新型組合套管式地下埋管的研究.pdf

1、隨著大中型水電站和抽水蓄能電站的興建，高HD值 (高水頭大直徑)的地下埋藏式壓力鋼管的應用日益增多。對于這種高HD值的地下埋管，傳統(tǒng)設計理念與設計方法已不能適應其運行期的高抗拉與檢修期的高抗壓的苛刻要求。針對這一問題，本文提出了一種新型組合套管式地下埋管，這種新型管型可以充分發(fā)揮鋼管的抗拉作用和混凝土的抗壓作用以滿足高HD值埋管的特殊要求。 本文針對這種新型管型的工作機理與受力條件，主要研究了以下幾個方面：(1)在內(nèi)水壓力作用下

2、，本文運用厚壁圓筒理論推導了內(nèi)、外層鋼管和圍巖三者聯(lián)合承載的解析公式，并在解析公式中考慮了諸多影響荷載分配的因素；(2)由于解析方法難以考慮圍巖塑性、圍巖中初始應力以及開挖后的二次應力對壓力管道承受內(nèi)水壓力的影響，且對非圓型洞室不適用，而有限元方法可以方便考慮并解決解析方法中存在問題，但在有限元方法中要考慮各層之間只有1~2mm的初始縫隙較為復雜，本文吸取解析和有限元兩種方法的優(yōu)點，結合新型組合套管式地下埋管的實際承載過程，又提出一種半

3、解析有限元方法對這種新型管型進行精細分析；(3)新型組合套管式地下埋管主要利用混凝土管來承擔外壓，本文運用厚壁圓筒理論推導出混凝土管的彈塑性極限外壓，在此基礎上又分析了組合套管承受外壓的性能；(4)本文分別采用解析方法與半解析有限元方法對各種HD值情況做系統(tǒng)而精細的對比分析，在此基礎上提出了新型組合套管式地下埋管的設計原則；(5)最后通過兩個典型的工程算例對比分析了新型組合套管和傳統(tǒng)埋管的適用范圍，分析顯示：當內(nèi)、外水水頭都很大，特別是