浅谈龙开口水电站坝后背管结构分析及取消伸缩节研究

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1、华北水利水电学院硕士学位论文龙开口水电站坝后背管结构分析及取消伸缩节研究姓名：刘振强申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：白新理20070501摘要水电站坝后钢衬钢筋混凝土压力管道是一种新的结构形式。它与传统坝内管道相比，在管道布置和结构形式上有其独特优点。因此，坝后背管被越来越多地应用到大型水电站中。但是，随着钢衬钢筋混凝土压力管道的广泛应用，有一些问题逐渐暴露出来。①进水口钢衬与混凝土剥离，使钢衬发生几何大变形而破坏；②坝后背管与坝体之间的相互作用，使得坝后背管发生破坏；③厂坝问压力钢管伸缩节的设置和养护所引起的费用的增加，引起取消伸缩节的研究问题。本文针对这三方砸问题进

2、行了研究。为使计算结果具有对比性和实际意义，本文结合中国水电顾问集团公司华东勘测设计研究院委托项目“金沙江龙开口水电站进水口及坝后背管应力计算研究”，利用数值仿真技术进行了以下研究：1、针对进水口渐变段钢衬结构计算问题，讨论了进水口渐变段钢衬结构的计算条件及计算工况，进行了进水口渐变段钢衬结构的应力及应变分析计算。研究了钢衬与混凝土间的联结强度及钢衬结构的刚度条件，防止钢衬与混凝土剥离致使钢衬发生屈曲变形，并对渐变段钢衬结构设计的刚度准则提出了建议。2、对钢衬钢筋混凝土结构进行弹塑性分析，开展了混凝士与钢衬的全面接触、两者共同承受内水压力，以及混凝土进入弹性一塑性一混凝土开裂等发

3、展过程的研究，给出了混凝土表面裂缝出现的规律。研究了钢衬钢筋混凝土压力钢管结构在内水压力的作用下应力分布状态，外包混凝土的开裂荷载和受力特征，给出了各种构件的应力变化规律。3、开展了采用垫层钢管代替伸缩节的可行性研究。首先研究了伸缩节对厂坝问得到位移补偿的意义及采用垫层钢管代替伸缩节的设计理论，并对垫层钢管结构设计准则提出了建议。最后，在以上研究的基础上，总结归纳本文得出的结论，分析课题成果的应用前景，以期为水电站坝后钢衬钢筋混凝土压力管道的设计工作提供有意义的参考和指导．关键词：压力管道，坝后背管，进水口渐变段，伸缩节，垫层钢管，有限元，应力，变形，摘要Thesteelline

4、dreinforcedconcretepenstocksisakindofnewstructurewhichisonthedownstreamdamsurfaceofahydropowerstation．Bycomparingwithtraditionalpenstocksinsidethedam,ithasthespecialadvantagesinarrangementandstructuralform．So，thepenstockondownstreamdamsurfaceisappliedtomoreandmorehydropowerstations．However,al

5、ongwiththeextensiveapplicationoftheSteelLinedReinforcedConcretePenstock,SOmeproblemsarediscoveredgradually．①Attheintakesection,thesurfacestrippingbetweensteelliningandconcretemakethesteeltakeplacegreatgeometricaldeformationandbreakdown；(岔rheinteractionofthepenstockanddammakethepenstockbreakdo

6、wn；‰settingandprotectingofpenstockexpansionjointbetweendamandpowerhousecostmuchmoney．Soitbringsouttheresearchofcancelingexpansionjoint．Therefore,thispaperisfocusedonthesethreeaspeG：ts．Tomakethecalculationresultpractical,theSteelLinedReinforcedConcretePenstockofLong-kai-konhydropowerstationact

7、sasthespecimen．Withsimulationtechnique，thefollowingaspectsarestudied：1、Inallusiontothecalculationproblemofintaketransitionsteelliningstructure,thecalculationconditionandoperatingmodeofthestructurearediscussed,andthestressandstrainofthestructu