對稱Y型月牙肋鋼岔管結構優(yōu)化與聯(lián)合承載參數(shù)化方法研究.pdf

1、地下埋管可以利用圍巖承擔部分內水壓力，減小鋼襯厚度，節(jié)約鋼材并且受外界條件影響較小;另外，當發(fā)電引水隧洞洞線較長時，為降低工程造價，減小土石方的開挖，常常不可避免地使用分岔管來進行聯(lián)合供水，因此在我國大中型水電站中地下埋藏式鋼岔管應用廣泛。埋藏式鋼岔管在實際運行中，鋼襯、混凝土及圍巖聯(lián)合承受內水壓力，但現(xiàn)行的設計方法多采用規(guī)范提供的近似算法:或按照直管段鋼管受力情況粗略估計岔管段所能分擔的壓力，或使其應力允許值比明鋼岔管適當提高一定的百

2、分比。規(guī)范算法雖然計算了一定的圍巖分擔作用，但沒有考慮到鋼岔管的體型特征，也沒有考慮到初始縫隙以及圍巖彈抗系數(shù)的影響，計算較為粗糙，不能真實地反映鋼岔管各部位的受力情況。
　　有限元程序在求解分析復雜結構的力學性能方面具有獨特的優(yōu)點，其在研究鋼岔管模型及受力方面，能充分考慮到結構的幾何特征和受力變形情況，較之以往方法更接近實際情況，越來越多的學者運用有限元程序進行埋藏式鋼岔管的受力變形情況研究。由于鋼岔管結構復雜，建模過程較為繁瑣

3、，在結構分析優(yōu)化時需要重復大量的工作，因此，對鋼岔管進行參數(shù)化建模和分析顯得尤為重要。
　　本文根據(jù)月牙肋鋼岔管體型設計和接觸非線性有限元基本原理，運用ANSYS有限元程序，通過設置接觸單元，模擬鋼岔管與圍巖的聯(lián)合承載，對埋藏式鋼岔管的正常運行進行了仿真計算。與此同時，充分運用ANSYS自帶的APDL功能，實現(xiàn)了鋼岔管的參數(shù)化建模、網(wǎng)格自動劃分，并直接在軟件中進行了加載求解、輸出結果。在獲取鋼岔管仿真計算結果后，對結果進行分析，根