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[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

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技术详细介绍

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。
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。

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