7 水电站压力管道b.ppt

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影响钢衬应力因素的分析 围岩的弹性模量或抗力系数。Er=100(1+μr)K0。 算例:r1=2m,壁厚1.2cm,P=2MPa,Δ=0。则K0=0时,σ=333MPa。而K0=40MPa/cm时,σ=85.5MPa。 应该尽量改善围岩的质量,提高其弹性模量。 途径:灌浆。 初始缝隙。 算例:与上相同,取K0=40MPa,当Δ由0变为1mm时,σ由85.5变为171MPa。可见缝隙对应力影响很大,但其确定非常困难。 施工缝隙:由混凝土的收缩和施工质量不良造成,要进行接触灌浆。 岩石的蠕变缝隙:由岩体的残余变形形成 温降缝隙:在初始缝隙中占比重较大。 总缝隙。Δ0=(3~5) × 10-4r 四、钢管承受外压时的稳定校核 下弯段钢管底部隆起 锚环焊缝开裂 响水水电站高压埋管失稳破坏 (一)钢衬的外压荷载 (1) 地下水压力。钢衬所受地下水压力值,可根据勘测资料选定。根据最高地下水位线来确定外水压力值是稳妥的,但常会使设计值过高。同时要分析水库蓄水和引水系统渗漏等对地下水位的影响。地下水位线一般不应超过地面。 (2)钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力。接缝灌浆压力一般为0.2MPa。 (3)回填混凝土时流态混凝土的压力。其值决定于混凝土一次浇筑的高度,最大可能值等于混凝土容重乘以浇筑高度。 (二) 埋管钢衬在外压下失稳的特征 外压↑→钢衬屈曲→钢衬变形达到Δ0→外压继续增加→钢衬发生更多波形的屈曲→钢衬应力值↑→钢衬应力达到材料屈服值→失稳。 埋管钢衬在外压下失稳的特征 钢村承受流态混凝土压力时,因钢衬尚无约束,类似明钢管承受外压。钢村在承受地下水压力和灌浆压力时,已经受到混凝土垫层的约束。灌浆压力沿管周不是均布的,地下水压力则可认为是均布的。 埋管钢衬在周围岩石的约束下承受外压力产生变形时,如果外压值增加到一定值时,钢衬将发生塑性流动而导致大变形,部分钢衬脱离混凝土,而其余部分钢衬则与混凝土紧密接触,此时钢衬已丧失其使用性能,其相应的外压力为临界压力。 埋管钢衬的临界压力与材料的屈服强度和初始缝隙值直接有关。这是埋管与明钢管外压下失稳的重要区别。 (三) 光面钢衬临界压力计算 国内外实际工程的地下埋管失稳破坏和模型实验失稳破坏的实例说明,其破坏形态与Amstutz公式假设的变形形态相符,阿氏公式的计算结果比较接近模型试验值。 我国钢管设计规范推荐使用阿氏公式。 阿氏假定,当外压超过钢衬的临界外压时,一部分的钢衬首先失稳,屈曲成三个半波,一个向内,两个向外。在被压屈部分,钢衬中的最大应力达到了材料的屈服强度σs。 1. Amstutz公式 计算时由第1式先用试算法求出σN,再由第2式求Pcr。 如果采用高强度钢,若σs0.67σb(σb为钢材的极限强度),则采用σs=0.67σb。 影响埋管外压稳定的因素很多,而且很多因素难于确定。因此理论公式的计算结果只能起参考作用。 2. 经验公式: 该公式是根据38个不同国家、不同试验者在不同时期得出的模型试验资料,用回归分析的方法建立的,其相关性很好。 计算时,Pcr和σs的单位均采用N/mm2。 (四) 加劲环式钢管 环间管壁:按明管稳定公式计算。即认为缝隙值很大,这样偏于安全。 加劲环断面:用Amstutz公式计算,但计算几何参数用等效截面(长度1.56(rδ)0.5+a)。 锚筋式钢管 用经验公式校核: n-同一截面上的锚筋数,l-锚筋间距 (五) 防止钢衬受外压失稳的措施 降低地下水水压力是防止钢衬失稳的根本方法,措施是排水廊道结合排水孔; 精心施工做好钢衬与混凝土之间的灌浆,减小缝隙,但灌浆时要注意鼓包问题,可采取临时措施或限制灌浆压力; 流态混凝土的压力稳定可用临时支撑解决或限制浇筑高度。 第九节 混凝土坝体压力管道 按布置方式可分为三种:坝内埋管、坝体下游面管道、坝上游面管道。 坝内埋管 坝体下游面管道 坝上游面管道 一、坝内埋管 管道穿过混凝土坝体,全部埋在坝体内。 布置原则 尽量缩短管道的长度; 减少管道空腔对坝体应力的不利影响。 减少管道对坝体施工的干扰并有利于管道安装和施工。 布置形式 倾斜式布置 平式和平斜式布置 竖直式布置 倾斜式布置 平斜式布置 竖直式布置 平面上的布置形式 在平面上,坝内埋管最好布置在坝段中央,管径不宜大于坝段宽度的三分之一。这样,管外两侧混凝土较厚,且受力对称。通常在这种情况下,厂坝之间有纵缝,厂房机组段间横缝与坝段间的横缝相互错开。 坝与厂房之间不设纵缝而厂坝连成整体时,由于二者横缝也必须在一条直线上,管道在平面上不得不转向一侧布置,这时钢管两侧外包混凝土厚度不同。

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