复习水电站1(DOC)(3)

（1）改善了受力条件：轴心受拉， 受力均匀，材料能充分发挥作用。

（2）改善了水流条件：倒锥管，A 点转角小，水流平顺，过水断面大， 水头损失小，但在非设计工况，水流 条件仍较差。

（3）改善了制作条件，取消u梁，尺寸减小，制作方便。

适合：中、低水头电站 4．球型岔管

型式：由球壳、补强板、导流板组成 球壳：主要承担内水压力、约束力

补强板：主要承担球壳的作用力及内水压力 导流板：设有平压孔，不受力，主要起导流作用。

特点：受力条件好，容易布置，但结构复杂 适用：高水头电站

5．无梁岔管

无梁岔是在球岔基础上改进和发展起来的。 型式：由球壳、锥壳和柱壳组成的空间壳体结构 特点：省去了加强结构，结构连续 光滑，受力条件好，但分岔处断面急 剧增大，水流易产生涡流，制造复杂。

适用：高水头埋管

6．隔壁岔管

型式：由扩散段、隔壁段、变形段组成

特点：为完整的封闭壳体，除隔壁外，无其他加强结构。 应用较少。

小结：贴边→三梁→月牙→球岔→无梁 受力：从差→好； 承载：从小→大 结构：从简→复杂；技术：从易→难 造价：从小→大

二、比较三梁岔和月牙肋的受力特点 1．三梁岔

① 垂直荷载Ｖ使Ｕ梁产业弯应力，是不利荷载 Ｖ大→弯应力大→抗弯戴面大→浪费材料 ② 改进措施

＊ 采用⊥型－中性轴外移－惯性矩加大→弯应力减小→省材 ＊ U梁内嵌－跨度减小－弯应力减小－轴心受拉→改为月牙肋 2、月牙肋的工作特点

（1）肋板轴心受拉，应力均匀，能充分发挥材料作用 （2）肋板内嵌，岔管尺寸小，减少开挖，有利发挥围岩作用 （3）水力损失小，但偏离设计工艺，肋板阻力增加

（4）岔管外壁转折处，有应力集中，需在（Ｄ处）增加贴边

8-8 地下埋管 一、埋管的工作原理

结构特征：由钢衬、回填砼、围岩组成的多层结构 工作原理：钢衬受内力变形，密实 缝隙后与砼接触，通过砼将内水压传 给围岩，使围岩产生径向变形形成围 岩抗力，以此保持与内水压力平衡。 二、埋管的影响因素 讨论：

（1）已知钢衬允许应力Φ[σ]，则按下式确定厚度δ

pr0r0?\'???100k0(?) ?[?]?[?]Es\'k * 当Δ=0时， 0越大，δ越小；

r0* 当，k\'0越大，δ越大，说明缝隙过大，此时围岩已?????ES?不起作用，上述公式不适用。

（2）弹性抗力k0对钢衬厚度和应力有较大影响 （3）减小缝隙措施 接触灌浆——减小施工缝， 固结灌浆——减小岩体蠕变 控制施工温度——减小冷缩缝

三、外压失稳的原因和机理

１． 外压失稳的外因——外荷载 （1）地下水——外压失稳的主要荷载 措施：采取排水措施，减小渗透水压 （2）灌浆压力——钢衬和砼之间的接触灌浆 措施：控制灌浆压力，即密实又不失稳 （3）流态砼压力——浇筑时的临时压力 措施：控制浇 灌高度h 2．外压失稳的内因——材料性能

钢材：抗拉性能好，但抗弯刚度底，易受压失稳 砼： 抗压性能好，但抗拉性能差，易受拉开裂

机理：钢衬在外压作用下，临界平衡状态遭到破坏，使钢材产生过大变形，造成弯矩过大使钢衬局部纤维应力达到屈服，丧失承载能力。

埋管失稳特点：埋管受围岩约束，失稳曲波增多，抗外压失稳能力增大，但机理复杂，因缝隙难定，失稳时的形状也难定。 四、防止钢衬外压失稳的措施

１． 结构措施——从结构本身提高抗外压能力 （1）提高σs，δ，但很不经济

（2）加刚性环和锚环，增加曲波数，提高Pcr值 2．工程措施——提高外部环境 （1）设排水孔，降低地下水

（2）固结灌浆，减小各向异性影响，提高承载能力 3．施工措施——减少人为影响因素

（1）保证开挖质量，减少超挖，保持围岩的完整性 （2）保证钢管制造质量，减少应力集中

（3）保证砼浇筑质量，减少初始缝隙和流态砼影响 （4）做好各种灌浆，防止过压失稳 顶拱回填灌浆——减小顶拱形成的空洞 岩石与砼接触灌浆——减小砼冷缩缝隙 钢衬与砼接触灌浆——减小砼冷缩缝隙

岩石固结灌浆——提高岩石承载能力，防止局部失稳

五 地下埋管的改进途径 （一） 问题

设计理论不完善，存在以下问题： 1 初始缝隙值人为假定。

2 按内水分担围岩荷载，理论化设计，不能充分发挥围岩作用。 实际情况围岩承担能力很大，设计偏于保守。 3 假定围岩各向同性，不能反应实际。

实际情况围岩各向异性，节理裂隙发育，导致衬砌受力不均。 4 设计理论假定钢衬、围岩在弹性范围工作（取?S?0.67?Z屈服强度），不能充分发挥钢材作用。

5 当K0较小，HD很大时，钢衬厚度很大，钢衬和围岩不能完全联合受力。

6 设计理论要求灌浆，减小初始缝隙?0，施工代价高，技术难道大，很难达到设计要求。

（二）、改进措施

1 提高钢衬材料性能和承载能力

a）采用高强钢，提高[?]，可以减小衬砌厚度?。

?小，钢衬砌容易变形，能充分发挥围岩抗力作用。

?，减小焊接难度，保证施

成本较高，施工时热处理难度高。 b）采用双层钢管，减小衬砌厚度

工质量，提高抗外压能力。

c）采用箍管，产生予应力，减小衬砌厚度?，提高抗外压能力。 d）采用柔性钢衬，增加变形，钢衬防水，围岩承担内水压力。

总之，减小

?，增加钢衬变形，充分发挥围岩作用。

2 改进设计理论

a）采用弹塑性理论设计，提高钢材使用平台，增加钢衬变形，

发挥围岩作用。 b）采用予应力设计理论： 硬岩：高压灌浆 软岩：予应力张拉管道

c）采用不衬砌或钢筋混凝土衬砌结构。 没有抗外压问题，设计简单 d）采用明管设计。

对于软岩采用明钢管，受力明确、可靠。

§8-9 砼坝体压力管道

坝内管：穿过坝体的压力管道

特点：穿过坝体，管道应力与坝体结构密切相联 类型：主要按布置和受力特点分 一、按布置方式分为三类：

１． 坝内埋管——管道全部埋在坝体内(三峡)

２． 坝上游面管道——管道的大部分位于上游坝面坝体外 ３． 坝下游面管道——进口小部分穿过坝，大部分位于坝下游

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