沐若水电站压力钢管设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
径分 别 为 ４ ． ２ ｉ ｎ和 ３ ． ４ ｍ， 支管末 端 与机 组球 阀相 连 。
图１ 压力钢管沿管轴线纵剖面图（ 尺寸单位 ： ｍｉ ｌ １ ）
引水洞 钢管 沿线 穿 过砂 岩 段 、 泥 岩 段 及砂 岩 与 页
岩互层 段 ３种 岩组 （ 部 分 断层 破 碎 带 ） 。钢 管 设 计 外 水压力 水头 为 ８ ４ ． ７—２ ４ ６ ｍ， 内水 压力 水 头 为 ７ ９ ． ３～
文献 标 志 码 ：Ａ 中图 法 分 类 号 ： Ｔ Ｖ ７ ４ ３ ． ４ １
１wenku.baidu.com 引水压力钢管设计概况
马来 西亚沐 若水 电站 共安 装 ４台机组 ， 由两条 引 水隧 洞经 岔管分 别 向这 ４台机组 引水 。两条 引水 隧洞 在平 面上 采取 相互 平行 的布置 形式 ， 由进 口渐 变段 、 上 平段 （ 坡比 １ ． ４ ６ ５ ％） ． 、 调 压井、 上弯段 、 竖井段 、 下 弯 段、 下 平段 （ 坡比７ ％、 １ ３ ％） 、 渐 变段 、 岔管 段 、 支 管段 等组 成 。水 库 正 常 蓄水 位 为 ５ ４ ０ ． ０ ｍ， 机 组 安 装 高 程
为 ２ １ ８ ． ０ ｍ； 正 常工 况 下最 大 设 计静 水 头 ３ ２ ２ ． ０ Ｉ ｎ ， 末 端 最大 内压 水头 为 ４ ２ ９ ． ０ ｍ（ 含水锤 ） 。上平段 隧洞 直
管设 计 ， 临近厂房段按 明管设计 ， 钢管锈蚀 裕量为 ２ Ｉ Ｔ ｌ ｍ。按《 水 电站 压力钢 管 设计 规 范》 （ Ｓ Ｌ ２ ８ １—２ ０ ０ ３ ） ，
第４ ４卷 第 ８期
２ ０ １ ３年 ４月
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４４， Ｎｏ ． ８ Ａｐ ｒ ．， ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８— ０ ０ ４ ０— ０ ４
４ ２ ９ ． ０ ｍ。设计 时 ， 首先对 不 同管段 钢管按 内压 确定 钢
管厚 度 ， 再 按相 应 管段 外 水 压力 复 核 钢 管 稳定 性 。对
两 条压 力 钢 管 的长 度 分 别 约 为 １ ３ ４ ０ ， １ ３ ８ ０ ｍ， 采 用
０ ７ Ｍｎ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ Ｒ的高强钢 和 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ钢 分 段 卷制 而 成 ， 压 力 钢管 布置示 意见 图 １ 。
安全 系数 取 值 ： 光 面管为 ２ ． ０ ； 加 劲 环 式 钢 管 管 壁 为 １ ． ８ ； 加 劲环 式钢管 的加 劲环 为 １ ． ８ 。
径为 ８ ． ０ ｍ， 在调 压井 前 经渐 变段 后 管 径变 为 ７ ． ０ ｍ。 调 压井 岔管 为外 加强 的三梁岔 管 ， 颈管 直径 ７ ． ０ ｍ， 两
管 垂 直相接 ， 为 大 管径 三 梁 岔 管 。经 上 弯段 、 竖井段、
下弯 段 （ 直径 ６ ． ２ ｍ） 至 下 平 段 后 管 径渐 变 为 ５ ． ７ ｉ ｎ 。 下平 段月 牙肋 岔管采 用对 称 Ｙ形 月 牙 肋 的结 构 形式 ， 主管 管 径 ５ ． ５ ｍ， 最大设计水 头 ４ ２ ９ ｍ， Ｐ Ｄ 值 为 ２ ３ ５ ９ ． ５ Ｉ ｎ ， 属于大（ 一） 型工 程 。岔 管后 接 支管 段 ， 管
沐 若 水 电站 压 力钢 管设 计
王 永 权， 李 月伟 ， 李 德
（ 长 江 勘 测 规 划 设 计 研 究有 限责 任 公 司 枢 纽 设 计 处 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
摘要 ： 马 来 西亚 沐 若 水 电站 引水 发 电 系统 的 压 力 钢 管 设 计 水 头 高 ， 抗外压稳定性要求高 ， 设 计 难 度 大 。 阐述 了
钢管设计原则 ， 即 由 内水 压 力 确 定 管 壁 厚 ， 用抗 外压 稳 定 进 行 复 核 ， 通过 设 置加 劲环 和 增 加 管壁 厚 度 来加 固局 部 不 满 足 规 范要 求 的 管 段 。 用 三 维 有 限 元 方 法 计 算 了调 压 井岔 管 、 月 牙 岔 管 和 支段 钢 管在 设 计 运 行 工 况和 水 压 试 验 工 况下 的应 力和 变形 。计 算 结 果 表 明 ， 钢管应力、 变形 值 均 满足 设 计 规 范要 求 。 关 键 词： 压 力钢 管 ；岔 管 ； 有 限元 分 析 ； 沐 若 水 电站
Ｑ ３ ４ ５ Ｒ材 质 钢 管 按 埋 管 设 计 时 其 允 许 应 力 设 计 值
［ ］＝ ２ １ ７ ． ８ ＭＰ ａ ； ０ ７ Ｍｎ Ｃ ｒ Ｍ ｏ Ｖ Ｒ材 质钢 管按 埋管 设计
时， 其 允许应 力 设 计值 ［ Ｉ Ｔ ＂ ］ ＝２ ８ ６ ． １ ＭＰ ａ 。外 压 稳 定
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ３—１ ０
间距不 小于 １ ０ ０ ０ ｍｍ， 高度 不大 于 ２ ５ ０ ｍ ｍ， 加劲 环 材
料 与该 段管 壁材 料相 同。钢 管管壁 在 内水压 力荷 载下 的应力 计算 依据 第 四强 度理 论 。
作者简介 ： 王永权 ， 男， 高级 工程 师， 主要 从事水工金 属结构设计 工作 。Ｅ—ｍ ａ ｉ １ ： ｗ ａ ｎ ｇ ｙ ０ ｎ ｇ ｑ ｕ ａ ｎ ＠ｃ ｊ ｗ ｓ ｊ ｙ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ａ
于外压控 制管 壁厚 度 的管 段 ， 采 用 增设 加劲 环 和 增 加
管壁 厚度 等方 法提 高钢管 抗外压 能力 ， 考 虑钢 管制造 、
安 装及 围岩开 挖 、 混 凝 土 回填 、 灌浆 等 因素 ， 取 加 劲 环
２ 钢 管 设 计 原 则
沐若水 电站 压力 钢 管 结 构按 埋 管 设 计 ， 岔 管 按 明
图１ 压力钢管沿管轴线纵剖面图（ 尺寸单位 ： ｍｉ ｌ １ ）
引水洞 钢管 沿线 穿 过砂 岩 段 、 泥 岩 段 及砂 岩 与 页
岩互层 段 ３种 岩组 （ 部 分 断层 破 碎 带 ） 。钢 管 设 计 外 水压力 水头 为 ８ ４ ． ７—２ ４ ６ ｍ， 内水 压力 水 头 为 ７ ９ ． ３～
文献 标 志 码 ：Ａ 中图 法 分 类 号 ： Ｔ Ｖ ７ ４ ３ ． ４ １
１wenku.baidu.com 引水压力钢管设计概况
马来 西亚沐 若水 电站 共安 装 ４台机组 ， 由两条 引 水隧 洞经 岔管分 别 向这 ４台机组 引水 。两条 引水 隧洞 在平 面上 采取 相互 平行 的布置 形式 ， 由进 口渐 变段 、 上 平段 （ 坡比 １ ． ４ ６ ５ ％） ． 、 调 压井、 上弯段 、 竖井段 、 下 弯 段、 下 平段 （ 坡比７ ％、 １ ３ ％） 、 渐 变段 、 岔管 段 、 支 管段 等组 成 。水 库 正 常 蓄水 位 为 ５ ４ ０ ． ０ ｍ， 机 组 安 装 高 程
为 ２ １ ８ ． ０ ｍ； 正 常工 况 下最 大 设 计静 水 头 ３ ２ ２ ． ０ Ｉ ｎ ， 末 端 最大 内压 水头 为 ４ ２ ９ ． ０ ｍ（ 含水锤 ） 。上平段 隧洞 直
管设 计 ， 临近厂房段按 明管设计 ， 钢管锈蚀 裕量为 ２ Ｉ Ｔ ｌ ｍ。按《 水 电站 压力钢 管 设计 规 范》 （ Ｓ Ｌ ２ ８ １—２ ０ ０ ３ ） ，
第４ ４卷 第 ８期
２ ０ １ ３年 ４月
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４４， Ｎｏ ． ８ Ａｐ ｒ ．， ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８— ０ ０ ４ ０— ０ ４
４ ２ ９ ． ０ ｍ。设计 时 ， 首先对 不 同管段 钢管按 内压 确定 钢
管厚 度 ， 再 按相 应 管段 外 水 压力 复 核 钢 管 稳定 性 。对
两 条压 力 钢 管 的长 度 分 别 约 为 １ ３ ４ ０ ， １ ３ ８ ０ ｍ， 采 用
０ ７ Ｍｎ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｖ Ｒ的高强钢 和 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ钢 分 段 卷制 而 成 ， 压 力 钢管 布置示 意见 图 １ 。
安全 系数 取 值 ： 光 面管为 ２ ． ０ ； 加 劲 环 式 钢 管 管 壁 为 １ ． ８ ； 加 劲环 式钢管 的加 劲环 为 １ ． ８ 。
径为 ８ ． ０ ｍ， 在调 压井 前 经渐 变段 后 管 径变 为 ７ ． ０ ｍ。 调 压井 岔管 为外 加强 的三梁岔 管 ， 颈管 直径 ７ ． ０ ｍ， 两
管 垂 直相接 ， 为 大 管径 三 梁 岔 管 。经 上 弯段 、 竖井段、
下弯 段 （ 直径 ６ ． ２ ｍ） 至 下 平 段 后 管 径渐 变 为 ５ ． ７ ｉ ｎ 。 下平 段月 牙肋 岔管采 用对 称 Ｙ形 月 牙 肋 的结 构 形式 ， 主管 管 径 ５ ． ５ ｍ， 最大设计水 头 ４ ２ ９ ｍ， Ｐ Ｄ 值 为 ２ ３ ５ ９ ． ５ Ｉ ｎ ， 属于大（ 一） 型工 程 。岔 管后 接 支管 段 ， 管
沐 若 水 电站 压 力钢 管设 计
王 永 权， 李 月伟 ， 李 德
（ 长 江 勘 测 规 划 设 计 研 究有 限责 任 公 司 枢 纽 设 计 处 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
摘要 ： 马 来 西亚 沐 若 水 电站 引水 发 电 系统 的 压 力 钢 管 设 计 水 头 高 ， 抗外压稳定性要求高 ， 设 计 难 度 大 。 阐述 了
钢管设计原则 ， 即 由 内水 压 力 确 定 管 壁 厚 ， 用抗 外压 稳 定 进 行 复 核 ， 通过 设 置加 劲环 和 增 加 管壁 厚 度 来加 固局 部 不 满 足 规 范要 求 的 管 段 。 用 三 维 有 限 元 方 法 计 算 了调 压 井岔 管 、 月 牙 岔 管 和 支段 钢 管在 设 计 运 行 工 况和 水 压 试 验 工 况下 的应 力和 变形 。计 算 结 果 表 明 ， 钢管应力、 变形 值 均 满足 设 计 规 范要 求 。 关 键 词： 压 力钢 管 ；岔 管 ； 有 限元 分 析 ； 沐 若 水 电站
Ｑ ３ ４ ５ Ｒ材 质 钢 管 按 埋 管 设 计 时 其 允 许 应 力 设 计 值
［ ］＝ ２ １ ７ ． ８ ＭＰ ａ ； ０ ７ Ｍｎ Ｃ ｒ Ｍ ｏ Ｖ Ｒ材 质钢 管按 埋管 设计
时， 其 允许应 力 设 计值 ［ Ｉ Ｔ ＂ ］ ＝２ ８ ６ ． １ ＭＰ ａ 。外 压 稳 定
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ３—１ ０
间距不 小于 １ ０ ０ ０ ｍｍ， 高度 不大 于 ２ ５ ０ ｍ ｍ， 加劲 环 材
料 与该 段管 壁材 料相 同。钢 管管壁 在 内水压 力荷 载下 的应力 计算 依据 第 四强 度理 论 。
作者简介 ： 王永权 ， 男， 高级 工程 师， 主要 从事水工金 属结构设计 工作 。Ｅ—ｍ ａ ｉ １ ： ｗ ａ ｎ ｇ ｙ ０ ｎ ｇ ｑ ｕ ａ ｎ ＠ｃ ｊ ｗ ｓ ｊ ｙ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ａ
于外压控 制管 壁厚 度 的管 段 ， 采 用 增设 加劲 环 和 增 加
管壁 厚度 等方 法提 高钢管 抗外压 能力 ， 考 虑钢 管制造 、
安 装及 围岩开 挖 、 混 凝 土 回填 、 灌浆 等 因素 ， 取 加 劲 环
２ 钢 管 设 计 原 则
沐若水 电站 压力 钢 管 结 构按 埋 管 设 计 ， 岔 管 按 明