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。     

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。     

锡林浩特市城防林水源工程优化设计

在长距离有压管道输水中,输水管线长,管内水压变化大(尤其是考虑到水锤压力变化时),管道的压力等级要求高,投资相应变高。因此,在选择管材、管径时要多方面考虑,根据下列原则确定:一是确定设计流量下的最佳管径:二是确定管道最大内水压力(一般指最大水锤压力),选择能承受管道内水压力和外压的管材:三是选择施工方便且经济实惠的管材。此外,在长距离有压管道的输水中还应考虑水锤的危害及防护。本文以锡林浩特市城防林水     

关埠引水工程内水压力作用下隧洞管片受力与接缝变形研究

利用有限元软件建立关埠引水工程隧洞管片三维数值模型，系统分析了管片应力、接缝变形及螺栓应力在不同工况下的变化规律。结果表明：内水压力会显著影响隧洞衬砌管片的力学性能，随着内水压力的增大，管片应力、接缝变形及螺栓应力也随之增大，盾构隧洞衬砌管片最大拉应力为3.263 MPa,最大压应力为6.612 MPa、管片接缝变形最大为0.28 mm, TBM隧洞衬砌管片最大拉应力为0.192 MPa,最大压应力为2.952 MPa、管片接缝变形最大为0.08 mm,连接螺栓的应力变化与接缝变形能相互吻合，接缝变形越大，螺栓应力也越大，最大值为604.01 MPa。研究结果可为输水隧洞衬砌结构的设计与分析提供参考。     

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。     

天水城区引洮供水工程压力钢管设计与研究

天水城区引洮供水工程采用无压自流暗渠(隧洞)+有压重力流管道输水,重力流管道管径大、距离长、压力高,水利工程类似长距离输水压力钢管设计,无规范可循,针对长距离输水压力钢管设计及施工过程中管材与防腐选择、规范参考、管件加工、焊缝检测等几个方面的问题进行了分析和研究,供类似工程设计和规范修编参考。     

某水电站工程深埋式压力钢管结构设计

某水电站布置5条埋藏式压力钢管,文章基于ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice No.79《Steel Penstocks》(Second Edition,2012)规范对该水电站压力钢管设计进行了总结,包括结构设计及灌浆排水设计等。通过计算,钢管壁厚满足钢管抗内水、外水压力稳定要求。     

用預应力鋼筋混凝土管代替隧洞中的鋼管

一、理论依据在地下厂房、半地下厂房、甚至地面厂房式的水电站中,往往采用高压输水隧洞代替外露式的输水钢管。因为那些电站具有良好的条件来利用输水隧洞周围的岩石承受一部分甚至绝大部分的内水压力,以减少压力输水管钢钣的用量。用钢筋混凝土襯砌的压力隧洞,当承受内水压力时,襯砌受拉而伸长,外半径增大,引起岩石与襯砌间的压应力,即岩石的弹性抗力。弹性抗力抵挡了一部分内水压力。当内水压力的强度达到一定数值时(此处内水压力指内水压力减去计算的地下水压力),     

考虑洞群作用的水电站埋管三维有限元分析

埋藏式压力管道传统的内外压计算方法一般只分析单一管道,未考虑小净距、大跨度群洞性水电站输水管道的相互作用。通过应用Ansys软件对群洞性水电站地下输水管道建立三维有限元模型,分析管道在不同工况、不同初始缝隙、不同外水压下的应力和位移响应。结果表明:埋藏式压力管道的安全性在很大程度上受外水压控制,当外水压较大时,管道全部放空,为埋管的最不利工况,因此工程中应在钢管上游设置阻水帷幕或排水廊道来减小渗透压。     

几内亚苏阿皮蒂水电站坝坡明管设计研究

苏阿皮蒂水电站主坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高120 m,发电厂房为坝后式地面厂房。电站压力钢管采用坝坡明钢管,单管单机布置。为了解该钢管在内水压力、温度荷载及地震作用下的应力变形规律,对大坝、管道及厂房建立三维模型,利用有限单元法进行计算分析,重点研究了静、动力工况下管道位移、支座滑动、伸缩节变形及压力钢管应力分布规律。结合该工程实际,利用有限元方法对坝坡明钢管进行了计算校核,以期对我国坝坡明管的设计提供参考。     

岩滩水电站坝内埋管大比尺仿真模型结构试验研究

本文结合岩滩水电站大直径坝内埋管仿真模型的试验研究,论述大直径压力钢管承受内水压力、自重和坝体应力时的应力分布特征,钢衬、钢筋和混凝土联合作用时各种材料的承载比,管道与地基联合作用,混凝土开裂荷载,裂缝开展情况以及超载能力和破坏机理,说明结构的安全度是高的。     

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…     

地下埋管抗外压稳定分析

某水电站压力管道地下水位与内水压力均较高,充水后,调压井及压力管道向山体渗水,进一步加剧了地下水的丰富性。在无可靠排水措施的情况下,压力钢管道的外水压力不能折减,经计算,所设计的钢管道结构形式不能满足外压要求。通过采用在上平段、1#斜井、中平段适当位置打排水洞与深排水孔的措施,有效降低了外水压力,保证了钢管道的抗外压稳定。     

抽水蓄能发电工程引水系统下平段钢衬受力敏感性分析

抽水蓄能电站引水系统下平段由于承受的内水压力过大,多采用钢衬。结合已建抽蓄电站引水压力管道的监测资料,通过FLAC~(3D)软件对不同缝隙值、混凝土强度、钢衬壁厚、围岩抗力系数的敏感性分析进行研究分析,结果表明:(1)内水压力作用下,缝隙值对钢衬的变形和应力影响最为显著,混凝土垫层和钢衬壁厚次之;(2)围岩的强度变化对结果影响不明显,敏感性低;(3)钢衬壁厚增可减少钢衬的变形和环向应力,但减少的幅度不显著,壁厚存在优化的空间较大;(4)回填混凝土的施工质量是影响围岩分担比例的最主要因素之一,其致密和完整性显著影响着内水压力传递。建议在工程实践中,对于不存在明显地质缺陷的围岩,应寻找更好的施工工艺提高混凝土回填的质量,减少钢衬和混凝土、混凝土和围岩之间的缝隙,而不是全面采用高压固结灌浆。     

盾构高压输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构研究

目前高内水压力的输水盾构隧洞基本是采用分离式双层衬砌结构,是当前最安全的结构模式,但不一定是最合理的。该文提出了一套盾构输水隧洞新型半埋式钢管复合衬砌结构,该种衬砌结构为:盾构管片外衬、钢管内衬、内外衬间不全部填充自密实混凝土及软垫层设置于内衬钢管外表面。基于新型半埋式钢管复合衬砌结构,利用ABAQUS有限元分析软件,分析了不同自密实混凝土填充程度,不同软垫位置等条件下,钢管内衬应力,填充自密实混凝土应力及外衬盾构管片的变形。根据计算结果,新型半埋式钢管复合衬砌结构,可以有效控制盾构外衬的变形及自密实混凝土的应力。同时,半埋式钢管复合衬砌受力明确,且有利于隧洞排水,可为高压输水隧洞结构设计提供参考。     

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。     

大中型输水工程输水管材比选分析

大中型输水工程输水管材的选用,对项目技术、经济和安全运行等指标有着极为重要的影响。文章结合大伙房水库输水应急入连工程,对大管径、高内水压力输水管材常用的球墨铸铁管、玻璃钢管、钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)4种管材,从工程造价、自身性能、施工工艺和应用情况等多方面进行了介绍和优缺点比选,并通过进一步分析探讨得出了相关结论。     

珠三角水资源配置工程隧洞埋岩深度及间距的影响分析

以珠三角水资源配置工程中的复合衬砌盾构输水隧洞为研究对象,在采用简化计算模型的基础上,利用ABAQUS有限元数值分析软件,分析不同外荷载工况下,不同埋岩深度及隧洞间距下管片衬砌环的应力和变形情况。由管片衬砌环最大径向变形及容许应力确定此时可承受的内水压力大小,并得到内水压力大小随埋岩深度和隧洞间距变化的影响规律,以供工程实践参考。     

加劲环压力管道加固方案对比与经济性评价研究

压力管道作为重要的水工建筑物,在水电站设计中具有重要的地位。以蒲石河抽水蓄能电站为例,利用数值模拟的方法探讨了浅埋压力钢管加固方案,综和研究结果,建议背景工程压力管道设计中采用保持13mm的原始设计壁厚不变,间隔4m设置加劲环的加固方案。     

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.