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。     

大坝矩形孔口应力状态分析

大坝孔口混凝土中的钢筋只有在混凝土开裂后才真正起作用。为使钢筋布置更为有效，需找出孔口开裂后拉应力分布规律。用线弹性计算的拉应力区，在坝体自重作用时出现在孔顶中部；在内水压力作用时出现在角缘；两者叠加后，最大应力出现在角缘附近。而非线性计算中，钢筋应力明显较大，最大应力只出现晨裂缝处。分析认为，坝体自重是引起拉应力的主要因素，内水压力和温降主要引起角缘附近的拉应力，而且会加剧应力集中。非线性有限元计算能比较真实地反映孔口受力特性，使配筋设计更为合理、有效，但在混凝土本构关系、钢筋与混凝土的粘结关系和裂缝宽度的模拟方面有待进一步完善。     

对敷设在下游坝面的高水头大直径压力管道力学性能的研究

敷设在下游坝面的高水头大直径钢衬钢筋混凝土压力管道是近年来发展起来的一种新型管道布置方式及结构型式。笔者通过对李家峡水电站下游坝面压力管道的原型仿真材料结构模型试验,研究了在内水压力作用下压力管道的钢衬、钢筋、混凝土的应力状态及混凝土的弹性变形,以及管道的开裂特征和破坏机理。研究成果表明,压力管道在开裂前,钢材处于低应力状态,混凝土承担大部分内水压力;压力管的钢材、钢筋、混凝土能够可靠协调地联合作用;作为下游坝面压力管道的设计,不一定强求初裂荷载大于设计工作荷载,否则会增加材料用量;混凝土微裂纹对开裂的影响及微观机理,尚须进一步研究。     

三峡泄洪坝段孔口配筋方案空间弹塑性分析

采用空间弹塑性有限元法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡泄洪段孔口配筋方案进行了分析研究。确定了设计工况下大坝孔口周围混凝土的开裂范围和钢筋的受力情况。通过逐级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，用以估计孔口配筋后的强度安全度。研究结果表明，对于泄洪坝段的泄洪深孔，当采用典型配筋方案时，在设计荷载的作用下，孔口周围仅在局部区域发生开裂，最大开裂深度约0．5m；在内水压力超载系数为2．8时，孔顶钢筋开始屈服，孔顶混凝土形成数道纵深裂缝，这时孔口达到了极限承载力状态。     

《钢衬钢筋混凝土压力管道设计与非线性分析》出版

水利部科技司董哲仁教授所著的《钢衬钢筋混凝土压力管道设计与非线性分析》一书已由中国水利水电出版社出版．水电站钢衬钢筋混凝土压力管道是一种新型结构．该书为这种结构提供了一套完整实用的结构计算方法．首先，阐述了结构布置和设计原则，扼要介绍了结构模型试验概况．在此基础上，该书提出了适用于混凝土开裂前后钢村与钢筋混凝土联合承载的结构计算公式，给出了适用于混凝土开裂后的以正交各向异性材料模型为基础的准解析递推公式．该书还提出了管道结构优化设计方法及求解经济管径的计算机方法．对这种管道温度应力分析方法，该书…     

钢纤维自应力混凝土压力管道自应力计算方法

钢纤维自应力混凝土能大幅度提高压力管道的抗裂承载力。然而钢筋、钢纤维和自应力混凝土相互作用以及管道形状的影响使得混凝土的自应力计算很复杂。本文根据弹性力学理论，提出了不同截面形状（圆形和马蹄形）钢纤维自应力混凝土压力管道的自应力计算方法，并通过应变测量试验来验证，计算结果和试验结果符合良好。     

依萨河二级水电站钢衬钢筋混凝土地面管的研究与应用

依萨河二级水电站压力管道最大设计压力９．９４ＭＰａ，末段２８１．３１ｍ的特高压管段采用了钢衬钢筋混凝土地面管，通过计算分析、模型试验、结构设计和原理观测，摸清了钢衬和钢筋的联合受力特性，混凝土的开裂特征和结构整体安全度，从而得出了带有规律性的结论。     

坝后背管外包混凝土厚度研究

采用平面非线性有限元法对某水电站下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行了分析，计算中考虑混凝土开裂和地震作用的影响。研究了5种外包混凝土厚度0.5、0.8、1.2、1.5和2.0m的坝后背管在内水压力和地震作用下的承载规律，分析了外包混凝土厚度对管道的动、静力承载性能的影响。结果表明，设计内水压力作用下，外包混凝土厚度较小时，管坝接缝面附近的局部坝体开裂，并使管道钢材应力提高，但其材料强度和变形仍能满足规范要求。地震作用分析表明，外包混凝土越厚，坝后背管结构的基频值越高；但厚度越大，管道钢材动应力值也越大，说明采用较小的外包混凝土厚度有利于减小钢材的动应力。因此，在满足施工要求和安全的前提下，建议在坝后背管设计中采用厚度较薄的外包混凝土。     

大体积混凝土温度徐变应力简易算法

水泥水化热引起的温升导致大体积混凝土浇筑后会产生很高的温度应力,从而导致混凝土开裂。由于混凝土徐变产生的应力松弛降低了温度应力水平,这对防止混凝土开裂是有益的,因此,在温度应力的计算中必须考虑徐变的影响。目前在温度徐变应力的计算中采用有限元法居多,但有限元法计算效率较低。通过对原有松弛系数法计算公式进行补充并在误差允许范围内对其进行简化,提出了温度徐变应力的简易算法。对温度仿真分析结果采用简易算法进行温度徐变应力计算,通过计算结果的对比验证了计算的准确性,该方法为求解大体积混凝土温度徐变应力提供了一条便捷的途径。     

钢衬钢筋混凝土地面管在依萨河二级水电站中的应用

依萨河二级水电站压力管道最大设计压力为９．９４ＭＰａ，末段长２８１．３１ｍ的特高压管段采用了钢衬钢筋混凝土地面管。通过计算分析、模型试验、结构设计和原型观测，摸清了钢衬和钢筋的联合受力特性、混凝土的开裂特征和结构整体安全度，从而得出了带有规律性的结论。     

隔河岩工程应用爆炸法消除压力钢管焊接残余应力

我国自８０年代以来借鉴国外经验开始研究用爆炸法消除中厚板的焊接残余应力，该方法已于１９８６年通过中国科学院鉴定，在大型球罐上的应用，在水电站压力钢管也有少量应用，经慎重地通过室内与原型试验后，在清江隔河岸工程大型钢管上的大规模采用，实践证明，技术上是成功的，为大型钢管消除焊接残余与应力，提供了有工程实例。     

坝后背管运行期温度影响研究

对二峡水电站压力管道运行期进行温度荷载的有限元和试验对比分析,得出内低外高温度场的温度差变化对管道运行期裂缝宽度开展、管道外壁位移和钢材应力的影响都较小.     

隔河岩电站压力钢管焊接及安装

介绍了隔河岩电站压力钢管所采用的进口SM5 8Q高强调质钢的可焊性试验、焊接材料选用和焊接工艺评定、钢管的瓦片制作防腐、管节制作和钢管安装工艺流程、钢管焊接质量检验、焊接材料使用、点固焊和焊接引弧的规定、钢管焊前预热、焊后消氢、焊缝消除残余应力等。     

压力钢管运行安全监测系统初步设计

水电厂压力钢管运行安全的问题不可忽视。针对目前压力钢管安全监测系统技术不够完善的情况,设计了一种全新的压力钢管实时安全监测系统。分析了当前压力钢管安全监测现状及其存在的问题,明确压力钢管监测系统的设计原则。提出了基于有线局域网和基于无线网络所构建的2种监测系统结构,并图示其相应系统的组成。从系统的工作原理、功能模块、程序设计方案等方面予以分析,详细介绍了测点布置的选取方法,对压力钢管与伸缩节之间振动响应的传递函数关系作了简要分析,为水电厂压力钢管安全监测工作提供参考。     

山口岩水利枢纽工程压力钢管抗压稳定分析

在分析埋藏式压力钢管屈曲失稳破坏及其原因的基础上,提出了防止压力钢管屈曲失稳破坏的预防措施,并结合山口岩水利枢纽工程,对压力钢管进行了抗压稳定分析,为压力钢管的设计施工提供了依据。     

基于系统可靠度的明钢管整体安全性研究

参数随机性对水电站压力钢管结构安全有重要影响,目前压力钢管可靠度分析主要依据基本部位的构件可靠度进行,未能从系统可靠度角度全面把握压力钢管的整体安全性.文中考虑明钢管各基本部位之间的相关性,提出了由4个基本部位构成的串联系统,采用二阶界限法分析典型明钢管工程实例的系统可靠度,识别明钢管系统失效的控制部位,并研究了随机变量对明钢管系统可靠度的影响.研究表明:按现行规范设计的平直管道和倾斜管道,支承环及其近旁管壁是明钢管系统失效的控制部位;随机变量均值对明钢管系统可靠度的影响显著,需在设计、施工和运行各环节中严格控制均值波动范围,提高结构的整体安全性.     

积石峡水电站大直径压力钢管整体卷制对螺旋线变形的控制

积石峡水电站压力钢管整体卷制是大直径钢管制作的一种新工艺,已获得国家专利。整体卷制技术改变了压力钢管制作的传统工艺,全过程无需起吊设备实现流水线作业。但在整体卷制过程中会产生程度不同的螺旋线性变形,如其变形不能有效控制就会影响管节制造质量。积石峡水电站采取了相应的预防措施,有效控制了螺旋变形。     

水电站明钢管强度设计的应力分类法研究

为适应我国在压力钢管的管材、焊接和加工安装等方面的显著进步,以及与国际规范和工程经验相接轨的现实需求,文中系统研究了国内外明钢管强度设计普遍采用的应力分类法:从承载特性和力学机制角度阐明了明钢管结构计算模型与控制断面选取的依据,对比分析了国内外规范控制断面应力计算方法的异同,依据失效机理和控制断面应力构成提出了控制断面各部位管道应力分类的科学方法,推荐了各分类应力相应的安全度设置水平。研究表明:国内外规范的控制断面选取有差别,而应力计算方法基本相同;支承环近旁管壁边缘断面可不选为明钢管设计的控制断面;管道用钢量主要取决于跨中断面整体膜应力的允许值;采用本文推荐的应力分类和安全度设置水平,在满足强度安全要求下可有效地节省管道用钢量。     

水口水电站引水钢管垫层的设计

水口水电站引水钢管为大直径引水钢管，由于基下弯段及水平段上覆混凝土厚度较薄，不能满足应力要求，为此，设置了ＺＸ型ＰＳ泡沫板垫层，从而有效地发挥了钢管承受内水压力的作用，改善了管周混凝土的受力状态。计算分析，模型试验及施工实践表明这一技术的采用是成功的。