水电站压力管道三.ppt

文档介绍：《水 电 站》
2007
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例 题
某电站明钢管，在3号镇墩与4号镇墩间共8跨，采用侧支承滚动支墩。，管道轴线倾角45º，，采用16Mn钢，屈服强度34 .3350kPa。在3号镇墩以下2m处，设有套筒式伸缩节，。伸缩节断面包括水击升压在内的设计水头为106. 63m。，。。要求按正常运行情况(一)和放空情况对最下一跨进行结构分析并拟定主要结构尺寸。
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一、初定管壁厚度
由内水压力初估管壁厚度，膜应力区允许应力降低20%，所以：[σ]=×
=××343350=151074(kPa)
考虑单面对接焊，焊缝系数φ=，故
δ=pr0/φ[σ]
=×(+)×/(2××151074)
=(m)
取计算厚度δ= 12mm。考虑锈蚀等因素，管壁结构厚度初定为δ= 14mm。
可以验证，该厚度满足稳定要求的光面管壁最小厚度。
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二、核算加劲环设置条件及间距
若不设加劲环，则临界外压力Pcr为：
Pcr=2Es(δ/D0)3=2××108×()3
=<
不满足稳定要求，需设加劲环。
先考虑支承环兼加劲环，即加劲环间距l=，计及管壁厚度的钢管平均半径 r=+=，由 l/r==，r/δ==80，查临界外压力曲线可得最小临界压力的波数n=3，Pcr=×=>P0=(kPa)，可见，可以不另设加劲环，以支承环兼作加劲环。
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三、钢管受力分析
1. 径向力的计算
跨中断面p= -γH=-×160=
2. 法向力的计算
(1) 每米长钢管重qs。初估支承环、伸缩节等附属部件重量约为钢管自身重量的10%，钢材容重γs=，钢管平均直径D==(m)，则
qs==××××
=
(2) 每米长管内水重qw
qw=πr2γ=×()2×=
(3) 每跨管重和水重的法向分力Qncosα= (qs+qw)Lcosα =(+)××cos45º=。
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3. 轴向力的计算
（1）钢管自重的轴向分力A1 A1=∑qsLsinα=×(6×-2)×sin45º=
（2）伸缩节端部内水压力A5。，，则：
A5=π(D12-D22)γH/4=×(-)××
=
（3）温度变化时，伸缩节止水填料的摩擦力A6。取填料与管壁的摩擦系数f1=，则：
A6=πD1b1f1γH=×××××
=
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（4）温度变化时，支墩对水管的摩擦力A7。共5个支墩，，则
A7=f2∑(qs+qw)Lcosα=×5×(+)× ×cos45º=
以上轴向力对计算跨的断面均为压力，故总轴向力为：
∑A=A1+A5+A6+A7=
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四、管壁应力分析
1. 跨中断面①
正常运行情况计算点选在θ=0º断面的管壁外缘，此处的等效应力最大。
(1) 环向应力σθ1。
σθ1= pr/δ=×