丰满水电站压力钢管三维有限元计算研究

摘要

丰满水电站压力钢管采用垫层式浅埋管,单机单管布置,后接坝后式厂房.压力钢管直径8.8m,最大水头70m,水击压力30m,单机引用流量390.23m3/s,管内流速6.42m/s.鉴于丰满水电站压力管道工程规模巨大,为了解该坝内垫层管在内水压力、地震等荷载作用下的应力应变分布、裂缝开展情况,需要对大坝和管道整体结构建立计算模型,利用三维非线性有限单元法进行计算分析,重点解决坝体、厂房与压力管道的变形协调问题.为了减少坝体混凝土拉应力、限制坝体混凝土裂缝宽度,同时降低坝体厂房不均匀沉降对钢管应力的影响,在钢管周围铺设了垫层,并通过比选确定了垫层的厚度、弹性模量和铺设范围.计算表明,采用垫层管过缝代替伸缩节、将厂坝分缝灌浆到钢管管底高程可以满足厂坝分缝处钢管和混凝土结构的受力及位移要求.