煙崗水電站鋼岔管結(jié)構(gòu)受力分析及體型優(yōu)化.pdf

1、岔管是水電站地下工程的關(guān)鍵部位之一。一般來(lái)說(shuō),岔管位于壓力管道的末端并靠近廠房,當(dāng)承受內(nèi)、外水壓力作用時(shí),水流情況和受力情況都較為復(fù)雜。因此,研究各種體型岔管結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與變形情況,對(duì)于岔管的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及工程的經(jīng)濟(jì)性與安全性有著非常重要的意義。岔管結(jié)構(gòu)的受力特征與岔管結(jié)構(gòu)的型式、岔角的參數(shù)選擇和所處的地質(zhì)環(huán)境及條件有很大的關(guān)系,加上岔管種類(lèi)繁多,不同的岔管所提供的參數(shù)又有很大的不同,因此,對(duì)岔管結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行合理的優(yōu)化分析是十分必要的。本文

2、使用目前國(guó)內(nèi)工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的有限元分析軟件ANSYS對(duì)煙崗水電站引水管道的岔管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維非線(xiàn)性有限元分析。具體內(nèi)容包括：(1)在查閱大量國(guó)內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上,對(duì)鋼岔管的發(fā)展概況、應(yīng)力分析方法和研究的意義進(jìn)行了總結(jié)和綜述。(2)闡述了板殼有限元法的基本原理；介紹了ANSYS軟件的發(fā)展、應(yīng)用和特點(diǎn)、以及該軟件中的殼單元等。(3)根據(jù)鋼岔管的布置、水力條件和受力條件等,對(duì)鋼岔管的布置和體形進(jìn)行優(yōu)化,包括分岔角、主、支管錐角等。(4)在考慮

3、鋼管與圍巖聯(lián)合承載時(shí),主要研究了不同圍巖條件下圍巖的承載比例,以及初始縫隙對(duì)鋼岔管應(yīng)力的影響。通過(guò)三維有限元計(jì)算,對(duì)鋼岔管管殼厚度和內(nèi)加強(qiáng)月牙肋尺寸進(jìn)一步優(yōu)化,以達(dá)到減小鋼岔管管殼厚度和內(nèi)加強(qiáng)月牙肋尺寸的目的。(5)對(duì)聯(lián)合承載確定的鋼岔管體形,按明鋼岔管進(jìn)行三維有限元計(jì)算分析,對(duì)運(yùn)行工況下鋼岔管的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了校核,并對(duì)鋼岔管在水壓試驗(yàn)工況下的應(yīng)力和變形狀況進(jìn)行分析。(6)通過(guò)計(jì)算研究,提出鋼岔管加勁環(huán)的斷面尺寸和間距以及抗外壓穩(wěn)定的其