一種確定水電站地下埋藏式鋼管管壁厚度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種確定水電站地下埋藏式鋼管管壁厚度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國建設(shè)的許多大型水電站和抽水蓄能電站中，地下埋藏式鋼管是主要的引水 管道結(jié)構(gòu)形式。在"安全第一"和"資產(chǎn)全壽命周期管理"總體最優(yōu)的思想指導(dǎo)下，地下埋 藏式鋼管廣泛應(yīng)用于不同水頭水電站的地下輸水系統(tǒng)中，尤其常見于高水頭抽水蓄能電站 的引水系統(tǒng)。由于事關(guān)整個(gè)工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，如何確定好地下埋藏式鋼管的管壁厚 度是設(shè)計(jì)人員十分關(guān)屯、的問題。
[0003] 地下埋藏式鋼管的埋藏結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0004] 圖1中恒溫區(qū)是指圍巖溫度穩(wěn)定，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)受力的區(qū)域；熱影響區(qū)包括圍巖 完整區(qū)、圍巖破碎區(qū)及襯擱區(qū)域，各區(qū)域會(huì)因溫度變化而引起變形，從而影響結(jié)構(gòu)受力?？?縫隙值S2為鋼管、圍巖因溫度變化所產(chǎn)生的縫隙與施工作業(yè)中產(chǎn)生的縫隙之和，具體體現(xiàn) 為鋼管與襯擱之間的縫隙521、襯擱與圍巖之間的縫隙522。在地下埋藏式鋼管的管壁厚度 確定過程中，襯擱僅作為傳力媒介考慮，不承受相應(yīng)荷載，因此對(duì)于磚石襯擱、片石混凝± 襯擱、鋼筋混凝±襯擱，其基本的計(jì)算原理均適用，區(qū)別僅在于縫隙值的取值不同。
[0005]目前，設(shè)計(jì)人員對(duì)于地下埋藏式鋼管的管壁厚度確定方法均基于厚壁圓筒變形相 容原理，即將鋼管、襯擱、圍巖作為一壁厚無限大的圓筒進(jìn)行分析，并認(rèn)為鋼管、襯擱、圍巖 的變形是連續(xù)的，不發(fā)生某些部位的相互分離或侵入，滿足彈性力學(xué)變形相容方程。
[0006] 根據(jù)《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范化/T5141-2001》，地下埋藏式鋼管的管壁厚度確 定方法如下：
[0007] 1)進(jìn)行圍巖覆蓋厚度條件（一）的判別
[000引 Hr> 化
[0009] 當(dāng)圍巖厚度滿足該條件時(shí)，此時(shí)才可將鋼管、襯擱、圍巖作為一無限大的厚壁圓筒 進(jìn)行考慮；該條件是利用厚壁圓筒變形相容原理確定鋼管管壁厚度的必要條件。
[0010] 當(dāng)圍巖厚度不滿足該條件時(shí)，則不能利用厚壁圓筒變形相容原理確定鋼管管壁厚 度，此時(shí)鋼管管壁厚度計(jì)算式為t= ^，0。按明管取值。
[0011] 2)進(jìn)行縫隙條件的判別，
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種確定水電站地下埋藏式鋼管管壁厚度的方法， 當(dāng)Hr〈6r時(shí)，所述鋼管管壁厚度為
其中σ κ按明管取值； 當(dāng)Hr多6ι且
，所述鋼管管壁厚度為
其中σ κ按埋管取值； 其特征在于，當(dāng)Hr多6ι且
吋，所述鋼管管壁厚度為
其中當(dāng) Kn> K J寸，取
ρ 9= γ rHrC〇sa (l+rutan2a)，當(dāng) Kc^KcJ寸，取 上述公式中，Hr為垂直于鋼管管軸的最小覆蓋圍巖厚度，r為鋼管內(nèi)徑，p為內(nèi)水壓力， &為圍巖分擔(dān)的最大內(nèi)水壓力，σ ^為鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力限值，Es2為平面應(yīng)變問題的鋼材 彈性模量，δ2為鋼管、襯砌、圍巖間總縫隙值，r 5為襯砌內(nèi)徑，Ktl為圍巖單位抗力系數(shù)，Ktle 為圍巖單位抗力系數(shù)臨界值，圍巖重度較小值，a為鋼管管軸與水平面夾角，η ^3圍 巖側(cè)向壓力系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定水電站地下埋藏式鋼管管壁厚度的方法，當(dāng)Hr<6r時(shí)，所述鋼管管壁厚度為其中σR按明管取值；當(dāng)Hr≥6r且時(shí)，所述鋼管管壁厚度為其中σR按埋管取值；當(dāng)Hr≥6r且時(shí)，所述鋼管管壁厚度為其中當(dāng)K0≥K0c時(shí)，取p2＝γrHrcosα(1+ηrtan2α)，當(dāng)K0<K0c時(shí)，取跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明綜合考慮了圍巖實(shí)際分擔(dān)內(nèi)水壓力的能力和行業(yè)規(guī)范，全面地體現(xiàn)了圍巖分擔(dān)內(nèi)水壓力的能力，從而設(shè)計(jì)出滿足要求的鋼管。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104866723
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510274723
【發(fā)明人】康歡, 李建平, 邱樹先, 劉昌桂, 趙路
【申請(qǐng)人】中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日