埋藏式加劲压力钢管(以下简称为地下埋管)受力情况与木桶不尽相同，但在运行中，加劲环与“桶箍”的作用相似，同样可以分担部分内、外水压力。但是，目前在地下埋管设计中，或在《压力钢管设计规范》中，都没有考虑利用加劲环分担内、外水压力，加劲环的唯一功能只是防止地下埋管出现外压失稳。     

鸭池河水电站压力钢管外压稳定性设计

采用解析法和半解析有限元法分别对鸭池河水电站埋藏式加劲压力钢管进行外压稳定性计算。在计算分析过程中,考虑了初始缺陷因素对埋藏式加劲压力钢管抗外压稳定性的影响,使得计算结果更加接近于工程实际;从而为埋藏式加劲压力钢管的外压稳定性计算提出了一种更加行之有效的方法。     

埋管失稳分析的阿姆斯图兹法影响因素及应用条件

为给出埋藏式压力管道抗外压稳定分析的阿姆斯图兹法（简记阿氏法）使用建议,剖析了其临界外压计算的影响因素和应用条件。统计了阿氏法主要影响因素,即埋管径厚比、缝隙率和屈服强度的国内工程实例的数据,进而研究了这3种影响因素在工程实例范围内对阿氏法临界外压计算值的影响规律。对比了阿氏法简化公式与原公式的计算精度,结合强度破坏模式开展了阿氏法应用条件研究,给出了基于管道径厚比数值的阿氏法选用建议,并用试验数据进行了验证分析。研究表明：径厚比小于35时,需同时考虑抗外压稳定和抗外压强度校核,抗外压稳定的临界外压宜采用阿氏法原公式分析;径厚比在35~60之间时,建议采用阿氏法原公式以保证计算精度;径厚比大于60时,可采用阿氏简化公式提高计算效率。     

水电站地下埋管结构分析对比研究

对中美两国压力钢管规范在地下埋管结构分析方面进行了比较,并以某水电站地下埋管设计为例采用美标对地下埋管分析思路进行了总结。结果表明：中美标准在地下埋管计算壁厚方面采用的公式基本一致;在抗外压分析中采用的公式略有异同,国标以经验公式、Amstutz（阿姆斯图兹）公式和MIses（米塞斯）公式为主,美标中地下埋管分析以Amstutz（阿姆斯图兹）公式和Jacobsen（雅各布森）公式为主。结构计算方面美标较国标更为安全。     

带加劲环埋藏式压力钢管外压屈曲的研究

本文提出带加劲环的埋藏式压力钢管的计算简图并运用壳体稳定理论,推导出临界压力P_cr的计算式,最后通过试验,对临界压力公式的计算成果进行了验证.结果表明:本文提出的临界压力计算式是实用的,也是可靠的.     

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。     

埋藏式加劲压力钢管稳定性分析半解析有限元法

针对水电站压力钢管的抗外压稳定问题,提出了半解析有限元法。该方法具有计算量小、计算精度高、收敛速度快等优点。采用半解析有限元法对九甸峡水电站埋藏式压力钢管进行了外压稳定性计算,并将计算结果与米赛斯法、文敦白法和赖-范法的计算结果进行了比较分析。研究表明,半解析有限元法考虑加劲环嵌固作用比考虑加劲环简支作用的计算结果大,而与米赛斯法、文敦白法结果相近。在实际施工中,应采取有效施工工艺,使加劲环对钢管的约束更接近于嵌固作用,从而提高压力钢管抗外压稳定性。     

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...     

埋藏式压力钢管的外压分析

埋藏式压力钢管设计中最棘手的问题之一是确保空管承受外压。由于压力钢管设置了加劲环，增加了分析的复杂性。本文比较了埋藏式压力钢管外压分析所采用的三种方法。     

龙滩水电站埋藏式加劲压力钢管稳定性校核

龙滩水电站为地下厂房压力引水式电站,采用单管单机供水方式,压力钢管内径10 m,最大HD值达2 453 m2,为特大型钢管.钢管管壁厚度18～52 mm,采用16MnR级钢板(厚18～32 mm)和610 MPa级钢板(厚32～52 mm),加劲环采用Q345-C级钢材.地下埋管入岩段外包厚1 500 mm的C25钢筋混凝土,配Ⅱ级钢筋,其余地下埋管外包厚600 mm的C20素混凝土.对龙滩水电站埋藏式加劲压力钢管抗外压稳定性进行了校核计算.在校核计算过程中,采用了解析法和半解析有限元法等多种计算方法,并且综合考虑了初始缝隙等缺陷因素对压力钢管抗外压稳定性的影响.对水电站埋藏式加劲压力钢管的稳定性设计具有一定的借鉴作用.     

带加劲环埋藏式压力钢管的外压屈曲分析

带加劲环的埋藏式压力钢管的稳定问题是埋藏式压力钢管设计中最棘手的问题之一。本文比较分析了带加劲环埋藏压力钢管外压分析所采用的一种国内学者的方法和三种国外学者的方法，还给出了实例进行对比分析，文末作者为更精确的解决这一问题而提出了改进Ｅ．Ａｍｓｔｕｔｚ法的一些建议。     

沐若水电站压力钢管设计

马来西亚沐若水电站引水发电系统的压力钢管设计水头高,抗外压稳定性要求高,设计难度大。阐述了钢管设计原则,即由内水压力确定管壁厚,用抗外压稳定进行复核,通过设置加劲环和增加管壁厚度来加固局部不满足规范要求的管段。用三维有限元方法计算了调压井岔管、月牙岔管和支段钢管在设计运行工况和水压试验工况下的应力和变形。计算结果表明,钢管应力、变形值均满足设计规范要求。     

中美压力钢管规范在压力明管管壁设计中的差异

笔者对中美压力钢管规范在压力明管光面管壁、加劲环间管壁的结构分析进行了比较,并辅以实例进行了中美规范的对比分析。结果表明:中美规范在允许应力及荷载组合方面有差异;在压力明管的壁厚计算公式中,公式计算原理一致,公式表达式略有差异;在明钢管抗外压临界值计算中,能标抗外压公式统一采用长圆筒公式,而美国规范体系中抗外压公式细化为长圆筒及短圆筒公式,导致计算成果差距较大。因此,在对采用美国规范设计的工程,应严格按照美国规范要求的公式进行结构设计,不可与国内公式进行串用套用。     

直埋压力钢管槽钢形式加劲环设计

本文对直埋压力钢管设计中采用槽钢作为加劲环时的抗外压验算公式进行了推导并作了计算,并对不同布置形式的槽钢加劲环方案的优劣进行了分析与说明,为采用槽钢制作的加劲环设计提供了一定的依据。     

CCS电站隧洞钢衬美国标准与中国标准对比

根据厄瓜多尔CCS水电站实际情况、合同及美国标准的规定,确定了钢衬材料的机械性能及许用应力,对钢衬抗外压稳定进行了计算分析,修正了美国标准中加劲环自身抗外压稳定计算公式,并且对美国标准与中国标准计算结果进行了对比。结果表明:随着加劲环间距的增大,中国标准得到的加劲环自身抗外压稳定计算值偏小。鉴于外水压力值超过了2.0 MPa,且钢筋混凝土衬砌段为透水设计,虽然按美国标准复核抗外压稳定满足要求,但是考虑工程安全起见,采取在压力钢管上部30 m处设排水洞。