积石峡水电站压力管道设计与分析

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1、水力发电第37卷第11期2011年11月积眉峡水电玷压力管道设计与分析张曼曼，石广斌，王红，费秉宏(中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安710065)摘要：积石峡水电站压力管道为钢衬钢筋混凝土管，直接敷设在地基上，钢管直径11．5m，最大内水压力1．05MPa。采用平面有限元按分载法进行压力管道钢衬及其外包混凝土结构承载能力计算，基于有限元分析结果，取消了压力管道伸缩节，而采用伸缩管，节约了工程投资，方便了施工和运行管理，其设计经验和理念可供同类工程借鉴。关键词：压力管道；伸缩管；有限元分析；积石峡水电站DesignandAn

2、alysisonPenstocksofJishixiaHydropowerStationZhangManman，ShiGuangbin，WangHong，WangBinghong(HydroChinaXibeiEngineeringCorporation，Xi'an710065，Shaanxi，China)Abstract：ThepenstockofJishixiaHydropowerStationissteelpipeencasingbyreinforcedconcreteanddirectlylayingonfoundation．

3、Thediameterofsteelpipeis11．5mandthemaximuminternalwaterpressureis1．05MPa．Thebearingcapacityofpenstockstructureiscalculatedwithplanefiniteelementmethodaccordingtotheload—distributedmethod．Basedonfiniteelementanalysisresults，theexpansionjointofpenstockiscancelledandreplac

4、edwithcompensatingpipe．Thedesigncansaveinvestment，makeconstruction，operationandmanagementmoreconvenient，andalsobeasreferenceforsimilarprojects．KeyWords：penstock；compensatingpipe；FEManalysis；JishixiaHydropowerStation中强分类号：TV222；TV672．2(244)文献标识码：A文章编号：0559—9342(2011)l1-0

5、036-04地基上的管道．钢管直径11．5m，外包2m厚混凝1工程概况土，混凝土标号C25。3条钢管呈放射状布置，长积石峡水电站枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸度分别为252．90、250．01in和248．23in，其材质为表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、Q345c。左岸引水发电系统、坝后厂房组成。工程规模为二钢管由上平段、上弯段、斜坡段、下弯段、下等大(2)型，大坝为1级建筑物，泄水建筑物、引平段组成，斜管段坡度为1：1．9，管道基础宽18．5in，水系统及厂房为2级建筑物。厚1in。上、下弯管转弯半径为36lIl，弯管

6、均为电站进水口为坝前塔式进水口左邻溢洪道，间弯管。上平段掩埋在面板堆石坝t}I，下弯段及下右侧为拦河大坝。共设3个进水口。由右起依次为平段管道之间回填砂砾石，形成厂区交通平台。压1、2、3号进水口。力管道布置见图l。电站厂房布置在大坝下游坝脚压力管道单机引用流量576．2ms，流速5．55m／s，处，为坝后引水式地面厂房。正常蓄水位包括水击压力在内的作用水头105IT／，根据DIZr5141—2o01《水电站压力钢管设计水头与管道直径乘积(HD)值达1207．5In，属于规范》附录D初步确定压力管道的钢衬厚度和外包大型钢管。钢管道基础

7、位于K之紫红色砾岩夹薄层混凝土的配筋．并按_[程类比确定外包混凝土的结或条带状中细砂岩中，基础大部分位于微风化岩体，构厚度，依据数值分析结果．配置混凝土结构钢筋。部分位于弱风化岩体，总体属Ⅱ～Ⅲ级岩体，整体稳图2为压力管道斜坡段断面。定性较好。收稿日期：201l一08—232压力管道布置与结构设计作者简介：张曼曼(1963)，女，河南南阳人，教授级高工，硕压力钢管采用一机一管的布置，为直接敷设在i‘．主要从事水工设计工作．圜WtaerfJfJrVo1．3711LJ，口11蒯]队置．豆，寸：T^1_J，J＼如^卫／JE兰J里．15(f习

8、’a平面图1压力管道布置(单位：m)一结构强度分析．典型断面的位置见图3。表1引水管道基本参数霉桩要~默／M压Pamm尉注：钢衬厚度已除去2mm锈蚀。图2压力管道斜坡段断面(单位：cm)3压力管道结构分析3．1数值分析基