[實(shí)用新型]抽水蓄能電站埋藏式鋼岔管與圍巖聯(lián)合受力結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820215114.8
• 申請(qǐng)日: 2008-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201330388Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜長(zhǎng)飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東宜興抽水蓄能有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E02B9/06
• 分類(lèi)號(hào): E02B9/06
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙）
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種管道結(jié)構(gòu)，具體是一種抽水蓄能電站地下埋藏鋼岔管的結(jié)構(gòu)，充分利用圍巖聯(lián)合受力，減薄鋼岔管設(shè)計(jì)管壁，降低鋼岔管焊接施工難度，保證鋼岔管施工質(zhì)量，節(jié)省工程投資。

背景技術(shù)

抽水蓄能電站利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫(kù)，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫(kù)發(fā)電的水電站。又稱(chēng)蓄能式水電站。它可將電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能，還適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統(tǒng)中火電站和核電站的效率。

根據(jù)已建抽水蓄能電站的工程經(jīng)驗(yàn)，在壓力鋼管設(shè)計(jì)中，充分利用圍巖分擔(dān)內(nèi)水壓，解決大HD鋼管技術(shù)難題的重要手段，且具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但是，迄今為至，在眾多工程中，實(shí)際應(yīng)用絕大多數(shù)只限于直圓管段，而未涉及鋼岔管領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)中，鋼岔管通常采用明岔管結(jié)構(gòu)，這種明岔管需要采用800MPa級(jí)鋼材，并且按新規(guī)范要求，即使采用800MPa級(jí)鋼材，仍存在多個(gè)母線轉(zhuǎn)折點(diǎn)處局部膜應(yīng)力超標(biāo)，同時(shí)肋板內(nèi)外應(yīng)力分布嚴(yán)重不均勻，遠(yuǎn)非小偏心受拉板，其最大斷面處內(nèi)緣應(yīng)力嚴(yán)重超標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在充分吸收壓力管設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出抽水蓄能電站地下埋藏式鋼岔管與圍巖聯(lián)合受力設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并對(duì)圍巖分擔(dān)率的測(cè)算提出了確實(shí)可行的技術(shù)方案。

本實(shí)用新型所述的一種抽水蓄能電站埋藏式鋼岔管與圍巖聯(lián)合受力結(jié)構(gòu)，包括鋼岔管和圍巖，鋼岔管埋藏在圍巖內(nèi)，鋼岔管與圍巖在垂直向和水平向存在縫隙。

上述垂直向縫隙取2.0mm，水平縫隙取1.0mm。

鋼岔管由錐管、柱管、肋板組合而成板殼組合結(jié)構(gòu)，所述肋板是對(duì)稱(chēng)Y型內(nèi)加強(qiáng)月牙型肋板。鋼岔管的鋼板優(yōu)先選用600MPa級(jí)鋼板，管殼厚度為60mm，肋板厚度取100mm。

本實(shí)用新型采用鋼岔管與圍巖聯(lián)合受力進(jìn)行設(shè)計(jì)，在國(guó)內(nèi)尚屬首位，該結(jié)構(gòu)利用鋼岔管在內(nèi)水壓力作用下發(fā)生變形，首先使部分管壁填滿縫隙，繼而接觸圍巖，并引起與岔管接觸部分的圍巖產(chǎn)生與岔管內(nèi)水壓力方向相反、大小和位移有關(guān)的彈性抗力。由于這種彈性抗力的作用，圍巖對(duì)岔管管壁徑向位移會(huì)起到一定的約束作用，同時(shí)使圍巖分擔(dān)一部分內(nèi)水壓力，并使得岔管管壁應(yīng)力和徑向位移趨于一定程度的均勻化。該結(jié)構(gòu)減少了對(duì)鋼岔管強(qiáng)度的要求，可采用強(qiáng)度較低的鋼材，且鋼岔管壁厚也可以相應(yīng)減小。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合一個(gè)實(shí)施例具體介紹本實(shí)用新型。

某抽水蓄能電站在地下廠房上游約80m處設(shè)有兩個(gè)引水岔管(采用鋼襯)，將2條引水隧洞分岔為4條壓力支管，如圖1和圖2所示，鋼岔管主管直徑為4.8m，支管直徑為3.4m。鋼岔管埋藏在圍巖內(nèi)，鋼岔管與圍巖在垂直向和水平向存在縫隙。其中垂直向縫隙取2.0mm，水平向縫隙取1.0mm。岔管采用對(duì)稱(chēng)Y型內(nèi)加強(qiáng)月牙型肋鋼岔管。確定鋼岔管分岔角70°，公切球半徑2.6866m。管殼厚度為60mm，內(nèi)加強(qiáng)月牙肋厚度為100mm，鋼材采用600MPa級(jí)鋼板。

1、圍巖參數(shù)：

彈性模量E_d＝7.39×10³MPa及泊松比μ_d＝0.3，根據(jù)圍巖單位彈性抗力K₀的定義(K₀＝E/(100(1+μ)))則可求得K₀＝56.84MPa/cm。岔管開(kāi)挖半徑R＝3.75m，開(kāi)挖面上K＝100K₀＝E/R，因而可取K＝15MPa/cm，而按設(shè)計(jì)對(duì)岔管處另外提供的K₀＝20MPa/cm，則開(kāi)挖面上K＝5.33MPa/cm，計(jì)算取5.0MPa/cm。

設(shè)計(jì)給定的岔管處縫隙值為1.2mm，根據(jù)對(duì)以往其他工程的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，縫隙數(shù)值大小對(duì)岔管聯(lián)合受力影響十分顯著。為闡明縫隙的影響，特作了系列計(jì)算，以徑向縫隙1.0、1.2、2.0、3.0、5.0、8.0不同的取值，彈性抗力取上述的平均值，即K＝10MPa/cm，計(jì)算出結(jié)構(gòu)本實(shí)用新型的鋼岔管。