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瓦屋山水电站压力钢管结构强度及弹塑性有限元分析

杜鹏  
【摘要】: 随着西部大开发及水电能源建设的快速发展,诸如紫坪埔电站、瓦屋山电站、小天都电站、自一里电站、木座电站、仁宗海电站等一批高水头电站正在兴建或即将开发。高水头地下压力管道已被广泛采用,如何科学、合理地分析地下埋管结构强度及其与围岩的联合作用,优化设计方案,降低工程造价,确保工程安全,已为实际工程中高压埋藏式压力管道设计、施工中必须解决的关键技术问题之一。 瓦屋山水电站地下埋管具有覆盖层较小、地质条件复杂、HD值大的特点,其设计具有相当大的难度。同时,瓦屋山水电站采用联合供水方式,岔管主管直径约为5.8米,最大内水压力(含水击压力)379米,其HD值接近2200㎡,是目前国内HD值较大的分岔管之一。该地下埋管及分岔管结构的安全性,直接关系到整个工程能否正常运行,因此对瓦屋山水电站地下埋管进行研究是非常必要的。 本文是在确定相关地质参数、内水压力、外水压力的前提下,通过对初始缝隙的计算,进行了围岩与压力管道联合受力及抗外压稳定的分析研究。在完成管壁强度计算的基础上,进行管壁有限元应力分析。对于钢岔管,根据流体力学拟定体型,利用岔管展开和网格自动剖分程序复合岔管轮廓,计算岔管所需板材面积和重量。对岔管分岔角、肋宽比、主支管圆锥角、扩大率进行评价分析,以确定岔管体型设计的合理性。通过岔管与围岩联合受力


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