某电站压力明管强度复核盘算分析

1、某电站压力明管强度复核盘算 分析        摘要：简要    分析    了采纳 结构    力学法盘算 一般压力明管的根基法子    和思路，并对某电站压力明管的强度进行了复核盘算 ，同时用锅炉公式进行对比 。并对钢管进人孔、伸缩节的结构    受力特性提出了重点强度复核部位及盘算 法子  &

2、#160; 。 要害 词：压力明管 局部应力 膜应力 水锤压力  1工程概况某电站枢纽工程由水库大坝、引水系统    、发电厂房及升压站等组成。大坝为浆砌块石双曲拱坝，坝址以上集雨面积2，最大库容万3，是一座以发电为主的小（）型水库电站。引水系统    总长约，其中隧洞总长，开挖直径，压力明钢管总长，内径，管壁厚度从钢管进口的逐渐变厚至。发电厂房由主、副厂房两部分组成，主厂房面积，副厂房面积，内安装两台水轮发电机组。为了增加发电效益，抉择 将原坝体加高，增加电站正常发电静水头至，比原增加约。同时

3、，封堵隧洞末端调压室，使得水锤压力又有所增加。由于工程扩建加上调压室的封闭，压力钢管的实际荷载产生 了变更 ，需要    进行强度复核以验算钢管承载能力    能否满足工程安全运行的请求 。2用结构    力学法复核压力明管强度的内容2设计荷载的断定 作用在压力明管上的荷载按作用力方向可分为径向荷载、垂直管轴向荷载、平行管轴向荷载。其中径向荷载有内水压力、水锤压力（内水压力设计值和水锤压力设计值合称内水总压力设计值）；垂直管轴向荷载有钢管自重和管内水重分力；平行管轴向荷载有伸

4、缩节端部的内水压力、弯管上的内水压力及离心力、渐缩管上的内水压力、钢管结构    自重分力、关闭阀门及闷头上的力、温度作用力等。盘算 出各种荷载标准    值后乘以相应的荷载分项系数即为设计荷载值。除水锤压力外，其它荷载均可直接求得，因此就管道内的水锤压力盘算 法子    进行简要    分析    。（）水锤波传播速度的断定 。水锤波的传播速度与管壁材料   

5、60;、厚度、管径以及水的弹性模量等有关。其传播速度可表现 为：式中：w水的体积弹性模量，取2；、分辨    表现 水的容重、管道半径；管道的抗力系数。    根据    以上公式可以求出不同介质中的水锤传播速度，则在管道中的平均波速m=aiLi/L。式中：i、分辨    表现 同种管道长度、串联后管道总长。（）水锤情势 的断定 。水锤的产生    情势 有直接水锤和间接水锤。间接水锤是指当阀门关闭历程 收

6、场 前，水库异号反射回的降压波已达到 阀门外，即s2L，这种水锤称为间接水锤。经盘算 ，间接水锤为第一相。    （）水锤盘算 。第一相水锤可以按以下公式进行盘算 ：根据    上述公式盘算 出，则水锤压力设计值为式中为荷载分项系数。若产生    的水锤为末相水锤（极限水锤），则按下式盘算 水锤增加值：式中字母意义同上。2直管段盘算 断面及应力组合（）盘算 部位的选择。根据    明钢管的受力特性，盘算 钢管直管段应力时，应选取个根基盘算 部位：

7、即跨中（断面）；支承环旁管壁膜应力区边沿 （断面）；加颈环及其旁管壁（断面）；支承环及其旁管壁（断面）。如图所示：（）应力组合。跨中断    面应力组合有1、x1、x2，环向应力轴向应力由两部分组成，一部分由轴向力引起的轴向应力，另一部分由管重和管中水重的法向力引起的轴向应力cos。上式中：均匀内压包孕静水压力和水锤压力；水管半径；管壁盘算 厚度；盘算 水头；、分辨    表现 管轴线倾角、环向任意点与管顶半径的夹角；作用在钢管上所有的轴向力的总和；管重和管中水重作用下的继续空心梁弯矩，以管底受拉为正。支承环旁管壁

8、膜应力区边沿 ，断面应力组合有1、x1、x2、x，其盘算 式；其环向应力、轴向应力盘算 式同上。式中：管重和水重法向分力作用下的继续梁剪力。加劲环及其旁管壁断面应力组合有2、x、其轴向应力增加一项局部轴向应力其余方向应力同上。式中：加劲环净截面面积与有效截面面积的比值。支承环及其旁管壁，断面应力组合有2、，其中管壁应的盘算 均同，附加应力3。式中：R支承环横截面上的轴力；支承环有效截面积；R支承环横截面上的弯矩；R支承环有效截面对重心轴的断面矩。2进人孔与伸缩节校核部位选择及应力（）进人孔。为便于钢管的安装、检修，一般需在进口和出口部位设置进人孔，进人孔的钢板厚度一般与左近直管管壁厚度雷同 或

9、略厚。因此，在复核强度时，可只复核进人孔盖板周围的螺栓抗拉强度是否满足请求 。其盘算 法子    如下：受力盘算 ：作用于螺栓上的力有内水压力、水锤压力1和橡皮止水环安装压力2。    式中：内压；人孔盖板内缘直径：人孔盖板外缘直径；压强比，安装压力与0的比值，取。螺栓应力盘算 ：    式中：螺栓个数；每个螺栓盘算 面积。（）伸缩节。由于伸缩节为单套管伸缩节，盘算 时选取相对单薄 的压环进行强度复核，作用在压环根部的力近似地可表现 为式中：1、2分辨   

10、0;表现 压环法兰螺母内边沿 、外边沿 直径。盘算 出作用力后，按偏心受压公式：（式中：、分辨    表现 的弯矩、压环抗弯截面模量），即可求得压环内外缘应力。2强度判别法子    根据    强度理论有最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大剪应力理论、形状转变 比能理论及莫尔强度理论等。在复核压力钢管管壁应力时采纳 第四强度理论即形状转变 比能理论并按平面问题盘算 ，其表达式为：   式中：0、d分辨    表现

11、 结构    首要 性系数、设计状态 系数、结构    系数；表现 钢管材料    的强度设计值。在复核进人孔、伸缩节部位的强度时可采纳 第一强度理论即最大拉应力理论。其表达式为：1；为材料    的容许 拉应力jx，jx为极限拉应力，为安全系数。        3采纳 锅炉公式复核管壁厚度采纳 锅炉公式估算管壁厚度时，只考虑  

12、0; 明管仅受内水总压力的作用，即内水总压力与管壁的环向拉力相平衡，建立    平衡方程。根据    平衡条件，由内水总压力引起的管壁环向拉力为（式中内水总压力，明管直径），则管壁环向拉应力为。根据    钢管应力应小于材料    容许 应力的条件，即管壁厚度估算值。考虑    焊缝的强度降低    ，容许 应力应乘的焊缝系数，当为单面焊时取，双面

13、焊时取。此外，考虑    锈蚀、磨损及钢板厚度误差，管壁厚度应至少比盘算 值厚，即按上述锅炉公式复核压力明管的厚度时，当明管管壁实际厚度实计时，则觉得 明管强度满足请求 。4结语（）按上述结构    力学法子    对某电站压力明管进行了直管管壁、进人孔、单套管伸缩节强度复核盘算 。创造镇墩间直管管壁支承环及加颈环局部最大应力均大于跨中断    面应力，这阐明 在受力根基一致的前提下，由于支承环和加颈环处管壁变形受到束缚 产生    了较大的局部应力，且部分支墩处的支承环处管壁应力，需要    加大管壁厚度以满足强度请求 。同时按锅炉公式（）对上述支承环处管壁进行厚度校核，可知管壁厚度仍满足请求 ，而其它部位当按强度复核满足时，管壁厚度也满足请求 。因此，在进行一般钢管盘算 时对于明管的局部结构    应采纳 结构