11.水电站压力管道(三).ppt

1、水电站，2007年7月，浙江水专业国家精品程水电站，例题，某电站明钢管，在3号镇墩和4号镇墩之间跨8个修订，采用侧支撑转腿。 采用脚间距8.4m、管路轴线倾斜角45、钢管内径1.9m、16Mn钢，屈服强度34 .3350kPa。 3号镇脚以下2m设有套筒式伸缩节，填料沿钢管轴线方向长度为0.20m。 伸缩节截面含水击升压的设置修正水头为106. 63m。 最下面的横断面最大静水头123.08m，水击压力36.92m。 修正安全系数后的外压力为196.2kPa。 要求在正常运行状况(1)和放空状况下对最下位的跨度进行结构分析，制作主要的结构尺寸。浙江水专国家精品程水电站、浙江水专国家精品程水电站

2、，一、初定管壁厚由内水压力初步推定管壁厚，膜应力区容许应力下降20%，故考虑到=0.80.5534350=1550锈蚀等，管壁结构的厚度最初定为=14mm。 可以验证该厚度满足稳定要求的光面管壁的最小厚度。 如果不设置浙江水专国家精品程水电站、二、校正补强环的设置条件及沥青补强环，临界外压力Pcr为： PCR=2es (/d0)3=22.06108 (0. 012/1.9 )3=103。 浙江水专国家精品程水电站，浙江水专国家精品程水电站，三、钢管受力分析1 .径向力的修正算法为中断面p=-H=-9.81160=1569.6kPa 2.法向力的修正算法(1)每米钢管重qs。 初始推定支承环、伸

3、缩节等附属零件的重量约为钢管自身重量的10%，钢材容积重量s=76.5kN/m3，钢管平均直径d=1.9010.014=1.914(m )，QS=1. 13.141.9140.01476.5=7.1kn /。 每米的长管内水重qwqw=r2=3.14(1.9/)的浙江水专国家精品程水电站，3 .轴力的修正(1)钢管自重的轴向分力a1a1=qsl sin=7.1(68.4-2 ) sin 45=243.0 kn (2)伸缩节端部内水压力a 伸缩节内套筒外径D1和内径D2分别为1.928m和1.9m，如果该截面设置水位106.63m，则a5=(d 12-d 22 ) h/4=3. 14 (1. 9

4、282-1.92 )9. 812，如果取填充剂和管壁的摩擦系数f1=0.3，则a6=0. 92 如果取合并5根脚，将脚和管壁的摩擦系数f2设为0.1，则a7=f2(qsqw ) lcos=0. 15 (7. 127.8 )8.4cos 45=103.6 kn以上的轴向力对经过修正的跨度的截面都是压力，因此总轴向力为(1)环应力1。 1=pr/=1569.60.956/0.012=125044.8 kpa (2)轴向应力x。 轴向力所产生的轴向应力x1和法向力所产生的轴向应力x2分别为x1=-a/2 r=814.9/(23.140.9560.012 )=-11305.4 kpa，是浙江水专业国家

5、精品课程水电站。 m=0. 04167 qn lcos=0. 04167207.38.4=72.6 kn.MX2=-72.6/(3. 140.95620.012 )=-的数值。 横断面x=0时，等效应力为：=(x2- x )1/2=132262.1 (kpa )=0. 900.55343350=169958.3 (kpa )的浙江水专业国家精品路线水电站，2，支撑环旁膜应力区的边缘断面正常运行状况修正点为=180断面的横断中断面的水头与该断面的修正水头近似。 (1)环应力1。 1=pr/(1- r/hcos )=1569.60.956/0.012 (1-0. 956/160 cos 45 )=

6、125573.1 (kpa )x1=-A/2r=-11305.4kPa x2=M/r2其中m=-0.08333 qn lcos=-0.0833207.38.4=-145.1 kn 由于x2=m/r2=-145.1/(3. 140.95620.012 )=-4211.3 (kpa )，x=x1x2=-11330浙江水专业国家精品课程水力发电站，3、支承环及其横管壁(1)构成了支承环的截面形状制作的支承环的截面如下图所示。 浙江水专业国家精品程水电站l=0. 78 (r )1/2=0. 78 (0. 9560.012 )0.5=0. 083544 (m ) l=2la=20.083544.012=

7、0管壁包含等效长度的圆环截面积： f=f2l=0. 00255 从钢管重心轴到钢管内壁的距离： l0=l2/2ah (h/2 )0. 0120.1 (0. 012.10.012/2 )/0.004549=0. 050318 (m )，浙江水专业国家精品课程水力发电站。 从支承环的有效截面重心轴到钢管中心的距离： R=r0 L0=0.95 0.05=1.0(m )相对于支承环的有效截面的重心轴的惯性力矩JR是表示支承环的相对刚性的残奥计：=(f-a)/f=(0.002544 (2) 由内水压引起的环应力2 :使用横断面算出水头2=pr/(1- )=1569.60.956/0.012 (1-0.

8、527588 )=59058.2 (kpa )2)是由支承环横断面上的轴向力NR引起的2 K2=cos/，浙江水专国精分别为=0、90、180，校正最大弯矩点截面(如果采用侧支撑，则最大弯矩点为=614120和1181840 )。 qn cos=207.30 kn b1=r/r-b/r=0. 956/1.0-0.04=0. 916，浙江水专业国家精品课程水电站，3 )支承环横截面上的弯矩MR引起的环方向应力4同样进行了列表修正。 修正点分别选择管内壁、外壁、环外壁这3处，其ZR为管内壁： ZR1=L0=0.05m管外壁： ZR2=L0-=0.05-0.012=0.038m环外壁： Zr3。 浙

9、江水专国家精品程水电站，4 )剪应力r和x无视(3)轴向应力x 1) x1=-11305.4kPa 2) x2，x2修订表，浙江水专国家精品程水电站，3) x3 kPa管内壁取正值，管外壁取负值。 4 )无视剪应力x。 (4)强度检查各修正点的=2 3 4，管壁内外缘修正点的x=x1 x2 x3，环外壁x=0不列入表中。 列表应类似于下一页的表格。 浙江水专国家精品程水电站，等效应力校正表(kPa )，浙江水专国家精品程水电站，最大等效应力值发生在=1181840，max=180343.4 kpa=0. 90.85343350=262650，抗外压稳定分析1，管壁抗浙江水专国家精品程水电站，2、支承环的耐外压稳定分析=803.