墨脱水电站双钢衬钢筋混凝土压力管道分析研究

摘要

本文系统介绍了压力管道的发展状况，总结了钢衬钢筋混凝土压力管道设计研究成果和突出的结构优点。随着西部大开发及“西电东送”发展战略的实现，我国将兴建一批巨型或大型水电站。其中有一部分是超高水头的电站，如雅鲁藏布江上的墨脱水电站，其毛水头就达2421m。如果采用钢衬钢筋混凝土压力管道，管径3m左右，在考虑安全系数2.0的情况下，单层钢衬的厚度约240mm，这远远超出了目前的钢板的制作工艺水平。针对雅鲁藏布江上的墨脱水电站，本文提出了双钢衬钢筋混凝土压力管道的结构型式，即内外二层钢衬，中间加钢筋混凝土。中间的钢筋可代替一部分钢板，这样每层钢衬厚度均不超过目前钢板的生产水平。论文着重探讨了压力管道的力学特征和破坏机理，主要包括： 1．根据钢衬钢筋混凝土压力管道的结构特点和研究成果，在其结构模型试验和数学模型的基础上，提出双钢衬钢筋混凝土压力管道合理的结构计算模型； 2．建立墨脱水电站直管、凸弯管和凹弯管的计算模型。分别进行三维非线性有限元分析，研究在不同中心水压力作用下，各层钢材的应力水平、变形，混凝土的应力水平及变形和整个混凝土裂缝的发展情况； 3．结合墨脱水电站压力管道，分析研究管道内混凝土不同弹性模量对各层钢材应力水平的影响。研究凸弯段由于管道方向而产生的巨大不平衡水压力，做锚筋的配筋计算； 4．提出具有整体安全系数为2．0的墨脱水电站压力管道的设计方案和计算方案。 研究方法主要是根据单钢衬钢筋混凝土压力管道设计原则、研究成果，结合结构模型实验成果和非线性分析理论，建立双钢衬钢筋混凝土压力管道计算模型，使用先进计算软件ANSYS对双钢衬钢筋混凝土压力管道进行非线性分析，从而得到双钢衬钢筋混凝土压力管道的应力分布特点和破坏机理。 研究目的是希望本文提出的双钢衬钢筋混凝土压力管道能解决2500m超高水头水电站压力管道的结构选型问题，同时为高水头、大流量的抽水蓄能电站提供一种可选择的引水压力管道型式。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章双钢衬钢筋混凝土压力管道非线性分析的基本理论

第三章墨脱水电站双钢衬钢筋混凝土压力管道直管的分析研究

第四章墨脱水电站双钢衬钢筋混凝土压力管道凸弯段分析研究

第五章墨脱水电站双钢衬钢筋混凝土压力管道凹弯段分析研究

第六章总结及展望

参考文献

致谢