水电站厂坝间长度受限的垫层管特性研究

摘要

坝后式厂房为水电站厂房布置的一种形式，对于混凝土坝，其厂房多紧靠坝体布置，两者一般用缝分开。压力钢管在通过厂房与坝体之间的分缝时，需要采取一定的过缝措施，如采用伸缩节。近年来，以垫层管替代伸缩节的研究和实践越来越多。本文针对国外某电站，研究了水电站压力钢管取消伸缩节的问题，其垫层管的布置受到长度条件的制约。本文所研究的主要内容和成果如下：
　　 首先本文从水电站压力钢管的发展出发，介绍了压力钢管的发展趋势，并介绍了伸缩节的发展、研究现状以及存在的问题。以国内外众多工程实例，阐述了取消伸缩节的经济合理性和技术可行性。并引入了垫层管的相关知识，垫层管的一般布置形式以及垫层管应力的影响因素。
　　 取消伸缩节有着重要的实际意义，如节省工程投资，改善施工、运行条件等。本文针对国外某工程，提出了垫层管替代伸缩节的具体方案。利用通用大型有限元程序ANSYS建立了有限元整体模型并进行计算。通过分析不同长度垫层管和不同垫层材料的垫层管方案，对影响垫层管的两个因素进行了研究。计算结果表明，垫层管的长度及垫层管材料参数（本文中探讨的材料参数为垫层材料的弹性模量）对垫层管的应力和应变影响很大。通过计算结果分析，得到垫层管长度变化和垫层材料对垫层管应力及应变影响的一般规律，同时通过方案对比，提出了较为合理的垫层管布置方案，对节省工程投资及优化垫层管布置有着重要意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 水电站压力管道的发展及现状

1．1．1 露天式明钢管

1．1．2 地下埋管及坝内埋管

1．1．3 钢衬钢筋混凝土管

1．2 伸缩节的应用和发展

1．3 取消伸缩节的意义

1．4 取消伸缩节的可行性分析

1．5 垫层管优势及介绍

1．5．1 垫层管的优势

1．5．2 垫层材料的选择

1．5．3 垫层管的形式

1．5．4 垫层管应力影响因素

1．6 主要研究内容

1．7 本章小结

2 有限元分析的基本理论

2．1 有限单元法

2．1．1 概述

2．1．2 有限单元法的基本理论

2．2 有限单元法的求解方法

2．3 有限单元法的基本方程

2．3．1 静力分析的有限元求解原理

2．3．2 材料本构模型

2．4 本章小结

3 有限元计算软件简介

3．1 有限元分析软件

3．2 ANSYS软件简介

3．2．1 ANSYS软件的主要功能

3．2．2 ANSYS软件的主要特点

3．3 ANSYS基本分析过程

3．4 ANSYS在水工中的应用

3．4 本章小结

4 工程实例分析

4．1 工程概况

4．1．1 工程资料

4．1．2 基本参数

4．2 计算模型及工况

4．2．1 计算模型

4．2．1 计算假定及规定

4．2．3 计算工况

4．3 垫层管长度的影响分析

4．3．1 整体模型位移分析

4．3．2 分缝处位移分析

4．3．3 不同长度的垫层管位移分析

4．3．4 不同长度的垫层管应力分析

4．4 垫层弹性模量的影响分析

4．4．1 不同弹性模量的垫层管位移分析

4．4．2 不同弹性模量的垫层管应力分析

5 结论及建议

5．1 结论

5．2 建议

致谢

参考文献

附录