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1、浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 電電 站站2007年7月第七節(jié)第七節(jié) 分岔管分岔管三梁岔管三梁岔管浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 而來，目前在我國已基本取代了三梁岔管。而來，目前在我國已基本取代了三梁岔管。v適用：大中型電站。適用：大中型電站。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 逐漸擴大的過渡段，構(gòu)成一個比較平順的、無太大逐漸擴大的過渡段，構(gòu)成一個比較平順的、無太大不連續(xù)接合線的體型，從而形成無梁岔管。不連續(xù)接合線的體型，從而形成無梁岔管。v有發(fā)展前途的管型，能發(fā)揮與圍巖共同受力的優(yōu)點。有發(fā)展前途

2、的管型，能發(fā)揮與圍巖共同受力的優(yōu)點。目前國內(nèi)應(yīng)用較少。目前國內(nèi)應(yīng)用較少。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 地下埋管地下埋管(buried penstock)u施工過程：開挖巖洞（清理石渣、支護等）施工過程：開挖巖洞（清理石渣、支護等）安安裝鋼管裝鋼管回填混凝土回填混凝土接處灌漿。接處灌漿。u大型水電站中應(yīng)用較多。大型水電站中應(yīng)用較多。地地下下埋埋管管施施工工中中浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ ErK101100Pr浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 的縫隙寬度的縫隙寬度E=E/(1-2)焊縫系數(shù)焊縫

3、系數(shù)浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 溫降縫隙：在初始縫隙中占比重較大。溫降縫隙：在初始縫隙中占比重較大。總縫隙。總縫隙。0=(35)10-4r浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 四、鋼管承受外壓時的穩(wěn)定校核四、鋼管承受外壓時的穩(wěn)定校核下彎段鋼管底部隆起下彎段鋼管底部隆起錨環(huán)焊縫開裂錨環(huán)焊縫開裂響水水電站高壓埋管失穩(wěn)破壞響水水電站高壓埋管失穩(wěn)破壞浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 外壓外壓鋼襯屈曲鋼襯屈曲鋼襯變形達到鋼襯變形達到0外壓繼續(xù)增加外壓繼續(xù)增加鋼襯發(fā)生更多波形的屈曲鋼襯發(fā)生更多波形的屈曲鋼襯應(yīng)

4、力值鋼襯應(yīng)力值鋼襯鋼襯應(yīng)力達到材料屈服值應(yīng)力達到材料屈服值失穩(wěn)。失穩(wěn)。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 鋼村承受流態(tài)混凝土壓力時，因鋼襯尚無約束，類似明鋼鋼村承受流態(tài)混凝土壓力時，因鋼襯尚無約束，類似明鋼管承受外壓。鋼村在承受地下水壓力和灌漿壓力時，已經(jīng)管承受外壓。鋼村在承受地下水壓力和灌漿壓力時，已經(jīng)受到混凝土墊層的約束。灌漿壓力沿管周不是均布的，地受到混凝土墊層的約束。灌漿壓力沿管周不是均布的，地下水壓力則可認為是均布的。下水壓力則可認為是均布的。v 埋管鋼襯在周圍巖石的約束下承受外壓力產(chǎn)生變形時，如埋管鋼襯在周圍巖石的約束下承受外壓力產(chǎn)生變形時，如果外壓值

5、增加到一定值時，鋼襯將發(fā)生塑性流動而導(dǎo)致大果外壓值增加到一定值時，鋼襯將發(fā)生塑性流動而導(dǎo)致大變形，部分鋼襯脫離混凝土，而其余部分鋼襯則與混凝土變形，部分鋼襯脫離混凝土，而其余部分鋼襯則與混凝土緊密接觸，此時鋼襯已喪失其使用性能，其相應(yīng)的外壓力緊密接觸，此時鋼襯已喪失其使用性能，其相應(yīng)的外壓力為臨界壓力。為臨界壓力。v 埋管鋼襯的臨界壓力與材料的屈服強度和初始縫隙值直接埋管鋼襯的臨界壓力與材料的屈服強度和初始縫隙值直接有關(guān)。這是埋管與明鋼管外壓下失穩(wěn)的重要區(qū)別。有關(guān)。這是埋管與明鋼管外壓下失穩(wěn)的重要區(qū)別。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ v國內(nèi)外實際工程的地下埋管

6、失穩(wěn)破壞和模型實驗國內(nèi)外實際工程的地下埋管失穩(wěn)破壞和模型實驗失穩(wěn)破壞的實例說明，其破壞形態(tài)與失穩(wěn)破壞的實例說明，其破壞形態(tài)與Amstutz公式公式假設(shè)的變形形態(tài)相符，阿氏公式的計算結(jié)果比較假設(shè)的變形形態(tài)相符，阿氏公式的計算結(jié)果比較接近模型試驗值。接近模型試驗值。v我國鋼管設(shè)計規(guī)范推薦使用阿氏公式。我國鋼管設(shè)計規(guī)范推薦使用阿氏公式。v阿氏假定，當(dāng)外壓超過鋼襯的臨界外壓時，一部阿氏假定，當(dāng)外壓超過鋼襯的臨界外壓時，一部分的鋼襯首先失穩(wěn)，屈曲成三個半波，一個向內(nèi)，分的鋼襯首先失穩(wěn)，屈曲成三個半波，一個向內(nèi)，兩個向外。在被壓屈部分，鋼襯中的最大應(yīng)力達兩個向外。在被壓屈部分，鋼襯中的最大應(yīng)力達到了材料的

7、屈服強度到了材料的屈服強度s。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 計算時由第計算時由第1式先用試算法求出式先用試算法求出N，再由第，再由第2式求式求Pcr。v 如果采用高強度鋼，若如果采用高強度鋼，若s0.67b(b為鋼材的極限強度為鋼材的極限強度)，則，則采用采用s=0.67b。v 影響埋管外壓穩(wěn)定的因素很多，而且很多因素難于確定。影響埋管外壓穩(wěn)定的因素很多，而且很多因素難于確定。因此理論公式的計算結(jié)果只能起參考作用。因此理論公式的計算結(jié)果只能起參考作用。2/3211121ErrENNErrNsNs010145.01)(46.3ErrPNsNcr)(35.010

8、11浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 用經(jīng)驗公式校核：用經(jīng)驗公式校核：n-同一截面上的錨筋數(shù)，同一截面上的錨筋數(shù)，l-錨筋間距錨筋間距43.08.164.04.021552rnlrnPscr浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 混凝土壩體壓力管道混凝土壩體壓力管道v按布置方式可分為三種：按布置方式可分為三種：壩內(nèi)埋管、壩體下游面壩內(nèi)埋管、壩體下游面管道、壩上游面管道管道、壩上游面管道。壩內(nèi)埋管壩內(nèi)埋管 壩體下游面管道壩體下游面管道浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 豎直式布置 浙江水專國家精品課程浙江水專

9、國家精品課程水電站水電站http:/ 豎直式布置豎直式布置浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 章章 小小 結(jié)結(jié)v壓力管道功用和基本類型。壓力管道功用和基本類型。中高水頭電站一般采用中高水頭電站一般采用焊接鋼管，低水頭電站有時可采用鋼筋混凝土管。焊接鋼管，低水頭電站有時可采用鋼筋混凝土管。v壓力管道的線路選擇原則、壓力管道的供水方式和壓力管道的線路選擇原則、壓力管道的供水方式和管徑確定。管徑確定。應(yīng)根據(jù)電站的不同情況，結(jié)合電站的開應(yīng)根據(jù)電站的不同情況，結(jié)合電站的開發(fā)方式、水頭、流量及管道的長短、地形、

10、地質(zhì)條發(fā)方式、水頭、流量及管道的長短、地形、地質(zhì)條件確定壓力管道的供水方式和引進方式。件確定壓力管道的供水方式和引進方式。v壓力管道直徑的確定是壓力管道的主要設(shè)計內(nèi)容之壓力管道直徑的確定是壓力管道的主要設(shè)計內(nèi)容之一。一。大型壓力管道的經(jīng)濟直徑是動能經(jīng)濟計算確定大型壓力管道的經(jīng)濟直徑是動能經(jīng)濟計算確定的，初步設(shè)計時可采用經(jīng)驗公式和經(jīng)濟流速方法。的，初步設(shè)計時可采用經(jīng)驗公式和經(jīng)濟流速方法。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ 考考 題題1.壓力水管的功用、特點是什么壓力水管的功用、特點是什么?壓力水管的類型壓力水管的類型有幾種有幾種?各適用什么條件各適用什么條件?2.壓

11、力水管的線路選擇布置原則是什么壓力水管的線路選擇布置原則是什么?3.壓力水管的供水方式、引進方式、敷設(shè)方式有哪壓力水管的供水方式、引進方式、敷設(shè)方式有哪幾種幾種?各自的優(yōu)缺點和適用條件是什么各自的優(yōu)缺點和適用條件是什么?4.作用在露天壓力鋼管上有哪些力作用在露天壓力鋼管上有哪些力?試分析正常運試分析正常運行、檢修、溫升、溫降情況下力的組合和方向。行、檢修、溫升、溫降情況下力的組合和方向。5.鎮(zhèn)墩、支墩的作用是什么鎮(zhèn)墩、支墩的作用是什么?各有幾種類型？其優(yōu)各有幾種類型？其優(yōu)缺點是什么缺點是什么?簡述鎮(zhèn)墩、支墩的設(shè)計步驟。簡述鎮(zhèn)墩、支墩的設(shè)計步驟。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電

12、站http:/ 已知鋼管直徑已知鋼管直徑D=2m，末跨中心斷面的計算水頭末跨中心斷面的計算水頭(包括水擊壓力包括水擊壓力)為為56.25m，支座斷面的計算水頭為支座斷面的計算水頭為49.08m，伸縮節(jié)斷面的計算水頭為伸縮節(jié)斷面的計算水頭為7.89m，支承環(huán)間支承環(huán)間距距16m，計算段上下鎮(zhèn)墩間距計算段上下鎮(zhèn)墩間距64m，鋼管軸線與水平鋼管軸線與水平面傾角為面傾角為44，伸縮節(jié)距上鎮(zhèn)墩，伸縮節(jié)距上鎮(zhèn)墩2m，伸縮節(jié)內(nèi)止水填伸縮節(jié)內(nèi)止水填料長度料長度b=30cm，填料與管壁摩擦系數(shù)為填料與管壁摩擦系數(shù)為0.3，支承環(huán)，支承環(huán)的摩擦系數(shù)為的摩擦系數(shù)為0.1，鋼管采用，鋼管采用A3鋼。下鎮(zhèn)墩的上游端管鋼

13、。下鎮(zhèn)墩的上游端管中心的計算水頭為中心的計算水頭為63.4m，鎮(zhèn)墩下游端和下游伸縮節(jié)鎮(zhèn)墩下游端和下游伸縮節(jié)中心計算水頭近似相等，取為中心計算水頭近似相等，取為66.1m，鎮(zhèn)墩下游端伸鎮(zhèn)墩下游端伸縮節(jié)的水平鋼管長度為縮節(jié)的水平鋼管長度為5.0m，管內(nèi)流速為管內(nèi)流速為5m/s，鎮(zhèn)墩鎮(zhèn)墩為混凝土結(jié)構(gòu)。為混凝土結(jié)構(gòu)。浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/ (1)校核光滑管的穩(wěn)定性；校核光滑管的穩(wěn)定性；(2)設(shè)計剛性環(huán)的間距及尺寸；設(shè)計剛性環(huán)的間距及尺寸；(3)設(shè)計支承環(huán)的尺寸；設(shè)計支承環(huán)的尺寸；3.對最后一跨的四個斷面進行結(jié)構(gòu)分析對最后一跨的四個斷面進行結(jié)構(gòu)分析 (1)受力分析：按正常運行情況的基本組合計算不同斷面受力分析：按正常運行情況的基本組合計算不同斷面徑向力、法向力和軸向力；徑向力、法向力和軸向力；(2)應(yīng)力計算及強度校核；應(yīng)力計算及強度校核；(3)抗外壓穩(wěn)定分析抗外壓穩(wěn)定分析(管壁和支承環(huán)抗外壓穩(wěn)定分析管壁和支承環(huán)抗外壓穩(wěn)定分析)；浙江水專國家精品課程浙江水專國家精品課程水電站水電站http:/