滑动支座横向限位装置对地面明钢管地震响应的影响

针对地震作用下地面明钢管滑动支座容易产生较大横向滑移的问题,采用有限元方法,研究了支座限位装置对明钢管地震响应的影响。计算结果显示:当支座不设置限位装置时,地震作用下管段中部支座滑移量较大,钢管横向弯曲,对结构稳定不利;当支座设置限位装置后,明钢管的横向位移减小,但在地震中支座滑板与限位装置会产生碰撞,瞬时加速度可超100 m/s 2,支承环的应力大幅增加,支座横向力可达静力状态下的几十甚至上百倍;支座限位值越小,地震中结构受力越大;支座限位挡块和支座滑板接触面上设置一层弹性模量3 MPa的薄垫层后,能缓冲地震中支座受到的冲击,有效减小结构加速度和受力,支座横向力和竖向力的比值可基本控制在摩擦系数以内。因此,支座限位对强震区的明钢管结构是有必要的,在确定限位值时,应同时考虑结构位移和应力2个方面的要求,为减小地震中支座滑板和限位装置碰撞产生的不利影响,可在限位挡块上设置缓冲材料薄层。

地下埋藏式钢岔管设计与水压试验

新疆某在建工程1#岔管为地下埋藏式钢岔管,岔管采用洞内拼装焊接、洞内水压试验的施工方案。岔管位置受附近区域性构造影响,片理及裂隙发育,岩体破碎,开挖过程中通过加强一次支护措施,保证了洞室的稳定和安全。1#岔管承受内水压力较大,最大HD值为2616.0m2,采用800MPa级B780CF钢制作。岔管安装完成后,在洞内进行原位水压试验及应力应变检测,以掌握岔管各重要部位的应力分布及变形情况。1#岔管设计、洞室开挖与支护以及洞内水压试验方案等,对类似工程具有一定的借鉴和指导意义。

平底钢岔管体型设计与受力特性分析--以西藏德罗水电站为例

对称平底钢岔管各管节的管底在同一高程,钢管检修时,水体能自流排放,方便检修,但使用常规的解析方法对平底钢岔管进行体型设计较为困难,出图效率也较低。提出在CATIA中建立对称平底钢岔管的标准模板,以适应不同尺寸钢岔管的三维设计,并以德罗水电站中钢岔管为例,采用ANSYS程序对月牙肋钢岔管、平底月牙肋钢岔管及平底三梁钢岔管的受力特性进行分析。结果表明:3种形式的钢岔管均能满足受力要求,其中月牙肋岔管受力最优,但排水不便;平底钢岔管采用三梁进行加强后,加强梁与岔管管壁应力得到显著改善;平底钢岔管既能方便排水检修,也能满足受力要求,可在工程中推广应用。

抽水蓄能电站内水压力作用下压力钢管壁厚对围岩分担率的影响

根据抽水蓄能电站引水系统压力钢管的受力特点,通过改变压力钢管的壁厚和内水压力,分析了不同内水压力和壁厚下的压力钢管位移和应力特征,计算了压力钢管壁厚对围岩分担率的影响。结果表明,相同内水压力作用下,压力钢管壁厚越大,钢管环向应力越小,围岩分担率也越小。增加壁厚虽然可以减少钢管环向应力,但降低了围岩分担率,不利于压力钢管和围岩联合承载。在满足钢管安全储备的前提下,可适当减小钢管壁厚,有利于压力钢管和围岩联合承载。

水电站压力管道平顶平底月牙肋钢岔管结构设计及应力分析

常规月牙肋钢岔管为上下对称结构,在压力管道检修放空时,钢岔管底部存在积水问题;在压力管道运行前充水时,钢岔管顶部存在积气问题。为解决上述问题,提出了一种平顶平底钢岔管,其由多个主锥管锥节、支锥管锥节和不对称月牙肋组成;主管与主锥管的管顶线位于同一水平面,支锥管与支管的管底线位于同一水平面;相邻管节间设公切球,以使相邻管节间相贯线为平面曲线。以CCS水电站压力管道为例,对中心对称钢岔管、平底钢岔管、平顶平底钢岔管进行有限元分析,结果表明,中心对称钢岔管上下对称、受力最好,平顶平底钢岔管较平底钢岔管应力集中现象有所缓解。此外,平顶平底钢岔管在体型上实现了压力管道及钢岔管的完全自流排水与完全自流排气,有效缩短压力管道检修排水时间,有利于机组高效稳定运行。

高强度碳纤维布在水电厂压力钢管补强技术中的应用

阐述三板溪电厂压力钢管明管段应力超标问题,提出用CFS-I-300型高强度碳纤维布粘贴于内壁进行补强的方案。鉴于碳纤维布系首次应用于水轮机压力钢管补强,在厂内通过碳纤维布平板试验、压力钢管缩比件水压试验等方法进行了模拟研究。对缩比件粘贴碳纤维布前、后的工作应力进行测试,得出缩比件在粘贴碳布前后工作应力下降幅度值。同时将缩比件水压试验测得的应力数据与三板溪水电厂3#机组压力钢管检测报告进行比较,验证数据的正确性。并以试验数据为基础推断出三板溪电厂真机压力钢管在内壁粘贴碳纤维布补强以后其工作应力下降的幅度。得出可以通过用碳纤维布对真机压力钢管进行补强的理论依据。

基于应变模态变化率的压力管道无损检测

模态分析被广泛应用于大型工程结构的无损检测中 .用振动模态对压力管道进行损伤分析 ,可以根据压力管道的一维连续性质和横截面积性质 ,把应变表示为位移振动模态的函数 ,采用变化率的方法进行损伤识别 .应用这种方法对由于损伤而导致管道刚度轻微的变化进行数值模拟 ,可以明显检测出其损伤位置 .

钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度数学模型

从计算具有混凝土径向裂缝的管道结构位移出发，导出了计算钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度的半解析、半经验的实用数学模型，经与１：１比民真实材料结构模型试验结果相对照，计算值与试验值符合良好。文中还给出算例并讨论了控制裂缝宽度的途径。

坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构优化布置

本文从管道截面形状、钢材用量和钢筋布置、钢衬外包混凝土厚度,管道与坝体相对位置及接缝处理四个方面,论述坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构设计的优化方法和原则。结合某水电站工程的实际,从优选的角度对该工程坝下游面钢衬钢筋混凝土管道的布置进行对比分析,表明从减小管线长度、节省工程投资的角度出发,建议采用半埋,外包1.5m厚混凝土的结构布置形式。

缝隙对钢衬钢筋混凝土管道结构承载特性的影响研究

基于某水电站坝后背管实际工程,建立了坝后背管斜直段底端的局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢管与外包混凝土之间引入摩擦接触单元模拟两者之间的接触滑移特性.根据钢管外缝隙分布特征,拟定了均匀缝隙、非均匀缝隙以及随机缝隙方案,系统研究了缝隙值的大小及分布特征对管道承载特性的影响.结果表明:管道起裂荷载与缝隙值大小呈线性关系,由初裂部位附近的缝隙量控制;管道位移最大值基本出现在腰部附近40°范围内,缝隙值分布对管道上半周尤其是管顶的变形影响最大;内水压力较大时,不同缝隙方案承载比分布规律一致且数值比较接近,钢衬与钢筋混凝土在管道腰部的承载比基本不受摩擦系数的影响.

钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能研究

钢纤维自应力混凝土是一种具有很高抗拉强度的新型结构材料,将其应用到水电站钢衬钢筋混凝土压力管道中,可以明显地改善管道的抗裂能力.通过一系列大比尺管道试验,对比了钢衬钢筋混凝土压力管道、钢衬钢纤维混凝土压力管道、钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能.试验结果表明,钢纤维自应力混凝土能够明显地提高压力管道的抗裂承载力.依据试验结果并结合理论推导,给出了钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道开裂荷载的计算公式.

钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算研究

基于混凝土结构基本理论 ,结合大比尺结构模型试验 ,采用较合理的平均裂缝宽度计算模式和裂缝截面处钢筋应力计算方法 ,建立了新的钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算方法。算例表明 ,此方法力学概念明确 ,使用方便 ,计算结果与实测值吻合。

钢衬钢筋混凝土压力管道外包混凝土的裂缝控制研究

基于钢衬钢筋混凝土压力管道在设计荷载下外包混凝土将带裂缝工作的基本承载特性,以缓解开裂与限裂间的矛盾为指导思想,将减小坝后背管外包混凝土裂缝宽度和提高开裂管道的耐久性作为研究目的,结合模型试验和有限元法,研究了一些裂缝控制措施的应用效果,以及有效的计算内水压力下钢衬外包混凝土裂缝宽度的公式。结果表明:总用钢量相同时,减薄钢衬,加大钢筋用量,减小裂缝宽度效果明显;减薄钢衬外包混凝土厚度,也可减小裂缝宽度;性能可靠的防水涂料具备黏接性强和变形能力高的基本性质,可进一步研究其对提高管道耐久性的长期作用;采用П-780-83规范中的裂缝宽度公式,计算结果与模型试验结果较为符合。

高水头电站地面压力管道结构选型

为了选择合适的高水头引水式电站压力管道形式,采用规范推荐的解析方法设计地面明钢管和钢衬钢筋混凝土管,结合实际工程对二者进行有限元分析。结果表明:相比明钢管方案,采用钢衬钢筋混凝土管可以减少使用厚钢板和高强钢,节省投资;避免钢管卷板、焊接方面的困难以及复杂的伸缩节和支墩制造、安装和维护工艺;可根据具体情况选择边坡是否支护或管道回填,降低可能出现的山体滑坡等自然灾害的威胁程度。

水电站压力钢管安全检测与评估研究

本文阐述与分析水电站压力钢管安全检测与评估工作的研究现状,分析研究水电站压力钢管安全检测与评估的内容和方法,并结合工程实例,介绍压力钢管安全检测与评估方法在水电站中的应用。安全检测与评估方法可供其它工程参考借鉴。

基于弹性波反演的压力管道损伤识别

基于弹性波的波动方程反演提出压力管道的损伤检测方法,根据直杆的波动方程,用直杆的横截面积作为反演参数模拟管道损伤,在优化思想下利用序列二次规划对其进行数值反演,达到损伤识别。

大比尺钢衬钢筋混凝土马蹄形压力管道改性试验研究

为从根本上解决常规钢衬钢筋混凝土压力管道因运行期的裂缝过宽而带来的结构耐久性问题,采取将常规混凝土改性为高性能的钢纤维混凝土或钢纤维自应力混凝土的方法。以某水电站全背坝面管为原型,以1:10缩尺制作了钢衬钢筋钢纤维混凝土压力管道模型和钢衬钢筋钢纤维自应力混凝土压力管道模型。试验结果表明,改性为钢纤维混凝土的压力管道表现出很好的限裂能力,其初裂荷载有一定的提高,管道裂缝宽度显著下降;改性为钢纤维自应力混凝土的压力管道表现出很好的抗裂能力,管道的初裂荷载有了大幅度的提高,钢材的性能也得到了较充分的利用。模型试验的结果显示了改性钢衬钢筋混凝土压力管道良好的应用前景。

公伯峡水电站发电引水压力管道设计

公伯峡水电站引水压力管道为直接敷设在地基面上的钢衬钢筋混凝土管道,管道按结构力学弹性中心法进行了钢衬、钢筋应力计算,结果满足结构要求。通过三维有限元计算分析,5条压力管道在进水口分缝处及上游副厂房和主厂房分缝处均取消了伸缩节,用可适应微小变形的弹性垫层伸缩管代替。

内加强月牙肋钢岔管新型结构

内加强月牙肋钢岔管具有水头损失小、受力比较均匀、外部无明显突出构造物、洞室开挖断面较小等优点 ,因此广泛应用于地下埋藏式压力管道。但布置在地面上的明式月牙肋钢岔管尚不多见 ,特别是当钢岔管承受的水头和直径较大时。以某水电工程钢岔管为例 ,以满足结构受力和水力条件为前提 ,优化岔管体形 ,然后按照钢衬钢筋混凝土岔管结构进行了有限元计算 ,得到了一些有益的结论。

水电站地面明钢管地震响应有限元分析

为探讨明钢管在地震作用下的响应规律,采用有限单元法对正常运行遭遇地震和管道放空遭遇地震两种工况下某水电站地面明钢管进行了时程分析。结果表明,正常运行遭遇地震时明钢管主要产生较大的横向加速度和位移,而在放空遭遇地震时,由于管内无水及垂向限位措施,除了产生较大的横向位移外,管道还将在垂直管轴的竖向产生较大的加速度和位移,导致管道脱离支座向上跳动。由此可见,地震引起的钢管横向滑移和竖向跳动将对其安全稳定运行产生不利影响,建议同时采取横向和竖向限位措施。