压气储能地下洞室密封钢衬的非线性力学响应特征

依托某压气储能电站实际工程,基于ABAQUS平台,研究密封钢衬应力的非线性影响因素,分别探究了围岩与混凝土材料非线性、密封钢衬-混凝土接触非线性的影响机理。结果表明,浅埋地下储气洞室围岩初始地应力水平不高,巨大气压导致围岩局部塑性屈服,混凝土严重开裂,密封钢衬高应力区-混凝土严重开裂区-围岩塑性区三者存在对应关系;考虑密封钢衬-混凝土之间的接触关系,使得密封钢衬应力分布更加均匀;检修期在重力影响下密封钢衬顶部与混凝土脱开,检修后再加压密封钢衬应力分布出现调整现象,顶部应力峰值和应力不均匀度有所增大;密封钢衬应力峰值随摩擦系数与缝隙值的增大而增大,当摩擦系数大于0.5时其影响不明显,随缝隙的变化梯度大致为30~40 MPa/mm;地下储气洞室密封钢衬受力分析时需同时考虑材料非线性与接触非线性,以保证密封钢衬具有足够的安全储备。

落久水利枢纽钢衬钢筋混凝土压力管道结构设计

钢衬钢筋混凝土压力管道是将钢衬和钢筋混凝土两种性能迥异的材料组合在一起受力,而且各取适当的安全度后,要使两者刚巧同时达到破坏而造成毁灭性事故的风险就大大降低了。随着我国对钢衬钢筋混凝土压力管道的计算手段及研究逐步完善,这种型式的压力管道也越来越多地在水利水电工程发电厂房中得到使用。本文详细介绍了广西落久水利枢纽发电厂房半埋式钢衬钢筋混凝土压力管道结构的设计。

冲击回波法检测钢衬混凝土组合结构脱空缺陷试验研究与应用

【目的】采用钢衬混凝土组合结构的水工隧洞和压力管道在工程实际中常常只具备单一检测面,钢衬和混凝土之间的表面脱空质量缺陷如何检测属于无损检测技术难点。【方法】通过制作不同规格尺寸的钢衬混凝土脱空缺陷模拟体,采用以低频弹性波为媒介的冲击回波法开展模型试验研究,分析缺陷部位的反射P波首波到达时间、振幅和卓越频率等时域信号及频域信号识别参数,在此基础上提出频率幅值密度比作为定量检测表面脱空质量缺陷的识别参数。【结果】结果表明:脱空缺陷对P波信号影响范围为两倍脱空直径,从缺陷边缘到缺陷中心卓越频率保持最低值不变;脱空厚度对P波的绕射作用相较于脱空表面积更为明显;随着脱空缺陷体积的增加,反射P波首波振幅呈现逐渐降低的趋势,卓越频率逐渐减小。【结论】工程实践研究验证了检测识别参数的适用性,冲击回波法可以检测钢板衬砌混凝土叠合结构表面脱空质量缺陷,并能够初步确定缺陷位置、大小及形状。

循环热力作用下压气储能洞室钢衬的疲劳耐久性

以大同云冈矿拟建的压气储能电站为例,构建压气储能洞室热力耦合计算模型,通过应力疲劳、应变疲劳、裂纹扩展疲劳3种疲劳分析方法对长期运行条件下钢衬的耐久性进行研究。结果表明:钢衬疲劳寿命计算中必须考虑裂纹扩展的影响,应力疲劳法和应变疲劳法由于没有考虑裂纹扩展的影响,会使疲劳寿命计算结果偏大;钢衬疲劳寿命主要受围岩弹性模量、洞室运营压力和初始裂纹尺寸影响,围岩弹性模量越大、洞室运营压力及初始裂纹尺寸越小,相应的钢衬疲劳寿命就越大;此外,钢衬疲劳寿命随着钢衬厚度的增加而增加,但存在一个最佳厚度,当钢衬厚度大于该厚度时,钢衬的疲劳寿命将不会有明显变化。

某抽水蓄能电站渐变段钢衬鼓包处理措施

抽水蓄能电站以高水头小流量发电,机组尾水支管钢衬渐变段所承受压力为最薄弱位置,若发生隧洞内水外渗,导致外部压力超过设计值,容易造成尾水支管渐变段钢衬发生鼓包、扭曲、破坏。通过浅析某抽水蓄能电站4^(#)机组尾水事故闸门上游侧尾水支管渐变段钢衬鼓包产生机理,对钢衬鼓包进行受力、变形分析,在不同工况产生的变形、最大变形处,对钢衬鼓包提出具体的处理方案和可行性处理措施,详述了处理方案和措施的具体实施过程,从而使某抽水蓄能电站钢衬恢复原设计体型和保障电站安全稳定运行。

冲击回波法在隧洞钢衬段脱空检测中的应用

文中介绍了几种检测钢衬混凝土灌浆质量方法的优缺点,着重介绍了冲击回波法的基本原理及检测方法,并结合工程实例,探讨冲击回波法在隧洞钢衬段脱空检测中的应用。

基于ANSYS考虑外围混凝土约束作用的底孔钢衬结构设计

以国外某水电站大坝底孔钢衬圆变方渐变段为研究对象,探讨考虑外围混凝土约束作用的底孔钢衬结构设计。采用三维有限元法分别计算了底孔渐变段钢衬在不同工况下的应力,与不考虑外围混凝土约束作用的计算结构对比表明:考虑外围混凝土约束作用的底孔钢衬结构设计可以有效缓解钢衬及加劲结构的应力集中现象,减小钢衬和加劲结构壁厚,降低加劲结构高度,增大加劲结构间距,进而减少钢衬的总重量,且方便钢衬制作安装。

水泥灌浆与化学灌浆相结合的灌浆方法在钢衬接触灌浆中的应用

加查水电站14#冲砂底孔钢衬脱空区处理,采用了水泥灌浆与化学灌浆相结合的灌浆方案。文章从工程实际出发,介绍了接触灌浆的施工技术,为该技术在后续类似工程中的应用提供借鉴。

浅谈泄流底孔钢衬分片分节施工技术

水电行业中对于排沙底孔,导流底孔以及船闸廊道、闸板的衬板等,基本要求是高耐磨性、抗冲击性和耐蚀性,目前主要选用钢结构。同时钢衬的施工质量、进度对混凝土施工造成影响。黄藏寺水利枢纽工程泄流钢衬的安装受起重设备及结构的限制,不能采用整节的安装方法,结合黄藏寺水利枢纽工程泄流底孔钢衬施工,简要介绍了泄流底孔钢衬的分片分节安装思路及方法,供同类钢衬的安装提供借鉴。

长有压泄水孔钢衬结构有限元分析

为了防止混凝土坝坝身长有压泄水孔的内壁发生磨损破坏,泄水孔内通常会设置钢衬结构;钢衬结构在施工以及运行阶段的应力分布将影响其自身结构的稳定,合理地分析钢衬结构的应力分布,对判断钢衬结构的稳定至关重要;结合实际工程案例,详细分析钢衬结构在施工阶段、运行阶段的受力情况,针对性地开展钢衬结构的有限元仿真分析,解决了钢衬结构应力计算的难题,可为国内外类似工程提供参考依据。

高外水压力作用下方形渐缩钢衬段抗外压结构稳定复核计算分析

依托某电站导流泄水放空洞方形渐缩钢衬段的布置形式及边界计算参数,参考类似工程设计分析经验,计算时作出说明及假定,采用ABAQUS软件建立三维计算模型及划分网格,进行三维有限元线性分析,模拟渐变段在外水压和自重作用下的变形及应力状态。根据方形渐缩钢衬段的承压能力,在钢衬外部增设纵横加劲梁和系统锚筋后,再进行抗外压结构稳定复核计算分析,最终得到推荐的参数及抗外压结构稳定的结论。图18幅。

浅析水电站大坝有压泄水孔道钢衬底板接触灌浆施工工艺

水电站大坝有压泄水孔沿孔道轴线的全部断面均处于满流承压状态,需采用钢衬全断面衬护。受现场施工条件限制,钢衬底板浇筑后形成局部脱空,故采取接触灌浆的方式对脱空部位进行充填密实,以确保大坝安全运行。笔者主要介绍了水电站大坝有压泄水孔道钢衬底板接触灌浆施工工艺及质量控制要点,实践证明工艺可行、经济合理,灌浆质量满足设计及规范要求。

那达勐水库泄洪隧洞钢衬破坏机理探讨

通过那达勐水库泄洪 (兼灌溉、发电 )隧洞在运行中钢衬破坏机理的分析和探讨 ,提出了在设计压力遂洞时 ,除考虑抗外压稳定若干因素要求以外 ,还必须考虑洞内流速对钢衬产生的振动 ,当钢衬振动与地下水压力共同作用超过钢衬抵抗外压能力时 。

钢衬聚四氟乙烯压力管道定期检验策略和方法探讨

钢衬聚四氟乙烯压力管道由于结构的特殊性,缺乏有效的检验检测方法。本文结合TSG D7005—2018《压力管道定期检验规则——工业管道》的检验项目,探讨了定期检验的重点内容和检验方法。最后,根据检验过程中发现的问题,提出了钢衬聚四氟乙烯压力管道在生产、使用、检验和监管环节的建议,以减少该类压力管道在运行过程中存在的安全隐患。

超高水头双钢衬钢筋混凝土引水压力管道的优化设计

针对单纯采用压力钢管或内钢衬外包钢筋混凝土管道形式都难以适应超高水头的技术难题,文中提出了双钢衬钢筋混凝土压力管道的结构型式,能使这一问题得到较为合理有效的解决,同时对今后类似工程也有很好的参考价值.由于该结构配置的钢材较多,受力复杂,故此,如何充分利用钢材的强度,减少用钢量成为至关重要的问题.文中正是适应这种要求,分别对不同超高水头作用下压力管道进行优化设计,得到相应的结构优化模型.并对弹性优化模型和弹塑性优化模型进行比较,从而显示出混凝土开裂对钢材的最优配置的影响.

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。

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。

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.

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。

坝下游面钢衬钢筋混凝土管非线性有限元分析

采用解析法对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行初步设计,确定了钢衬厚度和钢筋配置,对其进行整体三维非线性有限元分析,着重研究了在设计荷载作用下,钢衬和钢筋的应力状态以及管周混凝土的开裂特征.采用将非线性有限元分析与规范解析法相结合的方法,先根据非线性有限元计算的结果,分析得到钢衬钢筋混凝土管的钢筋应力,再将其代入规范解析公式,计算出结构的裂缝宽度,并最终提出了满足结构限裂要求的配筋方案.