新型組合套管式地下埋管的研究.pdf

1、隨著大中型水電站和抽水蓄能電站的興建，高HD值 (高水頭大直徑)的地下埋藏式壓力鋼管的應(yīng)用日益增多。對(duì)于這種高HD值的地下埋管，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法已不能適應(yīng)其運(yùn)行期的高抗拉與檢修期的高抗壓的苛刻要求。針對(duì)這一問題，本文提出了一種新型組合套管式地下埋管，這種新型管型可以充分發(fā)揮鋼管的抗拉作用和混凝土的抗壓作用以滿足高HD值埋管的特殊要求。 本文針對(duì)這種新型管型的工作機(jī)理與受力條件，主要研究了以下幾個(gè)方面：(1)在內(nèi)水壓力作用下

2、，本文運(yùn)用厚壁圓筒理論推導(dǎo)了內(nèi)、外層鋼管和圍巖三者聯(lián)合承載的解析公式，并在解析公式中考慮了諸多影響荷載分配的因素；(2)由于解析方法難以考慮圍巖塑性、圍巖中初始應(yīng)力以及開挖后的二次應(yīng)力對(duì)壓力管道承受內(nèi)水壓力的影響，且對(duì)非圓型洞室不適用，而有限元方法可以方便考慮并解決解析方法中存在問題，但在有限元方法中要考慮各層之間只有1~2mm的初始縫隙較為復(fù)雜，本文吸取解析和有限元兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合新型組合套管式地下埋管的實(shí)際承載過程，又提出一種半

3、解析有限元方法對(duì)這種新型管型進(jìn)行精細(xì)分析；(3)新型組合套管式地下埋管主要利用混凝土管來承擔(dān)外壓，本文運(yùn)用厚壁圓筒理論推導(dǎo)出混凝土管的彈塑性極限外壓，在此基礎(chǔ)上又分析了組合套管承受外壓的性能；(4)本文分別采用解析方法與半解析有限元方法對(duì)各種HD值情況做系統(tǒng)而精細(xì)的對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上提出了新型組合套管式地下埋管的設(shè)計(jì)原則；(5)最后通過兩個(gè)典型的工程算例對(duì)比分析了新型組合套管和傳統(tǒng)埋管的適用范圍，分析顯示：當(dāng)內(nèi)、外水水頭都很大，特別是