基于ANSYS的钢衬钢筋混凝土压力管道优化设计
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第 ３ ２卷
第 ５ 期
三 峡 大学 学 报 （ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｉ ａ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ． Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｆＣｈ ｎ ｒ ｅ Ｇｏ ｇ ｓＵｎ ｖ （ ｔ ｒ ｌ ｉｎ ｅ ） Ｓ
Ｖ ｏ１３２ Ｎ Ｏ ． ．５
０ｃ ． Ｏ１ ｔ２ ０
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｏ ｒ ｄｕ ｅｍａ ｅ ｉｌｃ ｓ ｍｐｔｏ ａ ｄ ｔ ａ ｕ ｅｕｔｌｚ ｔｏｎ ｓ ｒ ｎｇ ｈ，ｏ ｔｍａ ｅ ｉ ｏ ｔ ｅ—ｉ ｅ ｓｒ ｃ ｅ ｃ ｔ ｒａ ｏｎ ｕ ｉｎ ｎ Ｏ ｍ ｋｅ ｓ ｒ ｉｉａ ｉ ｔ ｅ ｔ ｐ ｉ ｌｄ ｓｇｎ ｆ ｒｓ ｅ ｌｌｎ ｄ ｃ ｃ ｅ ｅ ｐｅ ｔ ｃ ｓ ｉ ｅ ｅ ｏｎ ｒ ｔ ｎｓ ｏ ｋ ｓｎｅ ｄ ｄ．Ｆｉｓ ｒ ｔ，ｔ ｃ ｏ ｉ ｉ ｅ ｄ ａ ｔ ｒｉ ｔ ｒ ｎｅ ｙ ｂｏ ｌ ｒｆ ｍｕｌ ｈｅ ｅ ｏｎ ｍ ｃ ｐ ｐ ｉ ｍｅ ｅ ｓｄｅ ｅ ｍｉ ｄ ｂ ｉｅ ｏｒ ａ；ａ ｄ ｗｉｈ ｔ ｎ ｔ ｈｅ
水从 水 库前 池 或 调压 室 中 的水 在有 压 条件 下 引入 水 轮机 或其它 设 备 ， 以满 足 发 电供 水 要 求 ， 按结 构 特 征 和受 力 特点 分 ， 力 管道 可 分为 压力 钢 管 （ 括露 天 压 包 钢管 、 箍管 、 双层管 、 层管 ） 地下理 管 ， 内埋 管 ， 多 ， 坝 钢 衬钢 筋混凝 土 压 力 管 道 ， 衬一 钢 预应 力 混凝 土 压 力 管 道比 ． ］ 钢衬钢 筋混凝 土压 力管道 优化 设计 的前 提 是最 大程 度地提 高材料 的利 用率 ， 主要包 括确 定外 包混 凝 土 的最小厚 度 、 管道 的经 济 直径 、 衬 的最佳 壁 厚 及 钢
水 电 站 压 力 管 道 是 水 电 站 建 筑 物 的 重 要 组 成 部 分 之 一 ， 用 于 各 种 水 电 站 和 抽 水 蓄 能 电 站 『 ． 将 应 】它 ］
分析 ， 管道外 包 混凝 土 厚 度 一 般 不 大＿ ， 针 对 ３个 方 ５／～ Ｏ 故 ９ 面 ， 是经济 直径 的确定 ， 一 二是 钢衬 壁厚 的优 化 ， 三是
ｈ ｌ ｆＡＮＳ ｅｐ ｏ ＹＳ，ｔ ｅ ｏ ｔｍａ ｌ ｓ ｉ ｍｏ ｅ ｏ ｔ ｅ—ｉ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｐ ｎ ｔ ｃ ｓ ｉ ｉｆ ｒ ｎ ｙ ｒ ｕ ｉ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓｉ ｈ ｐ ｉ ｌ ａ ｔｃ ｅ ｄ ｌ ｆｓ ｅ ｌ ｎ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｅ ｓ ｏ ｋ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔｈ ｄ ａ ｌ ｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ｌ ｃ
工 程实例进 行 比较 ， 证该 工程设 计的合理 性和 经济性． 验
关键 词 ： 力 管道 ； 钢衬钢 筋混凝 土 ； 有 限元优化技 术 ； ＡＮＳ 压 ＹＳ 中 图分类号 ： Ｖ７ ２ ４ Ｔ ３ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ２９ ８ ２ １ ）５０ ４ — ３ １ ７ —４ Ｘ（０ ０ ０ —０ ２０
Ｓ ｗｅ ａ ａ ｇｅ ｎ ，Ｒｉｈ ｏ ２７ ８ ０， Ｃｈｉ ｅ ｒ ｇｅ Ｍ ｎａ ｍｅ ｔ ｚａ ６ ０ ｎａ；３． Ｃｏ ｔｕｃ ｉ ｎ Ｍ ａ ｇ ｍｅ ｔ ｎｄ Ｔｒ ｄ ｎ Ｃｅ ｒ Ｒｉ ｈ ｏ， ｎｓ ｒ ｔｏ ｎａ ｅ ｎ ａ ａ ｉ ｇ ｎｔ ｅ ｚａ Ｒｉｈａ ６ ０ ｚ ｏ ２７ ８ ０，Ｃｈ ｎ ｉ ａ）
（ ． Ｃｏｌｇ ｆＥｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｏｃ ａ ｉ． ｏ ｉａ Ｑｉｇ ａ ， Ｑｉ ｄ ｏ ２ ６ ０ ，Ｃｈ ｎ ； ２ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｂ ｎ １ ｌ ｅ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｅ ｎ Ｕｎ ｖ ｆＣｈ ｎ ｎ ｄ ｏ ｅ ｎ ｎ ａ ６ ０ ３ ｉａ ． ｎ ｔｔ ｄ ｆＵｒ ａ
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摘要 ： 钢衬 钢筋 混凝 土 压力管 道 的优 化设计 实 际上是 如何 充分 发挥 钢材 强度 以达到 即节 省钢 耗 又 增 加 收益的 目的． 先采用 锅 炉公 式拟定 经济 直径 ， 后借 助 Ａ ＹＳ有 限元 优化 技 术 ， 用 ＡＮ— 首 然 ＮＳ 利 Ｓ Ｓ优 化工具 箱 的零 阶方法 ， 计在 不 同水压 下 钢衬 钢 筋压 力 管道 的最 优 弹性 模 型 ， 通过 与某 Ｙ 设 并
ｔｏｎ ｄ ｓｇ ａ ｔ ｉ ｈｅ ｆ ａ ｉ ｅ ｓ ｕ ｉ ｎ ｅ ｆｃ ｅ ｌ ． ｉ ｅ ｉ ｎ ｃ ｎ ｏｂ ａ ｎ ｔ ｅ ｓｂｌ ｏｌ ｔｏ ｆｉｉｎｔｙ
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２１ ０ ０年 １ Ｏ月
基于 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ的钢 衬钢 筋 混 凝 土压 力管道 优 化 设计
陈振 华
交 易 中心 ，山 东 日照 ２ ６ ０ ） ７ ８ ０
赵 红 红。
（ ．中国海洋 大学 ，山 东 青 岛 ２ ６ ０ ； ． 日照 市城 市排 水管理 处 ，山 东 日照 ２ ６ ０ ； ． 日照 市建设 市场 １ ６０ ３ ２ ７８０ ３
第 ５ 期
三 峡 大学 学 报 （ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｉ ａ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ． Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｆＣｈ ｎ ｒ ｅ Ｇｏ ｇ ｓＵｎ ｖ （ ｔ ｒ ｌ ｉｎ ｅ ） Ｓ
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水从 水 库前 池 或 调压 室 中 的水 在有 压 条件 下 引入 水 轮机 或其它 设 备 ， 以满 足 发 电供 水 要 求 ， 按结 构 特 征 和受 力 特点 分 ， 力 管道 可 分为 压力 钢 管 （ 括露 天 压 包 钢管 、 箍管 、 双层管 、 层管 ） 地下理 管 ， 内埋 管 ， 多 ， 坝 钢 衬钢 筋混凝 土 压 力 管 道 ， 衬一 钢 预应 力 混凝 土 压 力 管 道比 ． ］ 钢衬钢 筋混凝 土压 力管道 优化 设计 的前 提 是最 大程 度地提 高材料 的利 用率 ， 主要包 括确 定外 包混 凝 土 的最小厚 度 、 管道 的经 济 直径 、 衬 的最佳 壁 厚 及 钢
水 电 站 压 力 管 道 是 水 电 站 建 筑 物 的 重 要 组 成 部 分 之 一 ， 用 于 各 种 水 电 站 和 抽 水 蓄 能 电 站 『 ． 将 应 】它 ］
分析 ， 管道外 包 混凝 土 厚 度 一 般 不 大＿ ， 针 对 ３个 方 ５／～ Ｏ 故 ９ 面 ， 是经济 直径 的确定 ， 一 二是 钢衬 壁厚 的优 化 ， 三是
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工 程实例进 行 比较 ， 证该 工程设 计的合理 性和 经济性． 验
关键 词 ： 力 管道 ； 钢衬钢 筋混凝 土 ； 有 限元优化技 术 ； ＡＮＳ 压 ＹＳ 中 图分类号 ： Ｖ７ ２ ４ Ｔ ３ ． 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ２９ ８ ２ １ ）５０ ４ — ３ １ ７ —４ Ｘ（０ ０ ０ —０ ２０
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摘要 ： 钢衬 钢筋 混凝 土 压力管 道 的优 化设计 实 际上是 如何 充分 发挥 钢材 强度 以达到 即节 省钢 耗 又 增 加 收益的 目的． 先采用 锅 炉公 式拟定 经济 直径 ， 后借 助 Ａ ＹＳ有 限元 优化 技 术 ， 用 ＡＮ— 首 然 ＮＳ 利 Ｓ Ｓ优 化工具 箱 的零 阶方法 ， 计在 不 同水压 下 钢衬 钢 筋压 力 管道 的最 优 弹性 模 型 ， 通过 与某 Ｙ 设 并
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２１ ０ ０年 １ Ｏ月
基于 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ的钢 衬钢 筋 混 凝 土压 力管道 优 化 设计
陈振 华
交 易 中心 ，山 东 日照 ２ ６ ０ ） ７ ８ ０
赵 红 红。
（ ．中国海洋 大学 ，山 东 青 岛 ２ ６ ０ ； ． 日照 市城 市排 水管理 处 ，山 东 日照 ２ ６ ０ ； ． 日照 市建设 市场 １ ６０ ３ ２ ７８０ ３