[00860985]三峡水电站钢衬钢筋混凝土引水压力管道仿真结构模型试验研究

三峡水利枢纽水电站厂房采用坝后式，左厂房布置14台机组，右厂房布置12台机组，采用一机一管的引水方式，共26条压力管道，管径达12.4m，是国内直径最大的钢衬钢筋压力管道。三峡水电站压力管道承受内水压力，不计水锤压力为1.1564MPa，HD值达1730m(含水击压力)。若采用常规设计方法并选用中国常用钢材，将造成钢板过厚，带来卷板和焊接方面的困难。三峡水电站压力管道的另一大特点是，引水管道坝段宽25m，大约为管径的2倍。这样管道外围混凝土厚度较薄，给管道的平面布置带来困难。为此，课题组结合半整体三维仿真结构模型，研究了过去都没有很好解决的问题。取得了以下的研究成果：(1)三峡引水压力管道内径12.4m，HD值1730m<'2>，为当今世界最大。课题组提出了新的整体模型试验的模型加载、荷载传递、止水设计及模型制作方法，均获得成功，模型中设置了芯管，使试验难度大大减少，获得潘家铮院士的肯定。(2)试验中发现管道轴向拉应力比较大，找出了管道环向裂缝的原因；获得了管道上弯段与坝体连接部位的应力集中数据，为合理解决该部位设计提供依据。(3)通过试验提出了大型弯管的结构应力和裂缝开展情况，并提出了管道曲率半径对管道承载力影响的表达式，可供类似工程压力管道的弯管段设计参考。研究成果已经直接应用于三峡工程，对其它大直径压力管道设计和建设都有指导意义，产生极大的经济效益和社会效益。直径大于10m的压力管道研究较少，通过该大型仿真模型试验研究，为补充、修订中国的压力管道规范，扩大使用范围提供了依据，为国内外水电站提供了一种可靠而又经济的投资途径。到目前为止，已完成委托单位所提出的要求。试验成果已用于三峡水电站，今后的任务，积极推广应用研究成果，同时收集三峡压力管道运行中监测数据，包括应力、裂缝等，与试验成果进行对比分析，使试验成果上升为理论，再指导以后的实践，以推进这方面的研究和提高。