地下埋藏式岔管非線性分析與加固措施研究.pdf

1、目前水電站規(guī)模越來越大，地下埋藏式鋼岔管越來越多的被應(yīng)用在大中型水電站項(xiàng)目中。對(duì)于高水頭、大直徑的地下埋藏式壓力鋼管的HD值已經(jīng)超過鋼管規(guī)范值，而且規(guī)范中限制鋼管在彈性范圍內(nèi)工作，視圍巖為彈性體，這不能真實(shí)反映鋼材和圍巖的實(shí)際承載能力。因而不能滿足現(xiàn)代水電站項(xiàng)目的需要。 由于埋藏式鋼岔管結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)中一般按明岔管進(jìn)行，但是這種方法沒有反映出鋼岔管與圍巖的真實(shí)應(yīng)力，也無法體現(xiàn)圍巖的承載能力。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和有

2、限元理論的不斷完善，許多優(yōu)秀的計(jì)算軟件越來越廣泛的應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)與分析中，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程問題的有效工具。 本論文以ANSYS和FLAC<'3D>為平臺(tái)，對(duì)某大型水電站埋藏式鋼岔管進(jìn)行了多種方案的計(jì)算分析。為了盡可能準(zhǔn)確的反映結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，作者分別對(duì)混凝土襯砌和圍巖的線彈性和彈塑性材料不同考慮時(shí)，岔管應(yīng)力狀態(tài)及荷載分配的影響進(jìn)行了分析。并且考慮了由于開挖造成的一次應(yīng)力場(chǎng)和襯砌形成的二次應(yīng)力場(chǎng)的影響作用。對(duì)于鋼襯、混凝土襯砌

3、和圍巖，作者選取了不同的單元形式和材料進(jìn)行了計(jì)算分析。 由于地下埋藏式岔管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，岔襠區(qū)域應(yīng)力高度集中，為了降低岔襠區(qū)域應(yīng)力、加固岔管，作者提出了三種加固方法：增加鋼襯厚度、鋼襯鋼筋混凝土襯砌新型式和設(shè)置預(yù)應(yīng)力支撐，并對(duì)這三種方案進(jìn)行了計(jì)算分析，從適用性和經(jīng)濟(jì)性上進(jìn)行了比較。加厚鋼襯和鋼襯鋼筋混凝土襯砌新型式都能有效地達(dá)到降低岔管應(yīng)力集中的效果，然而這兩種方案會(huì)增加工程造價(jià)、加大施工難度，影響工期。布置預(yù)應(yīng)力支撐體系同樣能