[發明專利]核電站大直徑現澆三通壓力混凝土供水管的制作方法

有效

• 申請號: 201310442622.5
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103488834A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 陸曉琴;馬兆榮;喬旭斌;馮活蔚;劉東華
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司 44261
• 代理人: 張文雄

技術領域

本發明涉及鋼筋混凝土管道的設計方法，具體涉及核電站大直徑現澆三通壓力混凝土供水管的制作方法。屬于核電站建筑構造技術領域。

背景技術

隨著核電技術的發展以及核電站在國內的推廣建設，核電站采用的機組容量越來越大，對循環冷卻水的用水量要求越大，使得核電站采用的循環水壓力水管直徑增大，從原來的內徑3.2m已增加為4.4m，內水壓力增加至600kpa，水管埋深增大為地下十幾米。

由于現有預制混凝土管或PCCP管的制造技術限制，不能滿足國內核電站大直徑循環水管的埋深和內水壓力要求，國內核電站大直徑的循環供水管普遍采用現澆鋼筋混凝土管，該混凝土管截面型式為內圓外方。在混凝土支管和母管以及母管與母管之間經常會有幾條管道交叉相通的情況，對于預制混凝土三通供水管或金屬三通供水管，三通交叉管為常見的常規接頭型式，而對于現澆制作的內圓外方鋼筋混凝土斷面，三條管道交叉位置的設計異常復雜，目前還沒有現澆三通壓力混凝土供水管的設計方法，且現在管道內徑還未能達到4.4m。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術還沒有大直徑現澆混凝土三通供水管的設計方法，提供一種切實可行的、簡便的核電站大直徑現澆三通壓力混凝土供水管的設計方法，使三通供水管的結構性能更穩定。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

核電站大直徑現澆三通壓力混凝土供水管的制作方法，其特征在于包括如下步驟：

1）根據三通壓力混凝土供水管的結構數據建立三維實體模型，選取若干個不同位置的切割點對三維模型進行剖析，得到三通壓力混凝土供水管的內部結構，該三通壓力混凝土供水管交匯處內壁呈蝶形；

2）根據三通壓力混凝土供水管在多種不同狀態下的邊界條件，選取出多種具有代表性的三通壓力混凝土供水管運行工況；

3）采用有限元程序分析步驟2）中多種具有代表性的三通供水管運行工況，獲得供水三通供水管的應力分布，得到三通壓力混凝土供水管的外形；

4）結合步驟1）的三維模型和步驟3）的有限元分析結果對三通壓力混凝土供水管（1）進行配筋，配筋采用標準截面配筋和局部加固的方式；

5）根據步驟3）所述三通壓力混凝土供水管外形和步驟4）所述鋼筋布置結果，得到核電站現澆大直徑三通壓力混凝土供水管整體設計方案；

6）根據步驟5）所述整體設計方案現場配筋和進行混凝土澆注，制作得到核電站現澆大直徑三通壓力混凝土供水管。

本發明的目的還可以通過以下技術方案實現：

進一步地：所述步驟4）中配筋采用的標準截面配筋和局部加固方法，具體如下：

1）標準截面段配筋

標準截面段配筋是對截面呈內圓外方的直線段即標準段進行配筋，首先對三維模型的直線段剖切，得到垂直于水流方向截面和順水流方向截面的形狀；然后根據步驟3中獲得的有限元分析結果提取該截面位置的正應力及剪應力，并進行積分，獲得該截面的彎矩、剪力及軸力，選取步驟2）中各工況下獲得的該截面最不利的內力效應組合；最后通過梁、柱截面配筋公式獲得截面配筋，獲得所有標準段的配筋，包括順水流方向和垂直水流方向內外層受力鋼筋；

2）三通交匯處配筋

根據步驟1）分析得到三通壓力混凝土供水管交匯處內壁呈蝶形，其表面的應力及內力分布不規則，此處配筋采用局部加固的方式，首先對交匯段進行剖切，得到垂直于水流方向截面和順水流方向截面的形狀；然后根據步驟2）提取該截面的正應力值，區分壓應力和拉應力，對拉應力區進行積分，獲得拉力值，并按該拉力值全部由該方向的鋼筋承受的原則計算鋼筋截面面積；最后按主供水管中心線對稱原則和步驟1）得到的蝶形內壁形狀，進行加固段鋼筋布置；在標準截面段與交匯段相交叉位置，采用標準截面段鋼筋和局部加固段鋼筋疊加配置。

進一步地：所述步驟2）中三通壓力混凝土供水管在各種狀態下的邊界條件包括內水壓力、基本荷載和內水溫度變化，所述各種狀態指三通壓力混凝土供水管在正常運行狀態、水擊狀態以及試驗狀態；所述試驗狀態最大內水壓力是正常運行狀態的1.5倍；所述基本荷載包括地面活荷載、外部土水壓力和結構自重，處于試驗狀態時，僅需要考慮結構自重和內水壓力以及外部施工荷載；所述內水溫度變化是指由于三通壓力混凝土供水管壁較厚，在外部地下水與內部管道循環水溫差條件下產生的溫度荷載，根據不同的運行狀態選擇相應的溫差折減。

進一步地：所述內水溫度變化在承載力極限狀態，開機瞬間溫差不折減；在正常使用狀態，正常穩定運行后通過混凝土管溫度傳導分析獲得折減數據進行折減。