三峡工程水电站压力管道和蜗壳技术结构型式的选择及论证

压力管道在水电站中主要负责将压力前池或者调压井向水轮机输送水量，压力管道是水电站正常运行的重要环节，水电站压力管道的材质、布置方式和结构设计的是否合理，不仅关系到压力管道的造价，还影响到水电站的正常运行和可靠性。本文主要分析了水电站压力管道的布置方式、管径选择、水力计算及结构设计，并结合具体的水电站工程进行说明。

积石峡水电站压力管道为钢衬钢筋混凝土管,直接敷设在地基上,钢管直径11.5m,最大内水压力1.05mpa。采用平面有限元按分载法进行压力管道钢衬及其外包混凝土结构承载能力计算,基于有限元分析结果,取消了压力管道伸缩节,而采用伸缩管,节约了工程投资,方便了施工和运行管理,其设计经验和理念可供同类工程借鉴。

水电站压力管道管材比选及结构设计 ［摘要］恰木萨水电站主要任务是水力发电，采用引水式开发， 电站属于大流量低水头电站，发电引用流量358m3/s。压力管道长 455m，因管道规模较大，对工程的运行安全及投资影响较大，通过对 压力管道管材比选，选择较优的管材形式。 ［关键词］压力管道；管材比选；结构设计；恰木萨水电站 恰木萨水电站是叶尔羌河下游河道规划梯级开发中的第2级电站， 为径流式电站，采用引水式开发，开发任务是水力发电。工程主要由 拦河引水枢纽（土石坝、泄洪建筑物、引水闸）、输水建筑物（输水 渠道）、压力前池、压力管道及电站厂房等主要建筑物组成。水库正 常引水位1550.0m，校核洪水位1551.30m，相对应库容577万m3，最 大坝高14.5m；主电站发电流量358.0m3/s，前池正常水位1547.334m， 发电引水系统为引水明渠，全长11.48km，主电

小型水电站在冬季采取蓄冰、输冰、排冰运行方式时，管道内流动的水遇外界气温低于0℃的严寒情况，常可形成低于0℃的过冷水或过冷冰屑团，即形成冰—水两相流状态。在这种流动状态下，由于其膨胀在纵向不受约束，对管壁不会产生大的胀压；一旦停止流动，极易迅速“固化”而成冰，体积膨胀，遇到约束便会产生足以使管道破坏的压力。文中对管道内静止的冰—水产生胀压的机理和计算方法进行探讨。

根据勘察及施工开挖揭露的地质情况,介绍了高桥引水式电站压力管道、厂房部位的地形、地貌、地层岩性、地质构造、岩石风化和岩体卸荷、岩溶、地下水、地震参数以及存在的主要工程地质问题,分析了边坡稳定性、镇墩抗滑稳定性、围岩稳定性、厂房基础岩体承载力,提出了在灰岩溶洞中回填混凝土,g5镇墩处设置锚杆加固结灌浆,厂房高边坡采用深锚杆挂网喷混凝土等合理化建议,为设计提供了可靠的依据。

小型水电站在冬季采取蓄冰、输冰、排冰运行方式时,管道内流动的水遇外界气温低于0℃的严寒情况,常可形成低于0℃的过冷水或过冷水屑团,即形成冰一水两相流状态。在这种流动状态下,由于其膨胀在纵向不受约束,对管壁不会产生大的胀压;一旦停止流动,极易迅速“固化”而成冰,体积膨胀,遇到约束便会产生足以使管道破坏的压力。文中对管道内静止的冰-水产生胀压的机理和计算方法进行探讨。

压力管道是水电站的重要组成部分,无论是明管、暗管、长管、短管的管道,其运行工况好坏,都直接关系到电站枢纽和下游人民生命与财产的安全问题。例如:在日本、印度等国的水电站都曾经发生过多次压力管道爆破事

结合毛尔盖水电站压力管道斜井段在恶劣地质情况下的实际施工情况,对压力管道斜井段开挖支护及混凝土浇筑施工等进行了全面的技术总结。

二滩水电站引水系统中的６条压力管道布置简单，经济适用。本文介绍了压力管道上平段、上弯段和竖井段的钢筋混凝土衬砌设计，下弯段和下平段的钢管衬砌设计。

本文引用薄壁圆管容器的应力计算公式和虎克定律，推求出钢管的弹性抗力系数，并借用弹性地基梁计算理论，对压力钢管在水击压力作用下的径向变位进行计算。进而对水击波速计算公式进行修正，提出新的波速计算公式。该公式对低水头电站水击压力较小时，更符合实际情况，有较高的精度。

为适应厂坝间相对变位，坝后厂房引水压力钢管通常设置伸缩节。三峡工程压力钢管直径12．4m，设置伸缩节造价高，制造、安装困难，运行期止水等技术问题突出。为此设计对伸缩节设置与否做了深入的论证研究。对坝体、厂房混凝土浇筑，温度应力，钢管垫层，以及蜗壳打压浇混凝土等进行了仿真计算。

小型水电站压力管道镇、支墩能否布置在土基上,与工程布置、造价和工期密切相关,也是水电工程上一个比较复杂和需要解决的问题,本文以诏安县北蔗水电站为例进行了初步探讨,应用结构力学方法和钢管三向强度理论平面应力迭加法,研究了镇、支墩基础不均匀沉降对钢管内力的影响,提出了技术上的关键是如何提高地基承载力,满足镇墩稳定性和控制相邻镇、支墩不均匀沉降量。依此根据镇墩的受力情况和地质条件,分别采取了扩大基础、地基预压、换土垫层和钢筋混凝土灌注桩基等相应的工程处理措施。初步证明了镇、支墩布置于土基上在技术上是可行,从而为小型电站压力管道的布置提供了一条新的途径。

朗达河水电站是高水头的水电站,设计水头880m,利用落差910m,设计引用流量3.25m3/s,装机2×12mw。压力管道是通过地址、地形、经济比较和施工便利等因素综合考虑制定的设计方案:压力管道长1802.89m,沿山脊布置,采用明管形式,竖向分为14个纵坡,平面有3个转角,管道的壁厚为6-30mm,管径1.0m。

第18卷第3期 1990年5月 河海太学学报 journalofhohaiunnrs【1 vo1．18nm3 may1990 水电站压力管道最优管径序列的确定 徐关泉王金桃 (河海太学水力发电工程系)(南昌水专) 摘要水电站压力管道的管径通常分嚣用解析法计算确定，由此所得的管径序列不能确定为最优 序列．本文对用动态规划法决簟露天铜管最优管径序列的方法进行了探讨．在该法的优化计算中， 将具有．v管段的管径作ⅳ维设计变量考虑，取整个管道的年费用最小为计算准则．面管道中的水 击压力分布和流量过程则通过迭代计算同时确定．文中列有苯工程算倒的一些结果．计算表明该法 所得最优管径序列可信．结果较解析法精确．计算工作量较枚举法小得多．是一种可靠面有效的确 定最优管径序列的方法． 关键词动态规划法，水电站i压力管道最优管径系列

文中简要介绍了小山水电站压力管道渗水处理方案,在外水压力观测资料分析基础上,结合放空检查渗水情况,根据工程区地形、地质条件,确定了压力管道渗水处理方案。

厄瓜多尔辛克雷水电站为径流引水式,装有8台单机187.5mw的冲击式水轮机组,建成后将是该国最大的水电站。该水电站设有两条最大静水头618m的发电引水压力管道,其大部分采用钢筋混凝土衬砌,局部采用钢管衬砌。1号压力管道2015年11月完工,2号压力管道由于出现反井钻卡机和塌方事故延误,当时仍在施工。为了检验设计和施工质量,并保证首批机组在2015年底按期调试,进行了为期14d的充水试验。试验的过程和取得的数据可供高水头压力管道设计施工参考。

厄瓜多尔辛克雷水电站为径流引水式,装有8台单机187.5mw的冲击式水轮机组,建成后将是该国最大的水电站.该水电站设有两条最大静水头618m的发电引水压力管道,其大部分采用钢筋混凝土衬砌,局部采用钢管衬砌.1号压力管道2015年11月完工,2号压力管道由于出现反井钻卡机和塌方事故延误,当时仍在施工.为了检验设计和施工质量,并保证首批机组在2015年底按期调试,进行了为期14d的充水试验.试验的过程和取得的数据可供高水头压力管道设计施工参考.

压力管道合理设计是水电站安全运行的重要内容。以重庆巫山新建石柱水电站压力管道为例,从管道直径和管道壁厚选择、管道应力和管道水击校核等方面进行管道全面设计和探讨。研究表明,设计成果实际运行良好,具有显著的经济效益,可为同类型水电站压力管道设计提供有益参考。

水电站压力管道的管径通常分段用解析法计算确定,由此所得的管径序列不能确定为最优序列.本文对用动态规划法决策露天钢管最优管径序列的方法进行了探讨,在该法的优化计算中,将具有n管段的管径作n维设计变量考虑、取整个管道的年费用最小为计算准则,而管道中的水击压力分布和流量过程则通过迭代计算同时确定.文中列有某工程算例的一些结果.计算表明该法所得最优管径序列可信,结果较解析法精确,计算工作量较枚举法小得多,是一种可靠而有效的确定最优管径序列的方法.

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通过对宝兴水电站压力管道设计与施工在技术、安全、经济等方面的综合分析比较和探讨,提出了解决问题的方法与思路,对拟建工程或其它流域类似工程设计有一定的借鉴意义。

德尔西水电站压力管道为钢衬钢筋混凝土管,钢管直径2.9m,最大内水压力6.15mpa.分别采用直埋方案和垫层方案对压力管道进行设计,并对计算结果进行了比较与分析.最后针对垫层方案探讨了垫层的弹性模量、厚度、铺设范围对外包混凝土的影响.