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第八届全国水电站压力管道学术会议

第八届全国水电站压力管道学术会议

  • 召开年：2014
  • 召开地：成都
  • 出版时间： 2014-08

主办单位：中国水利学会;中国水力发电工程学会

会议文集：第八届全国水电站压力管道学术会议论文集

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  • 摘要：本文通过研究、收集近年来在建、已建大量大型水电站蜗壳监测设计实例及原始数据,全景展示了目前中国大型蜗壳监测设计现状;总结了蜗壳监测设计中的经验教训及尚存的问题,对未来蜗壳甚至厂房监测设计的规范化、标准化具有一定的推动作用;并根据蜗壳结构设计的发展规律,对其监测设计未来发展的方向阐释了建设性意见.
  • 摘要：本文以采用伸缩节过缝的垫层蜗壳为研究对象,利用ANSYS软件,分析了止推环的设置、垫层铺设范围对蜗壳流道刚度、蜗壳与混凝土之间的相对滑移及座环受力等方面的影响.研究结果表明,设止推环能提高流道刚度,有效抑制蜗壳与混凝土之间的相对滑移,承担不平衡水推力,对垫层蜗壳受力有利;缩小垫层铺设范围增加了部分区域混凝土拉应力,影响座环受力,但并不能有效控制相对滑移,试图通过减小垫层铺设范围来控制相对滑移并不可行.
  • 摘要：本文以官地水电站为例,阐述了采用压力钢管蜗壳取水方式作为发变组技术供水系统主用水源在实际运行中存在的问题,提出了处理措施和防止堵塞的解决办法.结合对相关问题的探讨,介绍了蜗壳取水口拦污栅改造和供排水管正反向倒换冲洗排污等新技术,其具有很强的实用性和很好的应用价值,值得广泛推广应用于类似水电站.
  • 摘要：本文简述了亭子口水利枢纽工程压力钢管复式波纹管式伸缩节的结构特点及制作难点,重点介绍了其设计优点、使用功能,并对制作工艺要点,异种钢装焊技术进行剖析.指出亭子口水利枢纽工程伸缩节制造过程中对制造工艺、焊接工艺、焊接人员资质、施工过程质量等进行了严格控制，所有探伤检查焊缝一次合格率均为100%。伸缩节水压试验顺利通过1.8MPa耐压强度试验，承压强度、稳定性、密封性及波纹管水压强度密封性符合设计规范要求。亭子口水利枢纽压力钢管伸缩节制作质量完全符合设计要求，极大地缓解了所处地震带位置电站的安全隐患，值得类似的大型水利水电工程项目借鉴和应用。
  • 摘要：大岗山水电站蜗壳与压力钢管之间采用凑合节连接,蜗壳、压力钢管和凑合节钢板均采用610MPa级的B610CF高强钢板,装配焊接控制难度大,工艺要求高.本文介绍了大岗山水电站凑合节安装时机的选择确定,以及凑合节安装和焊接的工艺方法,为国内同类水电站凑合节安装提供可行的经验.指出大岗山水电站压力钢管和蜗壳凑合节采用610MPa级低合金高强度钢，且封闭环缝是在高拘束状态下进行焊接，极易产生焊接裂纹，其焊接控制难度大、焊接热数输入范围窄、焊接工艺要求高。在大岗山凑合节装焊过程中，严格按工艺措施进行，并做好时刻监测控制，凑合节焊缝经无损探伤检验一次合格率达99.81％，未发现裂纹缺欠，证明大岗山凑合节的装焊工艺是切实可行的。大岗山水电站压力钢管与蜗壳之间凑合节安装方法的成功经验，为国内其他水电站同类凑合节的安装积累了成熟和可靠的经验。
  • 摘要：水电站引水压力钢管施工中常遇到空间平面弯管安装的计算问题,防止空间平面弯管安装过程中出现偏移、非设计折线等,本文介绍了空间平面弯管的转折角和安装转角计算方法.指出空间平面弯管在水电站引水压力钢管施工安装中常常遇到，通过弯管转折角和安装转角的计算公式，极大地方便了施工技术人员对空间平面弯管的安装计算，具有一定的参考实用价值。防止施工质量事故的发生。
  • 摘要：详细分析了三峡右岸地下电站压力钢管现场焊接质量影响的原因,并提出焊缝组装质量控制措施,以减少现场焊接困难.针对地下电站巨型钢管采用不同材质和板厚的焊接工艺现状,具体阐述了在特定环境中焊接工艺控制、焊接工艺参数选用、焊接热处理、TOFD无损检测新工艺等措施.实践证明,该工艺在工程中取得了良好的应用效果,为三峡右岸地下电站压力钢管现场焊接质量提供了有力的保证.
  • 摘要：斐济Nadarivatu水电站岔管材质为A517(80kg级高强钢),该材质岔管制造在国内属首次.在制造过程中,针对A517钢材强度高、脆性大,焊接淬硬倾向与冷裂倾向大等特点,研究制定了一系列专项技术方案,成功攻克瓦块成型、焊接、整体热处理等工序的技术难题.岔管瓦块成型技术，实现了各瓦块的准确成型，保证了岔管的组对尺寸准确性。设计制作的专用简易的压制设备，成本低廉效果好。在异型管道的制作中有极大的推广价值。焊接材料选用“低匹配”理念，充分利用材料的保障强度的富裕值及焊接冶炼过程中强度综合提升因素，既保证焊缝强度又在一定程度上降低了焊缝裂纹敏感性即降低了裂纹产生的几率，这点对高强度钢种焊接意义尤为重要。在以后高强度钢材焊接工艺参数确定中，有极大的借鉴意义及探讨价值。在岔管外部包裹保温材料，利用岔管空腔作为封闭空间，通过可控可燃气体加热岔管内空腔空气，进而实现岔管整体升温，实现岔管现场整体热处理。该办法可推广于钢结构空腔类大型构件的整体热处理，这种方式有极大的现实意义及社会价值，对于大型钢构件的整体热处理特别是施工现场热处理，降低成本是可行的。
  • 摘要：埃塞俄比亚吉布Ⅲ压力钢管岔管均为加强肋结构,岔管支管相接处采用U形梁加强,U形梁材质为07MnCrMoVR,板厚为150mm,整体外形尺寸:三通岔管U形梁7042mm×6572mm,四通岔管U形梁12262mm×9356mm.U形梁乃岔管结构中的重要构件,关系着整个岔管结构的稳定性,本文主要从下料成型、坡口成型、焊接成型几个方面讨论U形梁的成型控制.通过对U形梁制造过程进行控制，确保了U形梁的制造质量。根据检测结果，吉布Ⅲ岔管U形梁各项尺寸均满足图纸及合同质量要求，焊缝100％UT,100RT合格。通过此文可以给类似超厚板超大型构件的制造提供适当借鉴。
  • 摘要：本文结合大岗山深孔钢衬的结构特点,采用双定尺采购材料,减少结构焊缝,进而减少焊接变形及焊接残余应力.通过精确画线下料,严格控制钢衬侧板体形.总体拼装时,以侧板为基准,采用适当外力,将项底板的线形控制在设计允许范围内,从而制作出体形优良的产品.
  • 摘要：成功应用液压提升技术实现钢管下弯段整体提升,是水电站压力钢管洞内施工的一项技术创新,既能够确保大型钢管施工的安全,又减小了钢管运输与其他专业施工之间的干扰,对于安装和焊接而言,充分利用在同一工作位置进行钢管节间组对、环缝焊接及防腐,有利于提高安装质量和工效.
  • 摘要：本文是根据实践经验,为减少压力钢管锥形岔管放样的工作量,并保证产品的制造质量可靠,将压力钢管锥形岔管展开曲线转化为参数化方程,利用常用的Excel表格或者AutoLISP语言编程进行数据计算,减少生产过程中技术人员和操作人员的工作量.
  • 摘要：低温韧性及焊接性优良的780MPa级大型水电站用钢板在宝钢成功开发,通过合金成分设计、未再结晶控制轧制的最优化及特殊调质工艺的采用,使钢板的显微组织为均匀细小的下贝氏体＋板条马氏体、平均晶粒尺寸在25μm以下,获得均匀优良的强韧性、强塑性匹配的同时,钢板具有极其优良的焊接性,特别适用于水电压力钢管制造.
  • 摘要：近年来随着水电行业的快速发展,水电装机容量不断增加,发电机组设计水头不断提高.对水电站压力钢管所使用的高强钢板的强度、韧性、可焊性等方面均提出了更高的要求.抗拉强度800MPa级别的易焊接高强度钢板逐步成为目前大型水电站和抽水蓄能电站的首选钢板.首钢4300中厚板生产线采用低碳高镍的成分设计,通过严格的冶炼、轧制及热处理工艺控制,生产出满足水电行业设计需求的800MPa级别高强度钢板SG780CFE.该钢板屈服强度≥690MPa,抗拉强度≥780MPa,韧脆转变温度≤-50℃,具有良好的起裂韧性和止裂韧性,应变时效敏感性因子仅4.71％.同时可实现在80℃的低焊接预热温度条件下不出现冷裂纹,热输入范围12～30kJ在满足压力钢管洞内施工时对焊接工艺窗口的苛刻要求.
  • 摘要：钢管根据埋入方式不同,填埋物质不同可分为土壤直埋式和混凝土嵌入式.两种方式给钢管本体造成的腐蚀强度和破坏力也有所不同,笔者根据长期从事防腐施工的经验并参阅了大量文献资料,将埋入式钢管腐蚀的机理以及腐蚀控制的方法进行概括和总结,笔者根据实验和相关理论，认为水泥浆中苛性钠可不加，或者直接加入水玻璃胶，但考虑到水玻璃属常温水溶性物质，雨水较多地区不易形成固态膜，容易被水冲掉，笔者曾采用耐腐蚀的高温水溶性胶做水泥浆添加剂，从而提高了水泥浆的黏聚力，也避免了雨水冲刷，涂装后在钢管壁形成致密的防护涂层，也提供了一道二次灌浆的较好的表面结合层，最大限度地抑制了腐蚀性介质对钢材的破坏，延长了管道本体寿命。钢管内壁长期输送自然水，水质酸碱不一，并加带大量泥沙，流速较快，极易对钢管本体造成腐蚀和磨蚀，再加上钢管后期检修维护困难，因此如何选用一套科学且行之有效的防腐体系，合理且一劳永逸的防腐蚀方法，对保护钢管尤为重要。
  • 摘要：国内外各类规范对埋藏式钢岔管的应力控制标准和考虑围岩联合承载与否均未做统一的规定,大多数规范在过去一般都按明岔管来设计埋藏式钢岔管,不能充分体现钢岔管与围岩联合承载的特性,也导致越来越多的大HD值钢岔管管壁厚度和加强梁尺寸过大,带来施工工艺上的困难.本文通过三维有限元结构分析,对目前常用的几种压力钢管规范应力控制标准进行了比较研究,在相同围岩参数及缝隙条件下,按不同应力控制标准设计的钢岔管管壁厚度和加强梁尺寸差别较大,说明不同规范的应力控制标准对设计结果的影响是较大的.为此,本文在上述研究的基础上提出了按DL/T5141-2001规范坝内埋管的结构系数增加10％作为钢岔管的应力控制标准的建议,在同时满足明管校核准则和适当控制围岩承载比的条件下,该应力控制标准可使地下埋藏式钢岔管的设计更为合理,施工工艺更为简单.
  • 摘要：近年来,国内工程师进行涉外水电工程设计时常遇到中外设计标准选择的问题,为突破外标使用的瓶颈,需要通过对中外标准的详细比对找出差异,并加以分析合理协调应用.本文针对压力明钢管的设计领域,从一般布置要求、结构受力分析、附属建筑物设计等方面详细比较分析了应用中美标准的主要异同点,指出国内进行涉外工程设计时常遇到使用标准选择的问题，国外业主往往严格要求使用美标，由于中外语言文化习惯的差异，且对于别国的规范规程系统的熟悉程度大相径庭，实际应用美标会遇到各种问题，因此，必须仔细研究中外标准的差异，并加以分析合理协调使用。如果按中国标准习惯与美标有较大的分歧，或者采用国内技术明显更有优势的情况下，应主动与业主交涉、解释，以求折中达成共识。
  • 摘要：本文以中美两国压力钢管规范为代表,比较了二者在明钢管结构设计方面的不同,并分别应用于某水电站地面式明钢管的设计实例.结果表明:在地面式明钢管结构设计方面,中美压力钢管规范主要的区别在于允许应力和荷载组合的选择;对于高水头水电站而言,压力钢管壁厚主要由整体膜应力的允许应力控制,较高的允许应力设计的钢管壁厚自然较小,因此2012新版美国规范ASCENo.79设计的管壁厚度最小,中国规范DL/T5141-2001其次,1993版美国规范ASCENo.79最大.由此可见,2012版美国规范ASCENo.79钢材允许应力的提高,和欧美新颁布的压力容器规范相一致,这与目前钢材生产和焊缝质量检测水平的提高密切相关,因此海外工程设计可以根据具体情况尽量选择新版的美国压力钢管设计标准.
  • 摘要：在大中型水利水电工程中,地下埋藏式钢岔管的承载能力计算是非常重要的一项内容,目前对于钢岔管与围岩联合承载的机理尚处于研究阶段,尤其是卜形钢岔管结构的联合受力特性研究还比较少.本文以某引黄工程的卜形月牙肋钢岔管为例,按照钢岔管与围岩联合承载原则,采用三维有限元方法对地下埋藏式钢岔管进行计算分析,讨论了钢岔菅与围岩之间缝隙值及围岩弹性抗力对岔管受力的影响.计算结果表明:缝隙值越小,围岩分担作用越明显,岔管的变位也比较均匀.围岩的分担作用随着弹性抗力系数的提高而增大,岔管的变形也趋于均匀,但围岩分载作用最终会趋于一个稳定的承载水平,不会随着弹性抗力系数的增大而无限增加.
  • 摘要：神树水电站月牙肋钢岔管设计水头5.04MPa,按明钢岔管设计,本文针对钢岔管体型设计进行了详细的总结,并采用三维有限元分析方法对岔管的应力应变进行了结构分析.指出神树水电站钢岔管HD值大，钢岔管体型设计合理、便于施工是工程设计的重点。通过三维有限元计算，不断对岔管体型设计进行调整和优化，以保证结构本身的安全和施工焊接的质量。通过三维有限元计算复核，表明优化后的体型设计是合理可行的。
  • 摘要：水电站一管多机供水岔管群的水力损失规律与单个岔管有明显差异,对输水系统总水头损失有重要影响,关系到电站运行效率和长期效益.本文将水头损失经验公式与CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟相结合,对不同布置形式的一管四机供水岔管群在不同运行工况下的水头损失规律进行分析.首先总结了岔管群各支路的水头损失变化规律,即水流经历的分岔越多,水头损失越大;在经历的分岔个数相同的情况下,水流流向在分岔处改变越大,水头损失越大.然后比较了不同工况的水头损失,给出了各布置下不同运行条件的最优组合.最后对比各布置不同工况下水头损失系数的最小值和平均值,对水电站的岔管群方案选择提出了建议.这些成果可为实际工程岔管群布置形式的选取和运行方案的优化提供依据.
  • 摘要：月牙肋钢岔管适应性强,地面和地下埋藏式岔管均有较广泛的应用,在设计过程中通常需要运用有限元计算岔管应力和变形等,钢岔管管壁、月牙肋等部位单元类型的选取和计算网格质量、密度的控制,对钢岔管应力、变形等计算结果影响较大.本文选取某抽水蓄能电站月牙肋钢岔管作为代表，针对影响有限元计算结果的几个主要因素进行详细论述，指出对钢岔管进行有限元计算分析时，选用不同的单元类型对应力计算结果影响较大，采用壳单元模拟钢岔管时，在明管工况下，管壳与肋板连接处将出现较大局部应力，如若根据此处局部应力确定管壳厚度，将使设计过于保守，因此对于重要的、大PD值钢岔管，建议采用实体单元模拟肋板和管壁，以使计算结果更具可信度;网格划分的密度、形态对钢岔管应力具有一定的影响，在实际计算中，网格剖分应综合考虑结构尺寸、厚度、单元形态、计算要求等多方面因素;对于规模较大的、重要的钢岔管，计算结果还应该结合模型试验，验证采用何种计算单元类型、如何划分计算网格较合适，进一步验证计算结果的准确性和合理性。
  • 摘要：目前水电站地下气垫式调压室闭气型式一般采用围岩闭气、水幕闭气和罩式闭气,这三种闭气型式对调压室位置区域地形、地质条件要求较高,为增加地下气垫式调压室位置选择的灵活性,首次提出了钢管闲气型式.本文主要介绍四川省某水电站气垫式调压室闭气型式的应用,该电站气室区域地形单薄,其设置条件不满足规范要求,拟采用钢管闲气型式,并通过有限元方法计算分析和论证了钢管闭气结构型式的可行性.指出实际上钢板与外侧混凝土之间的缝隙根本不可能是均匀的，缝隙的大小也很难界定。因此上述计算仅为理论研究。总体趋势是，外围缝隙条数越少，分布范围越小，缝隙深度越小，围岩与混凝土之间的联合承担内水压力作用越是明显。另外值得一提的是，某设计院在水电站埋藏式岔管研究中，验证了很多成果。其中最重要的一条就是，无论钢板采用多厚，最后围岩分担内水压力的比例是非常高的，也就是说钢板的应力很小，围岩分担内水压力的比例基本达到70%以上。该院在西龙池水电站还做了专门的原型模型试验，也验证了这一点。但限于国内目前未见相关实际工程支撑，只采用了40%以内的围岩分担比例，以确保安全。
  • 摘要：黄金坪水电站压力管道采用埋藏式、单机单管供水的布置型式.招标阶段,除压力管道上平段前20m为钢筋混凝土衬砌段外,其余洞段全部采用钢板衬砌.技施阶段,根据最新厂区三维渗流分析研究成果,在未设置防渗帷幕的情况下,进厂总渗流量满足设计要求.同意对压力管道钢衬进行优化,取消上平段及部分斜井段钢衬.从而达到结构优化设计的目的.
  • 摘要：白鹤滩水电站压力管道区域发育层间层内错动带,地质条件复杂,下平段最大动水压力超过300m,衬砌型式选择是压力管道设计的关键内容之一.本文在充分认识地质条件的基础上对压力管道的渗透稳定条件进行分析,并通过三维渗流场数值计算分析进行验证,最终确定压力管道的衬砌型式.指出左右岸压力管道布置均满足挪威准则和最小地应力准则，渗透稳定准则是影响白鹤滩水电站压力管道衬砌型式选择的控制性因素。层间错动带顺层向的渗透系数大于各类岩体及断层渗透系数，对渗流场起到控制性作用。三维渗流场数值计算分析表明左右岸竖井钢衬方案防渗帷幕渗透梯度较钢筋混凝土衬砌强化方案均有不同程度降低，右岸防渗帷幕渗透梯度值最大减小30%以上，而左岸各剖面防渗帷幕渗透梯度值普遍减小5O%以上。钢板衬砌方案能够有效控制压力管道内水外渗，明显降低高压水沿层间错动带发生渗透失稳的风险，运行安全性大大增加。考虑到白鹤滩工程规模巨大，为最大限度地避免压力管道内水外渗对电站安全稳定运行带来的风险，推荐左右岸压力管道竖井均采用钢板衬砌方案。
  • 摘要：丰满水电站发电引水建筑物由进水口和压力钢管两部分组成.进水口为坝式进水口,压力钢管采用单机单管布置,后接坝后式厂房.由于压力钢管直径较大,钢管结构受力复杂,直接影响了坝体的应力分布.同时,进水口下部的重力坝采用碾压混凝土结构,钢管布置型式对施工方案、施工工期亦有较大影响.因此需要对压力钢管布置型式进行比选研究,分析各方案的利弊,确定最合理的压力钢管布置型式.根据压力钢管埋置于坝体内的深度,设计时拟定了坝后背管、垫层式浅埋管和坝内埋管3种布置方案进行比选.最后,综合考虑各种利弊,本工程推荐采用了垫层式浅埋管方案.
  • 摘要：本文结合西部某水电站压力钢管防冻设计体会，浅谈寒冷地区压力钢管的抗冻设计措施，指出该工程压力钢管设计基于结构冻融破坏机理初选了相应的抗冻措施，并采用ANSYS有限元软件对结构温度场进行模拟。从数值模拟结果及工程短期运行情况来看，所选取的压力钢管抗冻措施合理有效:针对钢衬钢筋混凝土明管采用镀锌铁皮对保温层进行防护，不仅有效响应了现行规范的防水要求，还能减缓强辐射地区保温构件的老化问题，提高了保温材料的耐久性;同时将规范要求设置的憎水性涂料由保温层表面调整至管身结构表面，相当于在保温措施里设置了两道防水措施，有效提高防水保证率，进一步降低结构冻融破坏的风险。
  • 摘要：常见的水工隧洞衬砌型式包括钢筋混凝土衬砌、钢板衬砌等,本文根据文登抽水蓄能电站实际工程情况,在分析在建及已建工程高压管道衬砌型式的基础上,通过技术因素对比分析并结合实际工程运行经验,考虑长远效益和安全运行,最终体现"安全第一"和"资产全寿命周期管理"总体最优的理念,选定高压管道及岔管为钢板衬砌型式.
  • 摘要：为探讨温度作用对地面式钢衬钢筋混凝土管的影响,本文采用数值模拟的方法,研究温度作用下地面式钢衬钢筋混凝土管的受力机理.结果表明:温度作用对管道受力和变形的影响集中体现在管轴线方向,温降作用使钢管、钢筋和混凝土的轴向拉应力增大,其中混凝土在温降作用下容易产生环缝,并由两端部向中间扩展,温升作用使上述部位产生压应力;伸缩节对地面式钢衬钢筋混凝土管的结构自身受力和建基面应力状态的影响均较小,不能从根本上解决温度应力的问题.因此,管道设计和配筋时应考虑温度应力,并在构造上采取一定的措施避免产生过大的环缝;对于地面式钢衬钢筋混凝土管道,在解决地基不均匀变形问题的基础上,建议取消伸缩节.
  • 摘要：温度荷载对水电站坝后背管的影响是过去很长一段时间内工程上十分关注的问题,本文通过对龙开口水电站进水口坝段的温度应力分析,获得了对引水坝段温度场分布以及温变荷载对背管结构内力的影响的基本认识,指出温度梯度较大或受坝体整体温升变位影响的区域，温度荷载效应表现显著，比如背管外包混凝土、背管上弯段脊部等，温升应力在背管管壁内侧引起腰线位置沿全管线分布的拉应力集中，其中以上弯段与斜直段更为显著。相对静水压力引起的应力，温度荷载引起的应力增量约为50％，这一点与规范中接近。温升荷载对钢管的影响较有限，管内壁和外壁的应力，温升应力数值在0.8~1MPa。对背管混凝土来说，温升荷载在背管内壁和外壁引起的拉应力分布区域和分布特征与常规的静力工况下的分布大致相同，所以背管在实际受力中，两者是叠加关系，需要设计分析过程中予以足够的重视，并开展必要的定量分析工作。
  • 摘要：牛栏江—滇池补水工程输水工程线路总长达115.8km,在昆明市寻甸县和嵩明县分别穿越云南省著名的区域性断裂—小江活动断裂带中段的东支和西支,两断裂均为全新世活动断裂,构造变形量大、地震烈度高.本文在分析小江区域活动断裂带对输水工程影响的基础上,提出了过小江区域活动断裂带的输水建筑物特殊结构方案,并采用数值分析方法对结构方案适应较大构造变形能力和抗震性能进行深入研究,结果表明该结构方案可以较好适应活动断裂的大变形和强地震作用,可为类似工程设计提供参考.
  • 摘要：在长距离输水工程中,倒虹吸是过沟河的重要交叉建筑物,输水管道的选择对节约工程投资、保证工程安全及后期运行维护至关重要.本文针对滇中引水工程水头最高、工作条件最为复杂的龙川江倒虹吸的工作环境,通过对输水管道的管材、管径及管数进行了详细比选,提出最合理的管道设计方案.指出龙川江倒虹吸是滇中引水工程中大型交叉建筑物，根据管材、管径及管数比选，龙川江倒虹吸最终采用3根公称直径4000mm的压力钢管道，管道壁厚根据工作水头范围进行设计，在保证工程运行安全及检修方式灵活的条件下，尽可能减少管材及开挖支护工程量，减少工程投资，为以后类似工程设计提供参考。
  • 摘要：压力管道钢筋混凝土衬砌裂缝问题是一个普遍存在的问题,其产生的形式和种类很多,其裂缝处理显得尤为重要.本文结合锦屏一级水电站压力管道钢筋混凝土衬砌的裂缝情况,对裂缝分类处理原则,化学灌浆材料,裂缝处理方法及施工工艺进行了探讨.将每条压力管道的裂缝分别进行统计，分别说明每条压力管道的混凝土衬砌时间，裂缝发生时间及发展时段。要求对裂缝的类别、走向、长度等是否存在规律性进行统计说明。结合现场实际裂缝统计及灌浆试验情况，确定裂缝分类处理原则。针对点渗水、面渗水等化学灌浆处理，首先要详细绘出渗水点及渗水面的部位、形状及大小，在点、面周边布孔，可同样采用上述工艺流程进行化学灌浆施工。施工单位应补充详细的化学灌浆材料指标和固化物理性能及岩芯的裂缝充填饱满度描述，同时应提供化学灌浆材质及裂缝岩芯的所有力学技术指标。化学灌浆材料委托第三方检测单位统一检验。在第三方试验结果出来之前，现场只能做裂缝描述，严禁化学灌浆施工。
  • 摘要：水工压力隧洞在发生严重渗漏事故时,可采取的处理措施一般有补充固结灌浆、增设或修补钢筋混凝土衬砌、增设钢衬等,但由于渗漏洞段围岩渗透性强、原衬砌缺陷众多、缺陷处理可靠性和及时性要求高等因素,内套钢衬具有十分突出的优势.本文分析了隧洞渗漏处理的特点和内套钢衬的优点,结合工程实例阐述了内套钢衬设计的要点.内套钢衬设计应综合考虑地形地质条件、渗漏事故表现、缺陷分布分类、工程运行要求、相邻建筑物布置、结构受力、施工方法、施工进度等多方面因素，重点确定内套钢衬范围、钢衬内径、钢衬壁厚及抗外压措施、钢衬焊接设计、管外回填及灌浆设计。内套钢衬是水工压力隧洞严重渗漏处理时的一种最有效措施，其具有安全可靠、技术成熟、施工快捷等优势;在围岩透水性强、原衬砌缺陷多，补充固结灌浆和原衬砌修补困难或效果难以掌控的情况下，宜优先采用。
  • 摘要：在水利水电工程建设中,地下洞室断面越来越大,其设计和施工难度也越来越大.挂顶混凝土衬砌可以增加洞室施工期的稳定性.本文借助于ABAQUS软件,对向家坝水电站尾水洞挂顶混凝土衬砌结构进行了有限元计算,对挂项混凝土衬砌施工期的受力特性进行了分析.研究结果表明:当挂顶混凝土衬砌边墙高度较小时,其自身稳定性较好,但边墙高度较大时,对围岩稳定产生的效果更明显.
  • 摘要：地下电站的引水洞一般穿过厂房帷幕,这一区域通常集合了开挖、混凝土、灌浆、金结等各大工序,设计施工时必须统筹考虑,充分研究各道工序之间的相关关系,避免出现遗漏而成为防渗的薄弱环节.向家坝地下电站投运后就发现引水洞围岩渗压偏高,主厂房部分上游边墙存在渗水或潮湿的现象.通过分析引水洞设计施工的情况,认为问题出自洞内搭接帷幕采用无盖重灌浆,导致孔口段防渗效果欠佳,为此研究制定了有针对性的检修方案,使该问题得到较好的处理.本文论述了以上问题的发现、分析、处理的全过程,并在此基础上提出了相关建议,指出引水洞承担高水头压力，运行工况复杂，一旦出现问题也不便检修和补救，属于地下电站的重要部位，因此，从设计到施工都应采取较高的标准和严格的控制措施，通过一定的技术手段减小工程风险。提出应高度重视帷幕与引水洞结合部位的设计施工方案。增设排水减压通道。高标准，严要求，确保衬砌混凝土质量，避免内水外渗。
  • 摘要：本文对蟠龙抽水蓄能电站的埋藏式月牙肋钢岔管结构特性和水力特性进行了综合研究.通过对不同主、支管直径方案下的管壁应力、用钢量、水头损失等分析计算,得到岔管结构的受力状态和水力流态规律.研究结果表明,在正常运行情况下,管径越小岔管结构受力越有利,可有效地降低钢岔管制作安装的难度,但管内流速增大导致水头损失增加,从而降低电站发电效率.因此,管径选择时应综合考虑结构要求和水力要求,做到安全、经济、合理.
  • 摘要：结合某高水头水电站工程实际,对于埋置于洞外镇墩中的月牙肋钢岔管,考虑钢衬与钢筋混凝土联合承载进行了设计;然后引入混凝土损伤塑性模型,运用ABAQUS对其进行了三维开裂非线性计算.通过对比钢岔管单独承载时的有限元计算结果,论证了考虑钢衬钢筋混凝土岔管联合承载设计的优越性;同时分析了初始缝隙值对钢衬钢筋混凝土岔管联合承载特性的影响规律,最后建议对埋置于洞外镇墩中的钢岔管进行联合承载设计,以减小钢岔管管壁厚度和限制外包混凝土裂缝宽度.
  • 摘要：呼和浩特抽水蓄能电站工程钢岔管采用790MPa级国产高强钢,在水压试验过程中,采取了先进的焊接残余应力测试技术、声发射监测技术、数字摄影测量技术和应力测试技术等,测试结果验证了国产材料的优良性能和设计的合理性.并通过水压试验过程中采集的测试数据,科学地组织、调整试验流程,取得了较好的技术成果,为国产水电用高强钢的开发利用奠定了检验测试的基础.
  • 摘要：本文论述了钢岔管计算机辅助设计二次开发的研究背景,介绍了钢岔管CAD二次开发总体思想,同时展示了基于ObjectARX的AutoCAD二次开发、基于C#.NET的CAD/CAE二次开发和基于BASIC的CATIA二次开发三种CAD二次开发实例,证明了这些运用能提高工作效率、计算精度和经济效益,并展望了水电站钢岔管CAD二次开发未来发展趋势.
  • 摘要：本文介绍了在MicroStation平台上开发对称Y形钢岔管设计模块的基本流程,并运用该模块快速完成对称Y形钢岔管的体形设计、生成结构计算模型、流体力学模型及管节展开图等图纸.指出设计人员只需要对岔管的理论进行了解，能够了解三维软件MS的基本操作，输入相关参数，即可快速形成三维模型。再对模型进行简单的操作即可形成结构模型和水力学三维模型。运用参数化的模型进行设计，仅需修改相关参数即可以完成设计;同时，结构模型也是进行结构计算、水力学计算的模型。用本模块生成的体型数据，与采用以前二维程序生成的结果进行比较，结果证明没有差异。本模块生成的展开图的样条轮廓线长度与实际相贯线椭圆的长度比较，误差均在0.1mm以内。且本模块生成的体型能够供结构计算和流体计算使用。在实际设计中使用表明，利用该模块大大提高了对称Y形钢岔管设计效率。
  • 摘要：用正交曲线坐标系下的板壳组合结构有限元分析方法,针对工程常见的Y形和卜形布置的月牙肋岔管,在埋藏式运行工况条件下进行了系列不同肋宽比的月牙肋岔管有限元计算分析,绘制了肋宽比随管壳和肋板应力大小变化的曲线,指出不同于明岔管，埋藏式岔管在不设置肋板时，由于围岩的分担作用，管壳的总体应力明显低于明岔管，但岔管档部分岔处仍然存在明显的应力集中，因此设置肋板仍是必要的加强措施。无论明岔管还是埋藏式岔管，肋板对岔管档部分岔处的加强作用明显，但不同于明岔管，由于围岩分担部分管壳应力，肋板对埋藏式岔管分岔处的加强和应力分担作用没有明岔管显著，但很小肋宽比的肋板仍然起着很大的分担作用，但当肋宽比大到一定程度时，增加肋宽比对岔管分岔处的应力几乎没有影响。因此，埋藏式岔管肋板的设计只需要考虑其应力在满足肋板材料的强度和必要的刚度要求条件下，尽可能选择较小的肋宽比，以利于水力学要求，较大的肋宽比对埋藏式岔管设计没有意义。与明岔管类似，肋板对岔管应力的影响仅限于肋旁附近管壳和肋板本身，对岔管其他部位的应力大小和分布影响较小，特别是远离肋板的部位(如钝角区一侧)则几乎没有影响。
  • 摘要：结合Rudbar水电站的实际情况,运用ANSYS进行三维有限元分析,对不同方案对比分析选出最优方案,并对最优方案的不同工况进行计算,以研究取消厂前伸缩节的可行性.计算结果表明,用垫层管代替伸缩节并采取一定工程措施可以满足结构应力和位移要求,达到节约工程投资等目的.
  • 摘要：水利水电行业常用到大口径、高压力Ω型膨胀节,针对GB/T12777-2008与HG20582中的设计方法,对不同设计标准中的计算公式进行分析与对比,指出波纹管的设计非常复杂，它需要对耐压能力，位移引起的应力，疲劳寿命，弹性力和稳定性等进行计算和校核，以确保膨胀节的安全可靠。对于本次讨论的水利水电用Ω膨胀节，往往应用于超大口径压力钢管。GB/T 12777-2008标准所示薄壁结构成型受模具限制，不能随意调节口径大小，新的波纹管需要制造新的成型模具，制造费用高。采用HG 20582标准钢管盘弯结构则不存在以上所述问题。在这种结构下GB/T 12777标准的很多设计公式是不适用的，但是设计时仍可以作为参考对HG 20582标准的设计计算结果进行验证。尤其是对于膨胀节的刚度与柱失稳压力的计算，前者可以对后者起到很好的补充，确保膨胀节安全。
  • 摘要：锦屏一级水电站蜗壳采用充水保压联合承载的结构形式,用ANSYS有限元软件的钢筋混凝土非线性分析模块进行计算,得出不同工况下的蜗壳外围混凝土应力、位移及钢筋应力等,结合工程类比确定蜗壳外围混凝土的最终配筋值,确保了蜗壳的稳定运行.
  • 摘要：巨型直埋式蜗壳结构受力水平较高,地下厂房中蜗壳外围混凝土结构厚度相对较薄,边界条件复杂.本文结合溪洛渡水电站,探讨边界条件对地下厂房直埋式蜗壳受力的影响.计算时,考虑了围岩与混凝土完全黏结、机组之间分缝进行平缝灌浆、机组之间分缝设置键槽并进行灌浆三种边界条件的影响.计算结果表明,加强上下游围岩对蜗壳结构的约束作用,蜗壳外围混凝土的损伤范围和损伤程度大幅减小,钢衬和钢筋应力有所降低,蜗壳结构变位有所减小;在机组之间分缝处进行平缝灌浆或设键槽并灌浆,减小了直管段腰部损伤区、直管段外层钢筋应力;通过挖掘边界条件潜力,改善了直埋式蜗壳结构的受力条件.
  • 摘要：西龙池抽水蓄能电站钢岔管HD值高达3552.5m2,采用对称Y形月牙肋钢岔管,在国内首次采用考虑围岩分担内水压力的设计.借助工程原型进行应力量测与分析,同时根据埋藏式条件下实际运行状态进行三维有限元计算分析,并将计算成果与观测主要成果进行比较,以验证埋藏式条件下钢岔管考虑围岩分担内水压力设计的可行性和工程运行的安全性.
  • 摘要：根据格里桥水电站枢纽布置以及工程规模,按照水电站压力钢管设计规范对电站引水系统月牙肋岔管的布置和设计进行了计算分析,使其结构合理、安全、经济,并满足运行要求.指出月牙肋钢岔管在国内引水式水电站中广泛使用，岔管设计、制造、安装、监测都很成熟，通过试运行及运行期监测数据显示，月牙肋钢岔管运行安全，因此设计是合理的。本工程应力计算中考虑围岩分担10%的内水压力，根据运行监测数据显示，应力明显低于构件抗力限值，说明围岩分担情况比较乐观，为将来的同类工程设计可提供一些参考。月牙肋钢岔管通过三维模型有限元计算，岔管体形有可优化的空间。
  • 摘要：根据埋藏式钢岔管设计导则,结合某电站工程实际,依托研制开发的月牙肋岔管体型设计与应力分析程序,介绍了埋藏式钢岔管体型设计的一般过程与应力校核方法.即首先在初步体型设计的基础上,建立有限元数值分析模型,进行考虑围岩联合承载的埋管方案应力校核,然后校核明管状态下的应力与埋管状态下的围岩承载比,最终确定岔管的设计方案.计算结果表明:与卜形相比,对称Y形方案受力更为均匀、施工难度较小,水流条件更好,整体布置时用钢量更小,建议优先采用.随着围岩单位抗力系数的增加,埋管方案需要的钢衬厚度逐渐减小,钢衬厚度从埋管方案控制逐渐过渡为明管方案控制,且随着围岩承载比的进一步增加,最终过渡为围岩承载比控制.由围岩承载比控制钢衬厚度时,将导致钢材用量的非承载性需要的浪费,建议根据围岩的不同类别采用相应的围岩承载比,而不是采用30％的定值.
  • 摘要：溪洛渡水电站压力管道采用钢筋混凝土与钢板衬砌相结合的衬砌型式.地下厂房防渗帷幕前采用钢筋混凝土衬砌,帷幕后采用钢板衬砌.钢筋混凝土段,为提高岩体的完整性,保证围岩抗力充分发挥作用,且减小地下厂房防渗帷幕压力,全线采取系统固结灌浆.钢板衬砌段大部分按照围岩联合承载设计,除采用固结灌浆外,顶拱采用回填灌浆,底部采用接触灌浆.为了减小钢板开孔对钢板材质的损伤,减少开孔封堵焊接引起的敏感性裂纹,固结灌浆采用了无盖重灌浆,回填及接触灌浆采用了预埋管灌浆的新工艺,灌后质量检查效果良好.
  • 摘要：吉牛水电站压力管道长1179.63m,管径3.8m,内水压力0.07～5.58MPa.压力管道沿线为志留系第四岩组(Smx4)薄—中层二云英片岩、二云片岩夹石英岩,岩石软硬相间,以Ⅳ类围岩为主.采地下埋管,钢板衬砌,并在顶拱设置回填灌浆、底拱设置接触灌浆.吉牛水电站于2013年12月充水发电,压力管道安全运行至今.
  • 摘要：本文介绍了仙居抽水蓄能电站引水隧洞钢衬设计的主要内容,结合地质条件及围岩承载设计准则,重点介绍了引水隧洞衬砌型式的选择、钢衬的结构设计、外排水设计及灌浆设计的思路与特点,指出仙居抽水蓄能电站引水隧洞衬砌型式的选择与设计是前期研究阶段的一项重要内容，不仅开展了大量的地质勘察与试验工作，而且通过技术经济比较，对引水隧洞的衬砌型式进行深入的研究，从工程的永久安全角度考虑，最终选定全钢衬方案，可靠的解决了高水头下地下洞室围岩的渗透稳定问题。
  • 摘要：地下埋管外排水系统包括间接排水系统和直接排水系统.间接排水系统为压力钢管外围排水廊道及围岩排水孔系统,直接排水系统为钢管管壁及岩壁排水系统.本文分别介绍了压力钢管外围排水廊道及围岩排水孔系统、钢管管壁和岩壁的排水系统设计常用的方法,重点介绍了钢管管壁和岩壁排水系统设计中可以采用的一种特殊软式透水管作为集水管、排水管材料的设计思路,既简化了工艺,降低了造价,又保证了排水效果,可在压力钢管直接排水系统设计中参考采用.
  • 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.
  • 摘要：本文介绍了卷板机在卷制钢管瓦片或管节时发生的常见问题,介绍了怎么避免出现这些问题的措施以及在卷板机选型规格时考虑的哪些要素.通过选定的卷板机计算其最大压头厚度和最大卷弧的能力,指出通过钢管的材质、屈强比、最大卷弧厚度、最大压头厚度、最大板宽、最小曲率半径等要素来确定卷板机卷制能力的大小。以免由于卷板机型号选择小了，导致板料压卷不动，从而导致瓦片或管节外协加工或重新购置卷板机，这样既影响了工期又增加了制作成本;卷板机型号选大了，又增加运输、基础处理和能耗等成本。
  • 摘要：钢管先进制造技术的工艺特征是将可控的机械运动贯穿到整个流程中，使瓦片或钢管由静止状态变成了运动状态。减少了传统工艺中大量的人、机具设备围绕钢管重复低效率移动，利用组焊台车及配套设备实现钢管组圆及焊接自动化。在钢管制作中，一方面，采用专业化的组焊设备替代了简易的组焊钢平台;另一方面，将智能化控制和视觉传感技术移植到传统的焊接设备中，对机械运动和焊接参数实时记录、准确反馈和自动警示，保证制造全过程可控性。在钢管安装中，用特制钢管滚焊组合式台车进行钢管的多节组对、转动、升降和前后左右移动，在一定范围内实现钢管6个自由度运动，适用水工钢管安装现场特性。现在，无论直径多大的水平段钢管，只需遥控手柄操作即可运输、安装到位。与钢管运动状态相适应，埋弧自动焊的优点可以达到充分的展示，高效、质量稳定、无焊接弧光以及极少的烟尘，特别是在融入现代的数字化、可视化焊接技术之后，智能化的专家系统大部分替代了传统意义上的手工焊接，用经过培训合格的操作工或产业化工人即可轻松胜任，降低了作业环境条件要求。目前正在加大探索新式的等离子自动刨缝清根等先进工艺，逐步实现全面的焊接自动化。
  • 摘要：内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站高压钢岔管为对称Y形结构,其管体厚度为70mm,采用国产B780CF材料制造.进水口管径4600mm,出水口管径3200mm,水压试验压力9.06MPa.实验采用三个封头与岔管的三个管口相连,本文主要讨论此岔管水压试验封头的选用.为了验证设计及明确钢板和焊接接头的可靠性和安全性，以及消除某种程度的残余应力，应按规定的岔管设计内压进行岔管水压试验。水压试验应在制造完成，按规定进行几何尺寸及焊缝质量检验，并提交各项质量指标满足要求的检验报告后进行。根据此文的分析对比，最终选定呼和浩特抽水蓄能电站高压钢岔管水压试验封头采用半球形封头，即降低了制造成本，又满足了性能要求，在后续800MPa级材料应用及相似工程可以提供好的借鉴，解决了不同等级钢材在水压试验时出现板厚相差较大，正常焊缝无法满足要求的问题;并针对水压试验的要求对封头进行了如上设计及进行比较，目前呼和浩特抽水蓄能电站水压试验已顺利完成，各封头完全符合水压试验要求。
  • 摘要：针对压力钢管某些形状比较复杂的展开图绘制及其相关分析研究中存在的一些困难,介绍了一种采用Excel与CAD结合进行压力钢管展开图绘制的方法.该方法利用Excel较强的数据分析功能计算生成所绘图像的坐标数据,用CAD生成图像,两者结合可以简化绘图过程,增强数据分析能力,在实际运用中具有较强可操作性,能够有效地提高工作效率.实践证明该方法能够满足实际工程的需要.
  • 摘要：本文主要介绍了钢管展开CAD自动成图系统(PSCAD)的总体设计思路、适用范围、程序特点、各功能模块和应用情况.该系统针对首尾部管节、渐缩管、普通直管和弯管等钢管类型,实现了钢管展开的自动计算和绘图;界面友好,操作方便,设计成果满足规范要求和施工详图设计精度.该系统目前已在北京勘测设计研究院有限公司内推广使用,具有良好的效果.
  • 摘要：通过对武钢生产的10～60mm厚的WSD690E的母材的常低温拉伸、系列温度冲击机Z向拉伸性能以及焊接工艺性、焊接接头的性能检测及分析,结果表明,WSD690E钢板具有优良的强韧性匹配和优良的焊接特性,可用作大型天然气球罐、氧气(包括氮气、氩气)球罐、水电站压力钢管以及水电机组蜗壳等构件用钢.WSD690E的工程应用将推进此类高强度高韧性钢的系列化和国产化.
  • 摘要：本文系统研究了Pcm及Ni、Cr、Mo、Cu合金元素对800MPa级压力钢管用钢焊接冷裂纹敏感性及热影响区低温韧性的影响规律,并开展了5种焊材与首钢800MPa级水电压力钢管用钢SG780CFE的匹配性试验研究,确定了5种焊材焊接热输入窗口.该研究工作保证了首钢为浙江仙居抽水蓄能电站提供的34～56mm钢材具有低焊接裂纹敏感性,其最低焊前预热温度不超过100℃,满足洞内安装施工要求;在45kJ/cm热输入下焊接热影响区-40℃冲击功＞120J,为800MPa压力钢管安全服役提供了足够的韧性储备.通过先期介入为用户焊材选择及焊接工艺制定提供了充分的数据参考.
  • 摘要：本文阐述了目前水电站压力钢管规范中影响到工程设计的一些具体问题,论述了钢岔管不做水压试验的可能性.指出在结构设计合理条件的前提下，作岔管结构有限元分析，选择合适的钢材，有满足规范要求的安全裕度，万一发生意外事故也不会导致次生灾害。钢材和焊接材料采购标书中应提出严格要求。承包商需作好岔管的施工组织设计并经过专家的严格审查。对焊接有关人员、监理工程师、技术管理人员及业主工程管理人员作专业培训。承包商应在焊接工艺评定之后，针对本工程岔管编制的焊接工艺实施规程和工艺卡(严格控制含焊接输人线能量)，在施工过程中严格实施并有完整的施工记录。在满足上述条件的基础上，在专家检查施工记录和评审通过后，可免作水压试验并报请规范管理单位备案。
  • 摘要：本文旨在讨论目前水电站压力钢管设计规范中有关钢岔管设计允许应力取值的问题,指出月牙肋钢岔管作为一种常用的岔管结构型式,规范应尽可能对各部位的应力控制标准加以明确,指出两本规范实施以来对水电站压力钢管和钢岔管的设计起到了很好的指导作用，但随着近年来我国水电行业的飞速发展，特别是大量的高水头大容量的抽水蓄能电站的新建，月牙肋岔管趋向大型化，有些电站的岔管PD值已超过4500m2。同时钢板生产能力和岔管制造技术也在不断进步。在这种大背景下，需要适时的对现行规范作必要的修订和补充困。月牙肋钢岔管作为一种常用的岔管结构型式，规范应尽可能对各部位的应力控制标准加以明确，以适应并指导当前月牙肋钢岔管的设计。
  • 摘要：马鹿塘水电站位于云南文山,于2010年5月建成发电.该工程为地下埋藏式钢管,钢管道沿线地质条件良好.该工程压力钢管道设计,成功解决了深埋钢管内、外水影响选线的矛盾,围岩分担了较多的内水压力.同时对钢管道外的排水措施、抗外压稳定计算方法、岔管结构设计以及岔管围岩分担内水压力等关键技术问题进行了有益的探索,并通过检测资料分析论证了钢管道安全性.该工程设计,节约了大量的资金,方便了施工,可供其他工程设计借鉴.
  • 摘要：近年来,国内进行涉外工程设计时常遇到使用标准选择的问题,国外业主往往严格要求使用外标,中外标准差异研究工作的开展意义重大.水锤压力为水电站压力管道壁厚设计的基本荷载,本文针对这个课题,从基本概念、相关参数、计算方法、争议讨论等方面入手,详细分析了按照中美标准进行水锤压力计算的主要异同点,指出对于低水头电站中水锤压力允许升高限值，美标比中标偏低，在初期设计阶段的过渡过程计算中必须引起足够的重视。波速值误差对水锤计算影响较大，实际操作中波速取值应在采用基本公式计算后，根据水锤所处的环境因素继续进行修正。在已知导叶运行流量时间关系曲线或相对开度曲线的前提下，应尽量采用积分算法和图解法来获得较为准确的水锤解，注意压力管道存在变截面的情况时误差系数的影响。引水隧洞较短(特别当小井长度大于10%的隧洞长度)时，水锤压力计算中压力引水道长度应包含小井的长度，即此情况下小井底部的水锤压力不能忽略。
  • 摘要：针对水工钢筋混凝土结构配筋设计,从设计原理与基础、设计假定、计算方法、材料指标等方面,对中国《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)和美国EM1110-2-2104水工钢筋混凝土结构强度设计规范进行了对比分析研究.结果表明,美国规范对于承载力安全储备直接反映在强度折减系数φ值上,对脆性破坏类型的构件可以通过降低φ值来提高承载力储备;而中国规范对于延性和脆性不同破坏类型的构件则采用统一的结构系数和材料性能分项系数,不能直观反映构件的整体受力性能和承载力储备.此外,鉴于中美规范在荷载和荷载组合、折减系数、材料强度指标、计算方法、构造措施等方面存在着较大的差异,在采用两国规范进行设计分析时要注意各自参数的配套选用,不能混淆.
  • 摘要：采用混凝土衬砌或钢筋混凝土衬砌的高水头压力管道,围岩中有断层等软弱结构时,若处理不当,可能会导致隧洞渗水、漏水,严重时会引起隧洞结构破坏,甚至会危及到厂房或其他建筑的安全.因此,对于高水头不良地质洞段的处理应引起足够的重视,在确保工程安全运行的前提下,经充分的技术经济比较选择合适的处理方案.本文介绍了蒲石河抽水蓄能电站引水隧洞下平段断层处理采用局部钢衬方案的设计过程和最终效果,指出对于采用混凝土衬砌或钢筋混凝土衬砌的高水头隧洞，围岩中有断层等软弱结构时，宜选择局部钢衬方案。尽管一次性投资较其他方案略大，但它是解决内水外渗最有效的办法，能够保证运行后无后顾之忧。局部钢衬设计时外排水系统布置起来较为困难，因此外水压力可按可能最大外水考虑，采用加密加劲环、增加加劲环的高度和厚度等方式，提高其抗外水压力能力。
  • 摘要：董箐水电站压力钢管设计中,通过对压力钢管合理选材及正确选择结构设计原则,达到了既经济又安全的目的.采用恰当的回填混凝土设计、无盖重固结灌浆、顶部排水洞回填灌浆等方法,使高强钢压力钢管不开孔和少开孔,取得了较好的效果;多种措施相结合的排水系统,保证了压力钢管安全运行.采用垫层钢管取代波纹管伸缩节,具有良好的推广应用价值.
  • 摘要：本文利用ANSYS有限元软件对压力钢管支承环结构进行了三维有限元分析计算,在考虑支座滑块接触非线性的情况下,通过不同工况下支承环及其影响范围内压力钢管管壁的应力应变分析计算,完成了承载力极限状态设计验算,对支承环的结构型式与断面尺寸提出了优化建议.指出压力钢管及支承环各部件Von Mises应力除管壁局部点及支承环底部加强板个别极值点超出抗力限值外，其余均满足承载能力极限状态设计要求，并有较大安全裕度。对典型支承环结构分析，钢管位移均在变形正常范围内，支承环可较有效的限制钢管径向扩张。对整个压力钢管而言，在有垂直水流向力的参与下侧向变位较大。支承环底部加强板局部凸角部位应力较大，通过对该部位结构形态进行修圆处理后应力集中消减很快，建议该部位设计时作圆角处理，减小应力集中。
  • 摘要：沙沱水电站引水管道采用一机一管的供水方式,坝后背管采用预留浅槽方式,结构为钢衬钢筋混凝土联合承载型式.本文介绍坝后背管的结构计算、配筋形式、垫层管以及施工质量控制方面的内容.指出沙沱水电站1号机组靠近山体一侧布置，汛期外压较大，后期结合大坝抗滑体施工支洞环绕厂房和钢管下平段布置了一道防渗帷幕，并在防渗帷幕后设置排水孔最终将外水排入大坝排水廊道。电站机组2013年5月上网发电至今，钢管运行良好。需要注意的是坝后式厂房施工吊装设备往往会布置在下平段钢管的顶部，结合钢管和厂房的施工进度综合考虑施工期外荷载对钢管外压的影响并做好防护。若钢管后期施工，顶部有混凝土梁时应做好回填灌浆。
  • 摘要：加纳布维水电站主坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高108m,发电厂房为坝后式地面厂房,电站装机3台,单机容量13.33万kW,总装机容量40万kW.加纳布维水电站由中国电建总承包,其引水钢管采用坝后明钢管,是中国工程设计人员设计的首例大直径的坝后式明钢管.相对坝后背管,坝后明钢管有便于施工及造价低的优势.本文旨在总结、介绍加纳布维水电站压力钢管的设计,指出加纳布维水电站压力钢管斜直段采用明钢管设计，明钢管中心线位于坝坡坡面上，金属波纹管式伸缩节布置于斜直段顶部，采用支承环滑动支座支承，这样的设计在布维水电站大直径压力钢管的布置中成功应用，降低了布维水电站压力钢管的施工难度，缩短了工期，同时也减少大量混凝土及钢筋，取得很大的经济效益。
  • 摘要：回填管是水电工程领域一种新型的管道布置和结构型式,具有结构简单、施工方便和保护环境等优势,具有较大的发展潜力.但目前水电工程领域还未有针对该类管道的设计方法,本文借鉴美国、日本以及中国给水排水工程相关规范,以德尔西水电站回填管段为例,考虑管-土相互作用,对管道按回填管进行了设计.结果表明,相比于现有钢衬外包钢筋混凝土的方案,按回填管设计时,钢衬厚度增幅不大,却能节省钢筋混凝土材料和简化施工,具有较好的经济性,是可行的方案.但现有回填管设计规范主要针对给水排水工程,其管道布置、受力特征和相关设计参数与水电行业压力钢管存在较大的差别,有必要探讨形成一套适用于水电工程的回填管设计方法.经试算发现,采用《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)中回填管的设计理论,而相关钢材允许应力和荷载取值参照水电站压力钢管设计规范,可得到较合理的设计结果,该设计思路可为水电工程回填管设计提供参考.
  • 摘要：目前,圆形隧洞结构计算主要采用公式法、边值法及有限元方法,但计算方法不同,其计算结果相差较大,因此设计成果受计算方法影响较大,设计人员对计算方法的选择存在较大的困惑.本文对现有计算方法进行分析比较,并以实例说明各方法的优缺点,指出在公式法中，非均匀荷载(自重、满水重和山岩压力)是影响计算成果的主要因素，特别是计与不计侧向山岩压力的假定对计算成果起控制作用，和实际情况相差甚远。边值法和线弹性有限元法，计算理论及计算成果规律基本相似，量值相当，内水压力为主要荷载，总体来说，边值法较线弹性有限元计算成果大20%左右;但当考虑垂直山岩压力时，内层钢筋有增加趋势，外侧钢筋有减少趋势;当考虑侧向山岩压力时，内外压力有相互抵消的作用，计算配筋量有减小趋势(在边值法中，当荷载是有利作用时，其荷载分项系数为0，因此加不加侧向山岩压力，结果不变，实际是有抵消作用的);此两种方法由于没有考虑混凝土开裂，其衬砌变形相对较小，因此围岩承担荷载比例较实际情况偏小，计算配筋量偏大。综合法虽综合了公式法和边值法，但仍存在边值法计算非均匀荷载时，未考虑混凝土开裂的问题。
  • 摘要：本文借助于ANSYS软件,建立三维模型对某抽水蓄能电站竖井式进水口下弯段进行了不同工况的三维有限元分析,对混凝土衬砌的受力、配筋,以及裂缝开展情况等进行了分析.研究结果表明:正常运行时,进/出水口下弯段衬砌顶拱和底拱内侧拉应力较大,可能开裂,但是裂缝并未贯穿衬砌,钢筋应力也不大,裂缝宽度能满足规范要求;检修时,衬砌压应力为主,开裂可能性较小.
  • 摘要：锦屏二级引水隧洞横穿锦屏山,引水隧洞沿线众多的施工辅助通道在隧洞施工期发挥着至关重要的作用,但辅助通道后期的封堵施工又与隧洞的尾工处理存在较大干扰.如何妥善处理好众多辅助通道的封堵设计和施工,对锦屏二级电站早日投产发电和工程本身安全运行有着重要的意义.为此,锦屏二级引水隧洞施工辅助通道封堵施工过程中,结合现场实际情况,对封堵体结构型式进行了必要的优化、对封堵体的封堵工艺进行了适当调整,通过采取相应的工程处理措施,不但大大缓解了施工辅助通道封堵施工和现场施工间的干扰问题,也为早日实现引水隧洞充水发电奠定了坚实的基础.
  • 摘要：基于美国ASCENo.79压力钢管规范对GIBEⅢ水电站的一分三梁式钢岔管和生态流量贴边钢岔管按明管进行了体形设计和有限元分析,并将结果与国内压力钢管设计规范DL/T5141-2001《水电站压力钢管设计规范》和SL281-2003《水电站压力钢管设计规范》的设计结果进行了比较.结果表明:梁式岔管和贴边岔管由于体型复杂,加强构件较多,局部应力一般较大;由于ASCENo.79和SL281-2003中局部应力相应的允许应力明显高于DL/T5141-2001,因此按ASCENo.79和SL281-2003设计的管壁厚度一般不受局部应力控制;而按DL/T5141-2001设计的管壁厚度主要受局部应力控制,所需管壁厚度相对较大.考虑到加强梁附近的管壁局部应力分布范围小,且具有自限性、重分布性,特别是岔管外有围岩约束时,局部应力采用较高的允许值对结构的安全并不会造成太大影响,因此建议适当提高DL/T5141-2001中的局部应力允许值.
  • 摘要：琼中抽水蓄能电站采用一洞三机布置形式,高压岔管最小覆盖层厚度与最小主应力条件满足规范要求,施工开挖过程中的围岩稳定性较好,运行期衬砌除锐角区外整体裂缝宽度处于可控范围内,检修期间出现受压破坏可能性较小,具备采用钢筋混凝土衬砌的条件;随着衬砌厚度从0.8m增加1m、1.2m,回填灌浆作用下与检修期外水压力作用下的衬砌变形与压应力数值均逐渐减小,检修期间衬砌的承载比从58.51％增加为65.14％、67.20％;运行期衬砌混凝土大范围开裂,由钢筋与围岩联合承担内水压力,在保持配筋量不变时,随着衬砌厚度的增加,内层钢筋应力逐渐增大,外层钢筋应力逐渐减小,衬砌整体承载比从5.47％降低为5.39％、5.29％.
  • 摘要：南欧江六级水电站采用一洞三机布置形式.本文采用三维有限元数值分析方法,分别从钢筋混凝土岔管方案的施工开挖期围岩稳定性、运行期和检修期衬砌结构的安全性等方面进行了论述,同时对比分析了钢岔管方案的体型设计参数与结构受力分析,并针对铜岔管水压试验问题展开讨论.鉴于围岩地质条件不太好,初始地应力水平裕度不足,渗流可能危及边坡安全等原因,工程最后决定采用钢岔管方案,同时对取消水压试验的各种施工措施进行了论证.
  • 摘要：本次研究以仙居抽水蓄能工程引水钢岔管为依托进行研究.采用国产800MPa级钢板制作钢岔管模型进行材料和焊接制作工艺研究,模拟水压试验工况进行有限元计算分析;对宝钢产B780CF钢板材质进行化学成分检验、力学性能试验、焊接工艺评定,并完成岔管模型制作与焊缝探伤检验;通过水压试验对钢岔管模型进行打压,测试钢岔管应力分布,测定水压试验前后的残余应力,评价水压试验对降低残余应力的作用;通过水压爆破试验,测试钢岔管所能承载的最大压力,并分析钢岔管结构安全裕度.通过上述研究工作,充分论证了国产800MPa级高强钢作为水电工程中高压管道、高压岔管等结构材质的可行性.
  • 摘要：水电站月牙肋钢岔管具有受力条件好、水流平顺、水头损失小等优点,得到了广泛的应用,但月牙肋钢岔管体形复杂,给其优化设计带来很大的工作量,因此实现月牙肋钢岔管的快速设计以提高工作效率具有重要的现实意义.二次开发是软件用户化的重要手段,本文利用基于Automation API的CATIA二次开发技术,开发出了月牙肋钢岔管三维辅助设计系统,可以快速完成月牙肋钢岔管的体形设计、有限元网格剖分、管节展开计算等设计工作.运用该软件对国内某抽水蓄能电站工程钢岔管实例进行了设计与分析,结果表明该系统具有设计速度快、计算精度高、运行稳定、界面简洁美观等优点,具有较广阔的应用前景.
  • 摘要：针对水电站梁式钢岔管设计繁琐、工作量大、有限元计算前处理耗时长的缺点,利用CATIA二次开发工具VisualBasic6.0编写了梁式岔管的计算机辅助设计系统.该系统集成了梁式钢岔管在CATIA中快速建模、网格自动剖分和管节展开三大模块,并能生成包含节点、单元、材料等信息的ANSYS命令流,与有限元软件对接,为有限元计算提供完整的前处理信息.结合工程实例采用辅助设计系统进行了梁式岔管的设计,并与其他方法进行了对比,验证了设计系统的可靠性和稳定性,结果表明该系统具有设计速度快、精度较高等优点,具有较高的实用价值.
  • 摘要：为方便施工、排水通畅、有利运行,要求把岔管布置为平底.本文提出的平底等截面钢岔管,除满足平底布置外,从主管到岔管布置为接近等截面过渡,以期减小水头损失,改善结构应力.指出平底等截面钢岔管虽是一种新型岔管，但还处于设想探索阶段。它解决了平底和等截面问题，且管壳体型明确便于制作，然而其水力学条件、结构加固、抗外压能力、下部平底混凝土浇筑等问题都有待于进一步研究和解决。
  • 摘要：本文对波纹管伸缩节在水利水电工程中的应用场合、运行要求、应用历程等情况作了简要介绍;对目前已经在水利水电行业应用的几种典型结构进行了介绍和分析;对波纹管伸缩节应用中的几个问题进行了探讨;对水利水电行业波纹管伸缩节的应用前景作了展望.
  • 摘要：本文结合重大工程实例,对U形和Ω形两种波形的大口径高压膨胀节在波纹管设计、计算、加工过程等方面进行分析讨论,提出目前尚存在的主要问题及解决思路,并根据需要在实际应用中合理运用.指出在压力高、口径大的工况下，U形波纹管和Ω形波纹管在理论上都可以满足设计要求。其中，U形波纹管补偿能力强，疲劳寿命高，且设计和制造经验都很成熟，但是制造时受成型设备的限制，成型较困难，制造成本高，且多层薄壁不利于现场拼焊，不适于运输条件受限的地点。而Ω形波纹管在补偿能力和疲劳寿命方面不及U形波纹管，且设计过程和制造工艺还不够完善，但其承压能力好且制造方便，适合现场拼焊补焊，方便运输，制造成本低。两种波形各有其优缺点，在实际应用中可根据具体生产条件合理选取方案。
  • 摘要：蜗壳结构作为水电站厂房水下结构的重要组成部分,不仅要承受巨大的内水压力,还要承受上部机电设备和楼板等传来的各种荷载.蜗壳结构型式主要有垫层蜗壳、充水保压蜗壳、直埋式蜗壳(完全联合承载蜗壳)等三种型式,它们各有特点.本文以某水电站的蜗壳结构为研究对象,结合某水电站水头不高,工期紧的实际情况,取蜗壳进口段(包含一个完整固定导叶在内)的扇形区域作为基本有限元模型,考虑钢衬和混凝土间的滑动摩擦接触性质,从应力特性及混凝土承载比两方面对垫层蜗壳和直埋式蜗壳两种蜗壳型式进行了对比分析.根据分析结果,某水电站蜗壳采用垫层蜗壳结构型式可合理调整蜗壳各部分分担内水压力,显著降低腰线部位内外圈和设置垫层段混凝土内圈等薄弱部位的环向拉应力,并充分发挥钢蜗壳的承载作用.
  • 摘要：钢筋混凝土蜗壳结构复杂,在河床式厂房的水电站中应用较为广泛,由于其结构复杂,传统的平面框架结构计算方法存在一些不足,本文以一河床式水电站的钢筋混凝土蜗壳的三维结构分析为载体,分析了钢筋混凝土蜗壳设计中配筋问题.指出钢筋混凝土蜗壳结构复杂，采用一般的材料力学和结构力学方法简化结构受力分析存在一些不足之处，采用三维有限元分析能够较好的反映混凝土结构的受力情况。无论是三维线性分析还是非线性的计算分析，应力较大或损伤区域的位置一般在边墩与顶、底板衔接的直角区域以及蜗壳上部鼻端区，这些都是局部应力集中造成的，建议在流道直角处采用倒角同时布置同边墩竖直钢筋直径相同的斜筋以缓解局部应力集中。另外在机井上游侧内表面混凝土也出现一定的损伤，在结构配筋时也要着重注意。
  • 摘要：结合中国水电站蜗壳结构型式的发展近况,首先分别说明了:混凝土的损伤开裂;机墩结构不均匀上抬变形;座环受剪和流道结构受扭等三种蜗壳结构力学响应与内水压力作用之间的关系,并探讨了相应的控制原则.随后,通过分析蜗壳结构受力特性控制中的核心问题,即各子午断面的内水压力外传的独立控制问题,在考虑了技术可行性的基础上,提出了基于直埋垫层组合埋设技术实现蜗壳结构受力特性控制的初步设想.最后,结合蜗壳直埋—垫层组合埋设技术的研究发展现状,指出了:垫层对蜗壳内水压力外传模式的影响;垫层材料的非线性压缩—回弹特性;钢衬—混凝土间的接触状态等3个尚需研究的问题.本文提出的初步设想可以为实现更高层次的蜗壳结构受力特性的控制提供参考,促进当前蜗壳结构研究角度的转变.
  • 摘要：介绍了一种水电站压力钢管实用新型滑动支座,该支座主要从公路桥梁单向盆式滑动支座移植并加以改造而来,具有滑动摩擦系数小、支座承载力高、抗震性能好、适应钢管变形能力强、防尘防侧滑功能效果好以及使用寿命长的特点.该类型支座在伊朗鲁德巴水电站压力钢管中得到了良好应用,解决了大管径、大跨度、高地震区复杂地质条件下压力钢管支座的设计问题.
  • 摘要：向家坝水电站右岸地下厂房引水隧洞压力钢管直径最大为14.4m,截至目前系水电工程上钢管直径之最、具有制作技术含量、质量要求、施工安全高等特点.本文针对此压力钢管制作安装的工艺特点和安装技术优化进行分析,指出向家坝水电站引水隧洞超大直径压力钢管安装，通过施工方案的优化，最大限度地降低了安全风险，摆脱引水隧洞压力钢管安装与进水口土建施工的交叉约束，既解决了超大型钢管运输技术难题，又缩短了工程建设建设工期和施工成本的降低，达到工程均衡施工的目标，特别是由传统的钢管洞内组圆焊接、运输，改为把制作好的瓦片运到相对空间大、施工条件好的地下厂房安装间进行单节组圆焊接，然后再进行安装。这样很大程度上降低了安全风险、职工劳动强度，改善了作业环境，提高了引水隧洞超大直径压力钢管安装的机械化程度，必然对我国水电建设产生十分重要的影响。该工程的成功，给我国水电站引水压力钢管的制造和安装提供了一条新的途径。
  • 摘要：向家坝水电站右岸地下厂房设置四台800MW机组,四务引水隧洞压力钢管全部采用了B610CF高强钢制作.本文围绕这种低焊接裂纹敏感性钢的特点,介绍压力钢管制作、安装焊接过程中采取的焊接质量控制措施和合理的焊接工艺,包括焊接方法及设备的选用、焊缝坡口的设计及制备、焊接工作环境要求、定位焊接要求及控制变形的措施、预热和焊后处理、焊接工艺及焊接规范参数、焊后消应方法及工艺、质量检验方法及标准、缺陷返修等内容.通过总结B610CF高强钢焊接取得的成功经验,希望能为同类焊接结构件提供可借鉴的经验.
  • 摘要：本文介绍了已经建好的苏巴姑水电站超高水头1200m的工程规模,重点论述了水压试验焊接平板闷头的设计计算方法和结构形式,以及闷头材质为什么要选择低碳钢和低合金钢的原因.做水压试验时，若选取球形或椭球形闷头，施工单位要外协，从而使工期不受控，而选取平板类型闷头，施工单位不受外协厂的工期限制。但平板闷头相对于球形或椭球形闷头需要的钢材较多，焊接工作量相对较大。
  • 摘要：结合彭水水电站施工情况,介绍一下水电站引水压力钢管洞内瓦片组圆、焊接等施工的特殊性和优越性.通过彭水水电站引水压力钢管洞内施工关键技术的研究，丰富了我国在超大型压力钢管的制造安装经验。本论文得以推广应用，必将为今后同类型的超大直径压力钢管制造安装提供借鉴和技术参考。并且可以简化工地钢管厂的场地、减少起重设备和减小运输支洞开挖断面等，从而带来很大的经济效益。
  • 摘要：四川省某水电站为引水式水电站,采用联合供水方式,即一管两机.其设计水头为1175m,为亚洲第一高水头.本文着重介绍了该水电站引水压力钢管施工中,发现两起质量事故的情况.即钢管道部分炉批号母材冲击吸收能量低于标准值后的处理方式,水压试验时闷头崩裂后的原因分析.指出重要工序和重要部位应邀请外面专家予以论证后才能实施。用于钢管的钢板，应按炉批号继续抽检。每个炉批号的钢板用在哪些管节上，记录在案，便于发生母材质量问题有追溯性。防止每根管节均要进行检查，从而导致时间、成本的浪费。高压闷头应该采用锻造件或焊接件，材料必须有质量保证书或有资质的厂家产品合格证。当水柱高程差在100m左右的钢管段做水压试验时，应在钢管段上端顶部设置真空破坏阀。之所以在水压试验钢管段上端顶部设置真空破坏阀的目的，是防止误操作或下端突然漏水时，钢管段上端顶部的呼吸管未打开或来不及打开而使钢管上段没有即时得到空气补充而使管内水形成真空汽化导致蒸汽爆炸，从而防止酿成质量安全事故的发生。施工时严格按照制订的方案不折不扣的执行。技术和管理人员应具有科学的、认真的态度，不能犯经验主义。经验主义在这个工程不出事，也许在下一个工程就出事，一出事往往是大事故。

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