埋藏式钢管外压稳定计算

近几十年来,随着水利水电建设和科学技术的发展,埋藏式钢管的采用越来越普遍。埋藏式钢管有坝内式和隧洞式两种,二者具有相似的工作特点。在内水压力作用下,埋藏式钢管可由外围混凝土或围岩承担部分内水压力,从而减小管壁的厚度。但是,埋藏式钢管还要承受较高的外部压力,如未凝固混凝土的压力、灌浆压力和外部地下水压力等,而钢管是一种薄壁结构,抵抗外压的能力很低。在外压的作用下,管壁会过早地丧失承载能力而屈曲,即发生失稳破坏。因此,外压稳定计算往往是埋藏式钢管设计计算的控制情况。     

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。     

埋地压力输水钢管最大环向应力计算探讨

输水工程中,输水钢管往往工程量大,工程投资高,所以合理地确定钢管壁厚尤显重要。我国输水钢管的壁厚设计除考虑内水压参数外,还增加了管重、覆土重等全部外压参数对钢管的影响,即内外压叠加后确定壁厚。通过计算输水压力钢管在不同内水压力和外压情况下钢管管壁截面的最大环向应力,得出随着钢管的计算壁厚增大,管壁截面最大环向应力呈减小的趋势;钢管的计算壁厚在某一区间时,管壁截面最大环向应力变化不大,甚至在某些工况下随着计算壁厚增大,管壁截面最大环向应力也增大。通过进一步分析发现,随着钢管的计算壁厚增大,内水压力产生的轴向拉力对应的环向应力逐步减小,而由外压产生的弯矩对应的环向应力先增加后减小。当计算壁厚与管径的比值在1/60～1/130之间时,由外压产生的弯矩对应的环向应力取到最大值。本文对压力输水管道设计具有一定的指导意义。     

水电站输水钢管外压稳定性试验研究

１问题的提出随着无污染、低成本、再生型水能资源的大力开发，水电站建设中压力钢管的HD（H为作用水头，D为管径）值日益向巨型（HD＞１２００）、超巨型（HD＞３０００）化发展．而为保证钢管焊接质量，工程中管壁厚度一般控制在４０mm以下，这使得水电站压力输水钢管的δ／D（δ为管壁厚）值极低，远远小于１／８，属于超薄壳结构，在外压作用下极易失稳．而钢管在施工、运用期间不可避免受到如下外压作用：（１）埋藏式管壁外的渗透水压力（全面均匀外压）；（２）管道放空时产生的真空；（３）施工期的灌浆压力（局部外压）；（４…     

考虑围岩性质影响的埋藏式压力钢管受力研究

以某水电站工程为例,研究围岩性质对埋藏式压力钢管位移及应力分布的影响,按照钢管与围岩共同承载,采用三维有限元方法对地下埋藏式钢管进行计算分析,讨论围岩性能对埋藏式压力钢管位移及应力的影响,并计算围岩承载比,通过与光滑明管计算结果进行比较分析,可知围岩对于埋藏式压力钢管承受内水压力有重要作用,围岩性质越好,其所能承受的荷载越大,弹性约束作用就越显著,钢管所承担的内水压力就越小。     

新疆HB电站埋藏式压力管道设计

HB电站工程任务为发电,电站装机容量200MW,属Ⅲ等中型工程。本文主要介绍了埋藏式压力管道及岔管的设计,通过布置排水洞减少外压,采用有限元计算对围岩抗力敏感性和钢管与围岩缝隙敏感性分析,总结出围岩对管道内水压力的分担作用是有限的,随着岩石抗力系数的变化而变化;同时钢管以外缝隙大小对管壁应力影响十分显著。     

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。     

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。     

长甸水电站埋藏式压力钢管结构分析

长甸水电站改造工程为引水式水电站,引水压力钢管内径为6.0 m,分为明钢管和埋藏式钢管两部分,根据内压应力计算和抗外压稳定分析计算,确定埋管段钢管壁厚为18 mm.     

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。     

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。     

二滩水电站压力钢管稳定分析

二滩水电站压力钢管稳定分析李建彬（成都勘测设计研究院，成都，６１００７２）１前言对于埋藏在坚硬岩石中的压力钢管，较薄的钢板就能承担很大的内水压力，但钢管却很容易被外水压力或灌浆压力压瘪而失去稳定。根据国内外有关钢村高压管道运行实践表明，钢板衬砌的破坏...     

埋地压力输水钢管结构分析探讨

输水工程中,钢管因承压高、调节地基变形能力强、防渗性好等优点而得到大量采用。在这类工程中,输水管道往往工程量大,工程投资高,所以合理地进行管道结构设计尤显重要。本文通过计算输水压力钢管在不同内水压力和外压情况下需要的壁厚,得出钢管的壁厚选取主要受强度(最大环向应力和最大组合折算应力)、稳定(管壁截面的临界应力)和刚度(大竖向变形)控制。在给水工程设计中,应统筹考虑管道的设计内水压力、管道的外压,通过技术和经济比选确定钢管的材质和壁厚。本文对压力输水管道设计具有一定的指导意义。     

黄土隧洞段压力钢管及贴边岔管结构设计

文章所介绍的黄土隧洞压力钢管全线为地下埋管,结合压力钢管主、岔、支管的总体布置、水力计算等,阐述了钢管设计原则,由内水压力确定管壁厚度,用抗外压稳定进行复核。在贴边岔管结构计算时,根据规范公式,计算补强板的宽度和厚度,并对补强板边缘应力进行近似验算,针对计算结果进行分析,确定合理的补强板有效宽度和厚度。     

铸铁管强度验算

铸铁管在复土深度较大时,必须进行强度验算。铸铁管同时承受内水压力和外荷载时的强度验算,可以采用下列公式:P-管道仅承受内水压力时的破坏压力,公斤/厘米2; W-管道在三边支承条件下的压损荷载,如图,(公斤/厘米);W分布在管段上的均布荷载 (公斤/厘米)三边支承荷载图 R-压损强度,按冶金部部标准 YB一428~64要求为2,000公斤/厘     

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。     

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.     

卡洛特水电站埋藏式压力钢管联合受力研究

考虑钢管与围岩联合承载,采用有限元对钢管、回填混凝土与围岩组成的联合承载体进行了非线性的计算分析,将有限元计算结果与规范计算结果进行了对比,比较了内水压力、围岩与钢管缝隙等因素对钢管受力特性及围岩分担率的影响。研究表明:不同的内水压力下,围岩分担率不同,一般随内水压力的增加而减小。缝隙影响围岩的分担率,缝隙越小,围岩分担的内水压力就越大;当缝隙超过一定值时,钢管接近明管的受力状态。回填混凝土采用弹塑性断裂本构模型的实体单元模拟能较好地反映材料的力学性能,宜采用该方法对埋藏式压力钢管进行受力分析与工程设计。     

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。     

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。