盖下坝水电站月牙肋钢岔管设计

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1、规划东北水利水电2015年第l0期【文章编号]1002-0624(2015)10-0008-03盖下坝水电站月牙肋钢岔管设计范永，张建辉，刘文斌，宋立民(中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021)【摘要】盖下坝水电站非对称月牙肋钢岔管规模较大，是工程设计的关键。岔管体形和钢材厚度优化设计采用三雏有限元方法计算，对钢岔管应力变形进行了深入研究。计算与实际运行成果表明：岔管设计体形良好，结构安全。【关键词】盖下坝水电站；月牙肋钢岔管；三雏有限元计算；重庆市【中图分类号】Tv74[文献标识码】B1工程简介别为1．467m2和10641"12．2，规模位居同类型工程前列。盖下坝

2、水电站位于重庆市云阳县和奉节县境2)布置新颖，根据据引水隧洞和发电厂房布内的长江一级支流长滩河中上游河段，距下游长置，受地形地质条件所限，1号，2号钢岔管均采用江入口处的故陵镇约45km，距云阳县城约9O非对称“Y”型布置形式，其主，支管的布置突破了km。该工程是以发电为主，为当地旅游资源开发，梳齿形布置，采用正向分流的布置型式。其水头损水产养殖等提供了有利条件。水库正常蓄水位失和管壳，肋板的受力特性均与对称布置的同类392m，死水位352m，水库总库容3．54x10rn3。电型岔管有所不同。站装机容量为132MW。枢纽工程由混凝土双曲拱坝及左岸引水发电3钢岔管的体形设计系统组成，混

3、凝土双曲拱坝最大坝高160I"12．。引水考虑到岔管临近厂房，结合地质条件，岔管按系统布置在长滩河左岸山体内，由进水口，引水隧明管设计，根据规范推荐公式及有关构造要求初洞，调压井及压力管道组成，引水隧洞内径5．6m，步拟定岔管体形尺寸和管壁厚度。然后对岔管初总长约7．0km，调压井为阻抗式，压力钢管内径拟体形进行三维有限元应力变形计算分析．确定岔5．0m，在岔管前缩小为4．5m，各个支管内径2．3管体形参数和材质等。m，主管经1号岔管和2号岔管与支管相接，岔管3．1岔管体形初步拟定采用卜型月牙肋钢岔管。根据规范要求，通过相似工程类比，初拟岔管2钢岔管的布置体形设计各参数如下：初拟1号

4、岔管分岔角(图1中管节5，9轴线经技术经济比较，工程1号，2号钢岔管均采的夹角)为84~，斜支管(9，10，11，12)轴线与水平用内加强月牙肋岔管，其中1号岔管主管内径4．5线的夹角为60~，管壁厚34in．tn。岔管为4—4—4布m．支管内径分别为3．5m和2．3m，最大公切球置(即主管，直支管，斜支管各用4个管节过渡)，内径5．642m；2号岔管主管内径3．5m，支管内径岔管平面结构布置如图1所示。均为2．3m，最大公切球内径4．094m，与类似工程初拟2号岔管分岔角(管节4，7轴线的夹角)相比．此工程钢岔管具有如下技术特点：为60~，管节6，9轴线的夹角为60~，管壁厚度为1

5、)规模大，工程1号，2号钢岔管运行期设计36nlnl。因管径较1号岔管小，初步确定采用3—内水压力为2．6MPa(含水击压力)，岔管PD值分3—3布置，即主管，直支管，斜支管各用3个管节·8·2015年第lO期东北水利水电3．2．3岔管的应力计算采用SDFEA程序计算岔管的应力，按照以下思路进行结构优化调整。1)调整岔管各管节锥顶角和公切球半径：岔管相邻管节母线的转折角大小直接影响到相邻管节连接部位的应力集中程度，而调整各管节锥顶角可以改变这些转折角的大小，从而改变各管节连接部位的应力集中程度，这是改善岔管应力分布图11号岔冒初拟结构平面图最为有效的方式。调整公切球半径是为了使相邻注

6、：岔管各个管节用数字编号表示，分别是主管侧管节母线的长度均匀化，并满足管节最小长度要1。2，3，4，直支管侧5，6。7，8，斜支管侧9，10。11，12。管壳应求，这对管壁应力也有影响，一般增大公切球半径力控制点选择各个管节母线的转折部位，用字母表示，分别会增大管壁应力，反之则减小管壁应力。通过各管为A，B，C，D，E，F，G，H，，，．，，K，P，0点。中心分叉处为0点。节锥顶角和公切球半径的调整可以得到应力分布过渡。相对均匀的结构。3．2岔管的三维有限元计算2)调整管壁厚度：调整管壁厚度的目的是为采用SDFEA程序计算，该程序基于正交曲线了获得满足材料允许应力要求的管壁厚度，以及

7、坐标系下的有限元理论开发，其等参曲壳单元描如果选用不同的钢材其所对应的管壁厚度。述管壳不同于通用程序的板壳单元，是国内最早3)调整肋板厚度和肋宽比：调整肋板厚度和的专用于工程中板壳组合结构的有限元分析程序肋宽比是为了获得在一定的肋宽比下满足材料允之一。许应力的肋板厚度，以及如果选用不同的钢材其3．2．1计算边界条件所对应的肋板厚度。为减少边界约束对钢岔管主体部分的影响，3．3岔管的体形参数主直管和支直管长度分别取该处钢管半径的两倍经方案比较计算，最终确定工