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。

埋藏式月牙肋岔管结构特性研究

某抽水蓄能电站采用埋藏式月牙肋岔管,岔管HD值3500m2,且围岩条件较差。采用作者自行开发的月牙肋岔管体形设计程序(CrbpCAD)和商用ANSYS软件,考虑岔管与围岩联合承载,采用三维有限元方法讨论了岔管布置形式、分岔角、围岩单位弹性抗力系数、缝隙值、主管直径等因素对岔管结构设计的影响。研究认为,对称布置、较大的分岔角、减小管径对岔管结构有利,围岩条件越好、缝隙值越小对围岩与岔管联合承载越有利,然而分岔角增大、管径减小会增大能量损失,应通过经济技术比较确定合适的分岔角和管径。

内加强月牙肋钢岔管水压试验

结合某高水头电站埋藏式月牙肋钢岔管的工程实际,采用有限元方法对岔管水压试验方案进行了分析研究,并与传统的简化算法进行了比较,讨论了结构自重、水重、支座作用等因素对岔管结构应力应变分布规律的影响.根据钢岔管与支座顶部翼缘的连接条件,分固结和摩擦接触两种情况进行了比较,给出了水压试验时岔管及支座结构的应力状态和变形情况,并对结构的整体安全性做出了评价.

地下埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法研究

在总结对比水电站压力钢管设计规范85版和2001版有关埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法的基础上,提出了一种埋藏式钢岔管的新的设计方法和原则。其设计步骤为:首先根据钢岔管与围岩联合承载原则,采用三维有限元计算方法确定钢岔管的体形、管壁厚度和肋板尺寸,然后对钢岔管按明管进行应力校核,同时对围岩承载比进行分析和复核。以某水电站为例进行的计算结果表明,该设计方法思路明确,计算精度高,在明显减小管壁厚度和肋板尺寸的前提下仍能确保岔管的安全。

埋藏式内加强月牙肋钢岔管结构研究

本文结合实际工程采用几何比尺为1：6的物理模型试验方法，用不同材料分层组合模拟围岩，对水电站内加强月牙肋钢岔管与围岩联合承载的工作机理、围岩分担内水压力的规律进行分析。结果表明：钢岔管外围围岩承担了20％～40％的内水压力荷载。

月牙肋钢岔管的优化设计

建立了通用的月牙肋钢岔管优化设计模型,编制了相应的程序.实例计算结果表明,不依赖设计者的个人经验,可以用本程序设计出满足设计要求的最佳方案.所得设计既快又好,研究成果有实际应用意义.

月牙肋岔管三维参数化设计方法研究

针对目前月牙肋岔管设计过程较复杂繁琐和初始设计方案不明确等问题，提出了高效的月牙肋岔管三维参数化设计方法，采用FORTRAN程序语言依据《水电站压力钢管设计规范》（ SL 281-2003）形成岔管初始设计方案，据此将岔管相关设计参数导入CATIA设计平台中，进行三维参数化设计，结合有限元分析平台进行结构分析和优化，并开展了结构响应影响因素及其规律研究。为提高岔管结构分析计算精度及获得具有良好安全性和经济性的设计方案，根据研究结果提出以下建议：①主管和支管端部均可取轴向约束，计算模型范围需取5倍公切球半径以上；②岔管分岔角可取75°~80°，月牙肋厚度可取至管壁厚度2倍以下。

埋藏式月牙肋钢岔管应力控制标准的比较研究

通过三维有限元结构分析,对目前常用的几种钢岔管应力控制标准进行了比较研究。在相同围岩参数及缝隙条件下,按不同应力控制标准设计的钢岔管管壁厚度和肋板尺寸差别较大,说明不同应力控制标准之间差别是较大的。此外,在满足明管校核准则和适当围岩承载比的条件下,按DL/T 5141—2001《水电站压力钢管设计规范》坝内埋管的结构系数增加10%的应力控制标准对地下埋藏式钢岔管进行设计是比较合理的。

月牙肋钢岔管的有限元分析

以某水电工程为例,介绍了月牙肋钢岔管的有限元计算方法。通过计算实例来说明:使用有限元计算方法进行钢岔管的应力计算,可以了解其结构的受力全貌,且对选择正确合理的工程措施提供帮助。

洪屏抽水蓄能电站内加强月牙肋钢岔管原型水压试验研究

洪屏抽水蓄能电站岔管HD值高,且为国内首批采用国产800MPa级高强钢的钢岔管。从工程安全角度考虑,确定进行水压试验。通过水压试验检验钢岔管的制作水平,钝化尖端应力,削减焊后残余应力,增加结构的安全度。水压试验表明,其最终测试结果与三维有限元计算基本吻合,为后续钢岔管的设计提供了重要的依据。

埋藏式月牙肋钢岔管肋板受力特性和体型优化方法

结合某水电站埋藏式月牙肋钢岔管的工程实际,建立其引水系统钢岔管的三维有限元数值模型,重点研究了月牙形肋板的受力特性与体型优化方法.计算结果表明:肋板轴向应力和z向应力在厚度方向上的分布一致性较好,z向应力尽管数值上明显小于其轴向应力,但为使钢材沿厚度方向不出现撕裂破坏而需要保证满足肋板的z向性能要求;根据肋板横截面上轴向应力的分布特征,提出了合力作用分位点的概念,依据合力作用分位点轨迹线修正肋板内缘轮廓,由优化目标函数进行肋板体型优化计算,并建议此方法作为肋板体型优化的方法.

吉林台一级水电站大型高强钢月牙肋岔管制造安装技术

新疆吉林台一级水电站总装机容量4×115MW,共设有2根内径为!7.8m的压力钢管,通过2个特大型月牙肋钢岔管后分为4支内径为!4.6m的支管接入厂房。钢岔管设计选用了强度等级达780MPa级的日本进口HT780B型高强钢,施工难度大。通过合理分析结构特点,预估各施工难点,科学制定有针对性的制造、安装工艺,圆满完成了此次目前国内第一大岔管的制造安装任务。

基于间隙变化的月牙肋钢岔管联合承载能力研究

岔管结构与其外围围岩的联合承载作用对结构的受力有密切关系,初始间隙是影响其联合承载的重要因素,为研究不同初始间隙值下的岔管应力状态,以某抽水蓄能电站钢岔管为例,建立了全三维的Y型月牙肋钢岔管有限元模型,考虑定常围岩弹性抗力系数的情况下,对不同间隙值工况下的钢衬、围岩应力及位移变化情况以及对围岩承载比的影响进行研究。结果表明:合理的初始间隙值对于改善管壳的应力分布和变形有着良好的作用,当初始间隙达到1. 2 mm时,管壁应力值分布均在允许应力范围内,既可保证岔管的安全运行要求,又能发挥围岩的联合承载性能。

大型泵站输水管线钢岔管应力分析及结构形式

针对南水北调工程惠南庄泵站输水管线中的卜型钢岔管进行三维有限元计算分析,在设计水头110m和校核水头130m作用下,考虑有无外包混凝土、计入不计入钢管及混凝土自重、外包混凝土与钢管之间垫层弹性模量的不同取值以及采用设计肋板和加强肋等各种不同工况,对卜型钢岔管应力进行计算分析,以确定岔管在设计水压力和校核水压力作用下的安全性。结果表明,岔管的最大主拉应力一般发生在支管与主管相交处,考虑外包混凝土与钢管的联合作用将显著减小最大拉应力值;同时,增长肋板长度或者增加肋板刚度都有利于降低拉应力峰值。根据计算结果,对惠南庄泵站输水管线的钢岔管设计提出了建议。

二重钢管混凝土桩头的性能研究

介绍了包括单钢管桩,带肋单钢管桩及二重管钢管桩在内的共12个试件的轴心静压试验.讨论了加强肋、桩尖形状、外管突出长度参数对极限承载力和变形性能等力学性能的影响.结果表明,现行的单钢管桩属于界面的粘结破坏,承载力低,变形能力弱,不能充分发挥材料特性.用加强肋可以明显改善承载力,但对变形性能的影响较弱.二重管钢管桩大幅提高了极限承载力和变形性能.将外管的末端切成45°的楔形可以增大承载力,提高闭塞效应系数.承载力和闭塞效应系数随外管突出长度的增加而增大,实际工程中可取D长度.

基于三维有限元的卜型月牙肋钢岔管设计及应力分析

以新疆某水电站高压岔管为例,采用三维有限元法,研究了岔管初拟体型方案及管壁厚度,对初拟体型方案进行了优化,选取较为合理的岔管体型及管壁厚度,计算了岔管及肋板初拟方案和优化方案关键节点应力,并绘制优化后最终体型的肋板及岔管应力云图。结果表明,优化后体型采用较薄壁厚,肋板应力提高,管壳应力降低,更好地发挥了肋板的作用,体型较为合理;优化后其应力值均在允许应力范围内,且有一定裕度,表明岔管体型设计及壁厚选择较为合理,较为真实地反映了岔管运行期的应力状态。

缅甸DAPEIN(Ⅰ)水电站岔管优化设计

根据缅甸DAPEIN(I)水电站压力管道段工程布置及地质条件,选择埋藏式钢岔管和钢筋混凝土岔管两种岔管类型,分别建立三维有限元数值模型,从岔管位置的确定、岔管的体型设计、应力应变等方面进行分析。结果表明:钢岔管围岩属Ⅳ类,相对较差、管壳及管壁应力较大,焊接工艺复杂、施工制作困难、造价较高;钢筋混凝土岔管围岩属Ⅱ-Ⅲ类,采用对称"Y"型结构,岔口附近应力集中,双层配筋,并对围岩进行固结灌浆及回填灌浆等措施。

月牙肋岔管有限元结构计算基本原则与方法

岔管有限元结构分析过程中,单元类型的选择、网格密度的选取、模型范围的选取、闷头及支撑的模拟方式、边界约束条件等因素对计算结果和分析结论都有一定的影响。通过对上述各种因素进行系统地分析与研究,初步提出适合埋藏式月牙肋岔管有限元结构计算的基本规定,以供同行在月牙肋岔管有限元结构分析时参考。

内螺旋凸筋钢管与混凝土结合力的实验研究

通过内螺旋凸筋管与混凝土结合力的模拟试验表明，混凝土与凸筋管的结合力比与光面管的结合力大２倍以上，且基板愈厚，结合力愈大。

月牙肋岔管肋板內缘曲线对结构受力特性的影响

重点研究肋板內缘曲线对肋板乃至管壳受力特性的影响,采用有限单元法,通过对典型月牙肋钢岔管肋板内缘采用不同曲线型式时的结构特性分析,研究月牙肋岔管肋板內缘曲线对肋板乃至管壳结构受力特性的影响。研究结果表明:在肋宽比相同的前提下,肋板采用椭圆曲线或抛物线对管壳应力的计算结果影响不大,而对肋板的应力分布影响较大。肋板的内缘曲线宜优先选用椭圆曲线,并通过有限元法计算优化内缘曲线方程。