抽水蓄能电站内加强月牙肋岔管围岩分担内水压力设计.doc

抽水蓄能电站内加强月牙肋岔管围岩分担内水压力设计 - 水利施工 [摘要] 埋藏式岔管国内外基本按明管设计，围岩分担内水压力仅作 为一种安全储备西龙池抽水蓄能电站岔管 PD 值远超过国内已建 工程规模，在国内首次采用考虑围岩分担内水压力设计本文重点 介绍西龙池岔管考虑围岩分担内水压力设计成果首先通过三维有 限元结构分析，较系统研究岔管围岩分担内水压力的规律，并初步 提出埋藏式岔管的设计原则；通过 1:2.5 比尺的现场结构模型试验验 最终确定埋藏式岔管设计参数和验证有限元计算成果［关键词］抽水蓄能电站 西龙池 内加强月牙肋岔管 围岩分担内 水压力设计Design of Assuming Surrounding Rock to Share Internal Water Pressure for Escher-Wyss Wyepiece at Xilongchi Pumped Storage Power StationWANG Zhiguo(Beijing Hydropower Investigation Design & Research Institute,CHECC,Beijing 100024)[Abstract] Buried bifurcated pipes have been designed normally as exposed ones,in which,sharing internal water pressure with surrounding rock is taken as a safe reserve only.With a PD Value of far more than those in the existing domestic projects,this project adopts firstly the design assuming surrounding rock to share internal water pressure.This paper describes mainly the design results.In this paper,Law of sharing internal water pressure with surrounding rock is investigated systematically by means of 3D finite element structural analysis to give preliminary design principles for buried bifurcated pipes,and through the testing on a 1:2.5 site structure model,the design parameters are determined finally and the calculated results of EFM are demonstrated.[Key words] Xilongchi pumped storage power station, Escher-Wyss wyepiece,Design of assuming surrounding rock to share internal water pressure西龙池抽水蓄能电站岔管 PD 值达 3552.5m2，远超过国内已建工 程规模，在世界上也位于前列，如按传统方法即明管设计，管壳和 肋板较厚，将会使岔管制造、安装难度较大，为此考虑围岩分担内 水压力设计。

国内外埋藏式岔管基本按明管设计，围岩分担内水压 力仅作为一种安全储备对于大 PD 岔管考虑围岩分担内水压力， 减小钢板厚度的意义不仅在于节约钢材用量，更重要的是降低岔管 制安难度以往有些工程也不同程度地考虑围岩分担内水压力的潜 力，如以礼河三级电站斜井式调压井的分岔结构、渔子溪一级电站 三梁岔管等，这些经验作法纳入《水电站压力钢管设计规范（试行） 》 (SD144-85)，通过提高 10%～30% 允许应力来间接地反映围岩分担 内水压力的作用在岔管的实际运行状态下，内水压力是通过变形 协调，实现围岩与钢岔管共同分担的通过对已建工程岔管的原型 观测资料分析发现岔管应力并不高，证明围岩分担内水压力的作用是明显的关于岔管围岩分担内水压力设计国内外尚处于探索阶段， 如何考虑围岩分担内水压力的作用，还没有较成熟的方法目前仅 有日本的奥美浓电站的内加强月牙肋岔管，进行了围岩分担内水压 力设计尝试，由于是首次尝试，缺乏经验，设计时围岩分担率限制 在 15%以下［6］ ，而原型观测结果表明，围岩分担率远大于 15% ， 围岩分担作用是相当明显的1 西龙池岔管基本参数西龙池工程为一等Ⅰ级工程，工程规模属大(Ⅰ) 型。

岔管按Ⅰ级 建筑物标准设计西龙池抽水蓄能电站钢岔管位于2Z1-2 和2Z1- 3 地层中，2Z1-2 岩性为极薄层—薄层条带状、泥质条带状灰岩与 中厚层—厚层泥质柱状灰岩互层，2Z1-3 岩性为极薄层—薄层条带 状、泥质条带状灰岩与中厚层—厚层泥质鲕状灰岩互层岩石呈微 风化至新鲜状态，围岩类别属于Ⅲb 类围岩裂隙较发育，主要有 走向 NE40~60°和 NW300~320°两组陡倾裂隙岩石饱和抗压强度为 60~95MPa，水平、垂直变形模量分别为 10 GPa 和 7Gpa ，泊松比为 0.28岔管部位上覆岩体厚度 260.0m，岔管采用对称“Y”型内加强月 牙肋钢岔管，主管直径 3.5m，支管直径 2.5m 岔管设计内水压力为 10.15MPa 2 应力控制标准西龙池电站高压岔管 PD 值达 3552.5m2，通过结构分析和工程类 比，需采用 80kgf/mm2 级钢板制造80kgf/mm2 级钢材目前我国还 没有标准，且《水电站压力钢管设计规范》DL/T 5141-2001 也没明确规定 80kgf/mm2 级钢材的设计强度考虑到 80kgf/mm2 级钢材将 采用日本标准，且岔管采用国际整体采购，并根据十三陵工程成功 经验，岔管应力控制标准按日本《水门铁管技术基准》 。

对于内加强月牙肋岔管，可分为管壳部位的膜应力、局部膜应力、 峰值应力和肋板的应力依据岔管不同部位应力是否有自限能力和 自限程度的不同，来区分应力的控制要求比较 ASME 锅炉及压力 容器规范Ⅷ—2 对应力控制的标准，对膜应力、局部膜应力和峰值 应力的不同限制值，在岔管设计时应对局部膜应力给予特别的关注下载全文：ec15d5afdad2208c4996e0223c17008a.rarec15d5afdad2208c4996e0223c17008a.rar(133.10 KB)。