積石峽水電站壓力管道設(shè)計(jì)與分析

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1、水力發(fā)電第37卷第11期2011年11月積眉峽水電玷壓力管道設(shè)計(jì)與分析張曼曼，石廣斌，王紅，費(fèi)秉宏(中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710065)摘要：積石峽水電站壓力管道為鋼襯鋼筋混凝土管，直接敷設(shè)在地基上，鋼管直徑11．5m，最大內(nèi)水壓力1．05MPa。采用平面有限元按分載法進(jìn)行壓力管道鋼襯及其外包混凝土結(jié)構(gòu)承載能力計(jì)算，基于有限元分析結(jié)果，取消了壓力管道伸縮節(jié)，而采用伸縮管，節(jié)約了工程投資，方便了施工和運(yùn)行管理，其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和理念可供同類工程借鑒。關(guān)鍵詞：壓力管道；伸縮管；有限元分析；積石峽水電站DesignandAn

2、alysisonPenstocksofJishixiaHydropowerStationZhangManman，ShiGuangbin，WangHong，WangBinghong(HydroChinaXibeiEngineeringCorporation，Xi'an710065，Shaanxi，China)Abstract：ThepenstockofJishixiaHydropowerStationissteelpipeencasingbyreinforcedconcreteanddirectlylayingonfoundation．

3、Thediameterofsteelpipeis11．5mandthemaximuminternalwaterpressureis1．05MPa．Thebearingcapacityofpenstockstructureiscalculatedwithplanefiniteelementmethodaccordingtotheload—distributedmethod．Basedonfiniteelementanalysisresults，theexpansionjointofpenstockiscancelledandreplac

4、edwithcompensatingpipe．Thedesigncansaveinvestment，makeconstruction，operationandmanagementmoreconvenient，andalsobeasreferenceforsimilarprojects．KeyWords：penstock；compensatingpipe；FEManalysis；JishixiaHydropowerStation中強(qiáng)分類號：TV222；TV672．2(244)文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0559—9342(2011)l1-0

5、036-04地基上的管道．鋼管直徑11．5m，外包2m厚混凝1工程概況土，混凝土標(biāo)號C25。3條鋼管呈放射狀布置，長積石峽水電站樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸度分別為252．90、250．01in和248．23in，其材質(zhì)為表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、Q345c。左岸引水發(fā)電系統(tǒng)、壩后廠房組成。工程規(guī)模為二鋼管由上平段、上彎段、斜坡段、下彎段、下等大(2)型，大壩為1級建筑物，泄水建筑物、引平段組成，斜管段坡度為1：1．9，管道基礎(chǔ)寬18．5in，水系統(tǒng)及廠房為2級建筑物。厚1in。上、下彎管轉(zhuǎn)彎半徑為36lIl，彎管

6、均為電站進(jìn)水口為壩前塔式進(jìn)水口左鄰溢洪道，間彎管。上平段掩埋在面板堆石壩t}I，下彎段及下右側(cè)為攔河大壩。共設(shè)3個(gè)進(jìn)水口。由右起依次為平段管道之間回填砂礫石，形成廠區(qū)交通平臺。壓1、2、3號進(jìn)水口。力管道布置見圖l。電站廠房布置在大壩下游壩腳壓力管道單機(jī)引用流量576．2ms，流速5．55m／s，處，為壩后引水式地面廠房。正常蓄水位包括水擊壓力在內(nèi)的作用水頭105IT／，根據(jù)DIZr5141—2o01《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)水頭與管道直徑乘積(HD)值達(dá)1207．5In，屬于規(guī)范》附錄D初步確定壓力管道的鋼襯厚度和外包大型鋼管。鋼管道基礎(chǔ)

7、位于K之紫紅色礫巖夾薄層混凝土的配筋．并按_[程類比確定外包混凝土的結(jié)或條帶狀中細(xì)砂巖中，基礎(chǔ)大部分位于微風(fēng)化巖體，構(gòu)厚度，依據(jù)數(shù)值分析結(jié)果．配置混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋。部分位于弱風(fēng)化巖體，總體屬Ⅱ～Ⅲ級巖體，整體穩(wěn)圖2為壓力管道斜坡段斷面。定性較好。收稿日期：201l一08—232壓力管道布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作者簡介：張曼曼(1963)，女，河南南陽人，教授級高工，碩壓力鋼管采用一機(jī)一管的布置，為直接敷設(shè)在i‘．主要從事水工設(shè)計(jì)工作．圜WtaerfJfJrVo1．3711LJ，口11蒯]隊(duì)置．豆，寸：T^1_J，J＼如^衛(wèi)／JE蘭J里．15(f習(xí)

8、’a平面圖1壓力管道布置(單位：m)一結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析．典型斷面的位置見圖3。表1引水管道基本參數(shù)霉樁要~默／M壓Pamm尉注：鋼襯厚度已除去2mm銹蝕。圖2壓力管道斜坡段斷面(單位：cm)3壓力管道結(jié)構(gòu)分析3．1數(shù)值分析基