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。

埋藏式月牙肋钢岔管结构三维有限元分析

采用三维有限元方法,应用自编的弹簧单元加载程序和ANSYS软件,考虑钢岔管与围岩间的缝隙值,按岔管与围岩联合承载,对某水电站的埋藏式月牙肋钢岔管进行了结构计算,分析了钢衬、混凝土衬砌与围岩联合承载结构特性,探讨了围岩性能和初始缝隙值的敏感性。结果表明,钢岔管与围岩联合承载时钢衬及肋板应力变化梯度趋于平缓,围岩约束钢衬的位移使其分布趋于均匀,采用弹簧单元模拟回填混凝土和围岩有效、可行。

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。

埋藏式月牙肋钢岔管布置形式选择和承载特性研究

本文结合某抽水蓄能电站埋藏式月牙肋钢岔管的实际,采用三维有限元方法,研究不同围岩条件下钢岔管布置形式选择和围岩承载特性。计算结果表明:对于大HD值埋藏式钢岔管,围岩条件较差时对称布置明显优于非对称布置,但围岩条件较好时其优势不再明显,所以不应强调任何条件下都采用对称布置;另外,国内目前把钢岔管外围岩体承载比统一控制在30%以内,往往导致围岩条件较好时埋藏式钢岔管设计管壁厚度反而大于围岩条件相对较差时的设计厚度,这显然是不合理的,应根据不同的围岩条件对承载比进行相应控制,围岩条件较好时应放宽承载比为30%的限制。