水电站压力管道重点分析.ppt

* 二、坝内埋管布置型式 1、型式 倾斜式 平斜式 竖直式 2、平面布置：一般置于坝段中间，坝体与厂房用纵缝分开 3、进水口布置与设施：坝式进口 三、坝内埋管结构分析 1、设计的主要内容： ①决定钢衬材料及壁厚； ②管外坝体混凝土等级和配筋； ③钢衬抗外压稳定计算——加劲环、锚环。 2、坝内埋管的荷载 结构强度分析 外压稳定分析 ④坝体渗流压力 ⑤灌浆压力 ①内水压力 ②坝体荷载(包括自重，库水压力等) ③温度变化 电力版规范荷载分类——坝内埋管荷载 电力版规范荷载分类（续） 3、工作原理与应力分析 （1）仅有单一的内水压力作用； （2）把结构简化为轴对称的组合圆环，且具有均匀缝隙； （3）钢衬混凝土开裂后形成径向等长的均匀裂缝。 具体计算公式略。。。 坝内埋管计算公式推导的假设条件： 四、设软垫层的坝内埋管 当管经D较大，而H不大但砼较薄时，为防止坝体开裂，钢衬与坝体混凝土间设置软垫层，让坝体少承担内水压力，提高钢衬应力。 当D大，H也大时，则不宜用，因此时所需钢衬厚度太大，加工困难。 如福建水口、云南漫湾等电站均采用设软垫层的坝内埋管。 对于设软垫层的坝内管，对软垫材料的弹模、 厚度、以及包角等都需研究。 福建水口水电站 五、坝下游面明钢管 坝下游面明钢管优点: （1）管道结构简单、受力明确； （2）施工简便，现场安装工作量小，进度快，与坝体施工干扰小。 加拿大里维尔斯托克水电站 伊泰普水电站 （1）但当钢管直径和水头很大时，用钢量大，可能引起钢管材料和工艺上的技术困难。 （2）敷设在下游坝面上的明钢管一旦失事，水流直冲厂房，后果严重。 ——改进方案 缺 点 六、坝下游面钢衬钢筋混凝土管道 钢衬钢筋混凝土管道是内衬钢板外包钢筋混凝土的组合结构，用键槽及锚筋与坝体固定。钢衬与外包混凝土之间不设垫层，紧密结合，二者共同承受内水压力等荷载。 湖南东江水电站 这种管道结构的优点是： （１）管道位于坝体外，所以允许管壁混凝土开裂，使钢衬和钢筋可以充分发挥承载作用。 （２）利用钢筋承载，减少了钢板厚度，避免采用高强钢引起的技术和经济问题。 （３）环向钢筋接头是分散的，工艺缺陷不会集中，因此可以避免钢管材质及焊缝缺陷引起的集中破裂口带来的严重后果。 （４）减少外界因素对管道破坏的可能性，在严寒地区有利于管道防冻。 缺点：管道长度略有增加、耗材较多、水头损失大。 优缺点 主要荷载 (1) 内水压力 内水压力是坝下游面管的主要荷载，由钢衬和钢筋混凝土共同承受。 (2) 温度荷载 温度荷载，主要由管道施工期与运行期温度差以及运行期间管道内外温差所产生。坝下游面管属厚壁管，管外壁不设保温层，因此温度应力不可忽略。 (3) 坝体变形引起的作用在管道上的轴向力 坝体受载后，引起坝下游面管的轴向应力以及管道与坝面之间的剪应力和正应力。 (4) 振动荷载 坝下游面管道因管内动水引起的振动，用与坝体固定的措施来消除。地震荷载下管道与坝体作为整体考虑。 电力版规范荷载分类——坝后背管荷载 电力版规范荷载分类（续） 设计要求及准则 （1）有足够的强度； （2）管壁混凝土允许开裂，但裂缝宽度应该限制在允许范围内，一般不超过0.3mm； （3）管坝连接可靠； （4）结构简单、安装及施工方便、经济。 中华人民共和国水利行业标准--水电站压力钢管设计规范SL281-2003规定，钢衬钢筋混凝土管道设计应满足下式要求： ? ? K·P·r≤ t3·fyk+ t0 ·φ·σs 式中：P、r—计算断面处的设计内水压力（N/㎜2） 和钢管内半径(㎜)； fyk—钢筋抗拉强度标准值值（N/㎜2）； σs—钢板屈服强度（N/㎜2）； t3、t0—钢筋折算厚度和钢管管壁厚度（㎜）； K—结构总安全系数； φ—焊缝系数。 水利版规范 我国新颁布的电力行业标准水电站压力钢管设计规范DL/T5141-2001规定，钢衬钢筋混凝土管道设计应满足下式要求： ? ? （γ0·φ·γd) · P · r≤(t·fs+t3·fy) 式中：P、r——计算断面处的设计内水压力（N/㎜2）和 钢管内半径(㎜)； fs、fy——钢板和钢筋抗拉强度设计值（N/㎜2）； t、t3——钢管管壁厚度和钢筋折算厚度（㎜）； γ0——结构重要性系数，见表8.0.3； φ——设计状况系数，见表8.0.4；