發(fā)布時(shí)間：2020-08-01 19:35

【摘要】：水電站埋藏式壓力鋼管(簡(jiǎn)稱(chēng)埋管)最主要的失效形式是在外壓作用下失穩(wěn),目前研究認(rèn)為埋管在外包混凝土中受外壓失穩(wěn)是受約束穩(wěn)定失效問(wèn)題,其臨界外壓公式建立在穩(wěn)定失效模式和強(qiáng)度失效準(zhǔn)則上。然而,埋管仍有可能發(fā)生強(qiáng)度失效或者純穩(wěn)定失效。鑒于此,本文系統(tǒng)剖析了計(jì)算埋管臨界外壓的強(qiáng)度失效理論、受約束穩(wěn)定失效理論和純穩(wěn)定失效理論及各自的代表方法——鍋爐公式、Jacobsen法和Boot法,并利用埋管臨界外壓的主要力學(xué)影響因素分析了三種臨界外壓計(jì)算公式的關(guān)聯(lián)性,利用埋管設(shè)計(jì)參數(shù)徑厚比r/t、縫隙率△/r和屈服強(qiáng)度σs量化了鍋爐公式、Jacobsen法和Boot法的適用范圍。為方便應(yīng)用,給出了三種公式適用范圍的快速查詢圖,匯總了三種公式計(jì)算臨界外壓的結(jié)果查詢圖。主要結(jié)論如下:(1)鍋爐公式建立在強(qiáng)度失效模式和強(qiáng)度失效準(zhǔn)則上;Jacobsen法建立在穩(wěn)定失效模式與強(qiáng)度失效準(zhǔn)則上;Boot法建立在穩(wěn)定失效模式與穩(wěn)定失效準(zhǔn)則上。鍋爐公式和Jacobsen法的失效準(zhǔn)則均為最大應(yīng)力微元達(dá)到屈服強(qiáng)度受壓屈曲,故為強(qiáng)度失效準(zhǔn)則;Boot法使用失穩(wěn)區(qū)應(yīng)變能最大的駐值條件作為失效準(zhǔn)則,不涉及管材屈服強(qiáng)度σs,是穩(wěn)定失效準(zhǔn)則。Jacobsen法和Boot法的失效模式類(lèi)似,認(rèn)為管壁橫截面上只存在一個(gè)失穩(wěn)區(qū),內(nèi)含屈曲波,是典型的穩(wěn)定失效模式。鍋爐公式的失效模式?jīng)]有考慮失穩(wěn)區(qū)和屈曲波,是強(qiáng)度失效模式。(2)徑厚比r/t是影響埋管在外壓作用下發(fā)生何種失效模式的關(guān)鍵因素。徑厚比r/t減小時(shí),屈曲波振幅減小,最大應(yīng)力微元靠近外包混凝土,管壁約束增強(qiáng),埋管從受約束穩(wěn)定失效向強(qiáng)度失效過(guò)渡;徑厚比r/t增大時(shí),屈曲波振幅增大,最大應(yīng)力微元遠(yuǎn)離外包混凝土,管壁約束減弱,埋管從受約束穩(wěn)定失效向純穩(wěn)定失效過(guò)渡。(3)受縫隙率△/r和屈服強(qiáng)度σs影響,徑厚比r/t大致在30以下時(shí),埋管發(fā)生強(qiáng)度失效,推薦使用鍋爐公式;徑厚比r/t在30～120之間,埋管發(fā)生受約束穩(wěn)定失效,推薦使用Jacobsen法;徑厚比r/t大致在120以上時(shí),埋管發(fā)生純穩(wěn)定失效,推薦使用Boot法。為提供更詳細(xì)的臨界外壓計(jì)算公式適用范圍并且方便應(yīng)用,給出了以上3種公式適用范圍的快速查詢圖。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TV732.41
【圖文】：

外水壓或者灌團(tuán)荷載，容易發(fā)生失穩(wěn)事故。１９８５年，美國(guó)Ｂａｔｈ邋Ｃｏｕｎｔｙ電站埋管外壓屈逡逑曲。１９９３年，劉家峽電站１號(hào)機(jī)組埋管失穩(wěn)。２０００年，響水電站鋼管失穩(wěn)。２０１０年，逡逑西班牙Ｎｏｒｔｈｅｒｎ電站埋管外壓失穩(wěn)［７］，見(jiàn)圖１－２。因此，抗外壓穩(wěn)定設(shè)計(jì)成為很多埋管逡逑設(shè)計(jì)的控制要素Ｐ，８＃１。逡逑（ａ）電站失穩(wěn)埋管邐（ｂ）邋Ｎｏｒｔｈｅｒｎ電站失穩(wěn)埋管逡逑圖１－２埋管失穩(wěn)實(shí)例逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｂｕｃｋｌｉｎｇ邋ｏｆ邋ｂｕｒｉｅｄ邋ｔｕｂｅｓ逡逑埋管抗外壓穩(wěn)定設(shè)計(jì)的成果是臨界外壓，單波失穩(wěn)理論是計(jì)算臨界外壓的重逡逑要理論基礎(chǔ)之一，為多國(guó)水電站壓力管道設(shè)計(jì)規(guī)范推薦【１Ｍ４］。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)臨界外壓逡逑的研究取得了很大進(jìn)展，獲得了一系列成果，但這些研究已不能滿足持續(xù)發(fā)展的地下逡逑埋管工程建設(shè)，主要體現(xiàn)在：逡逑１．

無(wú)論失穩(wěn)區(qū)存在幾個(gè)，其內(nèi)部均由若干個(gè)屈曲波組成。多數(shù)研究者直接給出了假定逡逑的屈曲波方程，但未附加證明，而Ａｍｓｔｕｔｚ于１９６９年提出并證明了近似三個(gè)半波的失逡逑穩(wěn)模式。在圖１－３所示失穩(wěn)模式和失穩(wěn)區(qū)微元上，Ａｍｓｔｕｔｚ建立了彈性力學(xué)三大基本方逡逑程和邊界方程組：逡逑３逡逑

（ｃ）形成更多軸對(duì)稱(chēng)環(huán)向波逡逑圖１－４軸對(duì)稱(chēng)失穩(wěn)過(guò)程逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｂｕｃｋｌｉｎｇ邋ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ邋ｍｏｄｅ逡逑結(jié)合了混凝土徑向約束條件和鋼材屈服條件等，實(shí)際是明，被一些試驗(yàn)所驗(yàn)證。瑞士邋Ｓｕｚｅｒ邋Ｂｒｏｓ公司的多個(gè)受外壓論及其失效模式ｍ；邋Ｂｏｒｏｔ［２２］利用軸向長(zhǎng)度為１２０ｍｍ的隙率？介于0．00２３？０．００２５，管道徑厚比ｒ々介于３１．８５？２５０邋ＭＰａ？３８０邋ＭＰａ，驗(yàn)證了其多波失穩(wěn)理論。綜上分析、思路清楚且被試驗(yàn)驗(yàn)證，早期的埋藏式壓力管道設(shè)計(jì)者力鋼管抗外壓穩(wěn)定校核，所得安全系數(shù)也較小，約為１．４基于多波失穩(wěn)理論的臨界外壓八■？計(jì)算公式主要有Ｖａｕｇｈａ［２１］逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊平;;水電站壓力鋼管安裝中的鋼管變形控制[J];黑龍江科學(xué);2018年18期

2 姜濤;;庫(kù)爾烏澤克水電站壓力鋼管制作的重點(diǎn)施工工序[J];廣東水利水電;2017年09期

3 劉伯春;李永勝;劉玉璽;劉國(guó)強(qiáng);;喀麥隆曼維萊水電站壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];水利水電工程設(shè)計(jì);2017年03期

4 鄧勇;張小山;;水電站壓力鋼管安裝過(guò)程中的鋼管變形控制[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2017年26期

5 ;《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂送審稿通過(guò)審查[J];水力發(fā)電;2014年03期

6 ;關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》SL281-2003的通知[J];水利技術(shù)監(jiān)督;2003年04期

7 肖振榮;;天湖水電站壓力鋼管膜應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];廣西水利水電;1993年S1期

8 劉啟釗;;水電站壓力鋼管外壓穩(wěn)定分析綜述[J];河海大學(xué)科技情報(bào);1987年04期

9 林忠q

本文編號(hào)：2777903