水电站埋藏式压力钢管的承载分析方法研究

云南芒牙河一级水电站是一个径流式高水头电站,压力钢管道采用明管和埋管相结合布置形式。对埋管段结构分析,根据规范解析法的计算结果,并参照类似工程设计经验,采用有限元计算方法对埋管段进行优化分析,确定钢管壁厚和抗外压稳定的加劲措施。

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10m,最大hd值达2453m2,为特大型钢管。钢管管壁厚度18~52mm,采用16mnr级钢板(厚18~32mm)和610mpa级钢板(厚32~52mm),加劲环采用q345-c级钢材。地下埋管入岩段外包厚1500mm的c25钢筋混凝土,配ⅱ级钢筋,其余地下埋管外包厚600mm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。

格曲二级水电站最大水头近400m,发电引水隧洞的斜井段和下平段采用埋藏式压力钢管,不同管道设计方案对发电引水隧洞具有不同影响。通过分析不同管壁厚度设计产生的结果,对水电站高水头埋藏式压力钢管设计方案进行比选。经计算,按明管设计比较安全,施工速度快,但偏于保守,钢材用量大;按埋管设加劲环设计钢材总量小,但施工难度大,影响混凝土浇筑和接缝灌浆的密实性,不易保证施工质量;按埋管不设加劲环设计钢管用量介于两者之间,且施工难度低,速度快,可保证混凝土浇筑和接缝灌浆的施工质量。故推荐采用埋管不设加劲环设计。

基于缅甸dapein(ⅰ)水电站的工程规模和特点,研究了埋藏式钢岔管的布置设计,使其结构布置安全、合理、经济,满足运行要求。

埋藏式预压力钢管混凝土回填新技术与常规回填相比，简化了施工措施，缩短了工期，具有良好的技术经济效益。预压力与很多因素有关，需作进一步探讨。

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。

结合某高水头水电站工程的实际,采用了一种考虑初始缝隙的埋藏式钢岔管有限元分析方法,即将围岩简化为在有限元节点上施加纯压缩弹性抗力的模型,对钢岔管与围岩联合承载结构进行了有限元计算和分析,计算结果表明,围岩对钢岔管应力的影响和减小钢板厚度的效果十分显著。

采用三维有限元方法对石门坎水电站钢岔管结构体形进行优化,考虑施工中的不确定因素,就总缝隙宽和围岩弹性抗力进行了敏感性分析。结果表明:在一定的平面布置条件下,岔管管壳应力集中的程度取决于管壳母线间的转折角大小;缝隙大小对埋藏式岔管的应力分布影响较为敏感,缝隙越小,围岩分担作用越明显;围岩对岔管的应力大小及分布影响显著。

根据等安全裕度原理并参考现有规范确定了整体安全评估控制标准——整体安全系数限值,同时引入和发展了极限分析的弹性模量缩减法求解整体安全评估指标——整体安全系数,构建了可配套应用的压力钢管整体安全评估方法,克服了现行基于材料层面的点应力评估方法在原理和应用中存在的问题。算例分析表明,该整体安全评估方法既放松了对应力的过严限制,又保证了结构安全承载,可为压力钢管承载力安全评估提供新途径,并可用于优化压力钢管结构设计方案。

针对高水头水电站压力钢管水头高、管轴线长的特点以及常规压力钢管水压试验方案的不足,采用压力钢管整体充水分段连续水压试验方案,成功地完成了高水头、长轴线压力钢管的水压试验。具有一定的参考价值。

针对我国电力行业标准sd144-85《水电站压力钢管设计规范》按结构可靠度理论进行修编的需要,对水电站压力钢管水锤压力的统计特征进行了研究。根据已搜集到的国内外部分水电站压力钢管水锤压力的实测资料,利用数理统计学中的假设检验方法进行了统计分析,求得了水锤压力的最优概率分布函数及其统计参数,证明水锤压力的概率分布可用极值ⅰ型来拟合。这一研究成果不仅为水电站压力钢管的可靠度分析提供了必不可少的基础资料,而且对已建压力钢管的可靠度鉴定与评估也具有重要的实用价值。同时还通过水电站明管可靠度分析的实例,探讨了水锤压力对水电站压力钢管可靠度的影响,得出了对水电站压力钢管设计有重要参考价值的若干结论。

新西兰马赖泰１号电站甩负荷后及充水期闸，ｇ１号机组的压力钢管发生了显著的共振。试验与阻抗分析表明，共振模式是二次谐波共振，压力节在钢管中点，封闭的两端即进水闸门和水轮机导叶处的压力相位相反。已查明进水闸门的止水是共振的自激源。本文论述了为找出共振状态及消除激励所进行的研究和试验

水电站压力钢管的制作 一、概述 江苏宜兴抽水蓄能电站位于宜兴市西南郊铜官山区，装机容 量为1000mw（4×250mw），压力钢管主要布置在输水系统，输 水系统由上游引水系统和下游尾水系统组成，引水系统为二洞四 机布置，由上平洞，上竖井、中平洞、下竖井、下平洞、岔管、 高压支管组成，全部采用钢管衬砌；尾水系统采用两机合一洞的 布置形式，一部分为钢管衬砌，一部分混凝土衬砌。压力钢管总 量为13000t，管材分为16mnr和600mpa级高强钢2种，管径 为φ6.0、φ5.6m、φ5.2m、φ4.8m、φ3.4m，管壁厚度为 δ=18mm~60mm不等。 二、主要施工技术 压力钢管从原材料堆放储存到钢管管节成品出厂的制作工 作均在工地现场钢管加工厂进行。其工作内容主要包括：材料验 收保管、钢管加工制作、加劲环的制作、无损检测等工作。具体 制作工艺流程如下： 施工准备→

五强溪水电站压力钢管的施工

一、概述近几年来,随着我国新的水利工程经济评价准则的实施,原有的水电站压力钢管经济直径计算方法已不能满足要求。人们在探讨着新的解决途径,提出了不少新方法。本文拟对这些新旧方法进行简单的分析,希望能对其应用和发展有所帮助。现有方法可分为三大类:公式法,方案比较法(枚举法)和优化方法。它们的基本依据大体相同,都考虑到了压力钢管直径选择中的技术和经济因素的影响,只是考虑的方法和深度以及采用的资料不尽相同。这就影响到各种方法的计算精度和适用场合。

用经济学原理建立了水电站压力钢管经济尺寸的优化模型，对模型优化及参数确定进行了详细分析介绍，提出了压力钢管经济尺寸的最优计算公式，最后用实例验证其实用性和准确性。

引水钢岔管设计 岔管壁厚度按下面二式的最大值拟定 r—该节钢管最大内半径（m）； k1—系数，k1=1.0~1.1； c—锈蚀系数，c=1~2mm [σ]1、[σ]2—材料用于岔管时的容许应力（pa），此处钢材为a3钢，（见表13-1，340page，《手册》）； a—该节钢管半锥顶角（度）； φ—焊缝系数； k2—边缘应力集中系数，（见图13-13，page357，《手册》）； 《引水系统施工图（安顺关脚水电站工程）》 一、钢岔管管壁厚度δ（mm）的拟定 1、按钢管极限强度设计管壁厚度 式中:p—设计内水压力（n/m2），p=10*1000*h，h=▽h+h1=h1（1+64%），▽h——水击水头； h1——作用水头

γwhdσsφ［σ］t(mm) 0.00000985008003250.95178.750 钢管管壁厚度t初估计算表 　　式中： 　　钢管管壁钢材屈服点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯σs=325.000n/mm2 　　末跨跨中截面管道中心内水压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯h=500mm 3初估管壁厚度t （1）根据末跨的主要荷载（内水压力）并考虑将钢材的允许应力降低15%，按锅炉公式初估管壁厚度t： 　　计算公式： 　　伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯μ1=0.3 　　支座对管壁的摩擦系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯f=0.5 　　焊缝系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯φ=0.95 　　加径环间距⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l=2000mm 　　伸缩节与上镇墩的距离⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l

介绍了勐典河水电站519m压力钢管的制作、安装、验收依据;现场卷板制作、安装、调试过程及经验总结,压力钢管达到设计及规范要求,质量优良。

规划设计smaii．hydropower2009no3。total17o147 1工程概况 莒溪水电站压力钢管设计 方建泽(苍南县水利局浙江苍南325800) 叶宗文(苍南县水利水电勘测设计所浙江苍南325800) 莒溪水电站以发电为主，为引水式开发，总装 机容量18．9mw(3×6．3mw)，设计流量 3．63m3／s，设计水头663．624m，是一座典型的高 水头、小流量水电站。工程枢纽建筑物由取水枢 纽、引水系统及发电厂房组成，引水线路总长 4．72km，其中压力管道长1．6krn，是本电站设计 施工难点、重点部位。 工程于2005年9月开工建设，至2007年6月 中旬电站正式投产发电，建设总工期22个月，目 前电站运行正常。 2自然条件 电站位于莒溪上游，溪流两岸山

岩滩水电站斜井压力钢管运输是整个压力钢管安装中的难点,钢管内径大,下放过程中重心位置变化大,而且单节钢管重量大。本文主要介绍岩滩水电站斜井段钢管运输系统及钢丝绳受力计算,安全有效地保证了斜井压力钢管的运输施工难题。

马其顿科佳水电站引水发电洞压力钢管,钢管直径φ5m,钢管长度385m,钢管内壁防腐面积6044.5m2。本文主要介绍了压力钢管在安装完毕,洞内比较潮湿的情况下整体防腐工艺,为今后同类型施工情况积累经验。