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水利学报 2014年第11期45卷 1381-1386页

作者：张运良大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

水电站压力钢管或蜗壳外敷设的薄垫层,可以定量调节钢板和外围混凝土所分担的内水压力比例。目前,解析推导内压传递系数计算公式时尚未涉及垫层材料的非线性。本文基于多层圆筒理论和垫层的受力特点,尝试推导了考虑垫层材料的压缩非线性... 详细信息

水电站压力钢管或蜗壳外敷设的薄垫层,可以定量调节钢板和外围混凝土所分担的内水压力比例。目前,解析推导内压传递系数计算公式时尚未涉及垫层材料的非线性。本文基于多层圆筒理论和垫层的受力特点,尝试推导了考虑垫层材料的压缩非线性,以及垫层、钢管和混凝土之间存在间隙的内水压力传递系数λ的解析解。结果表明,垫层作为非线性材料,λ的大小受间隙、作用内水压力、垫层的厚度、残余应变及当前循环加载阶段的应力-应变关系的影响。算例表明,λ随垫层初始厚度变薄而增大,即垫层越薄,传递的内水压力越大。此外,λ随循环加-卸载次数的增加而逐渐减小,但当循环次数达到某一数值后,λ基本不再变化。

关键词：压力钢管垫层材料非线性间隙内水压力传递系数

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水电站垫层压力钢管内压传递系数的综述与新解

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水力发电学报 2015年第4期34卷 146-151页

作者：张运良大连理工大学辽宁大连116024

垫层的力学性质对水电站压力钢管和外围混凝土承担的内水压力分配具有重要影响。首先回顾了垫层压力钢管内水压力传递系数解析解的研究概况,然后指出当前的工作缺陷如没有考虑垫层的材料非线性和残余应变,及钢管、垫层和混凝土之间存在... 详细信息

垫层的力学性质对水电站压力钢管和外围混凝土承担的内水压力分配具有重要影响。首先回顾了垫层压力钢管内水压力传递系数解析解的研究概况,然后指出当前的工作缺陷如没有考虑垫层的材料非线性和残余应变,及钢管、垫层和混凝土之间存在的间隙。随后,给出了考虑均匀间隙及垫层残余应变的内压传递系数新解析解,并通过算例进行了验证。主要结论是:通过引入有效压缩模量和有效厚度,定义了垫层的有效刚度系数,认为若垫层的有效压缩模量与有效厚度之比即有效刚度不变,则传给混凝土的内水压力不变。本文为垫层材料及几何参数的选择提供了依据。

关键词：水工结构内水压力传递系数综述新解压力钢管垫层

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水工垫层压力管道的结构分析

水工垫层压力管道的结构分析

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作者：宋泽宇大连理工大学

学位级别：硕士

在水电站压力管道、水轮机蜗壳或大型输水隧道工程中,常在内衬与外部结构之间设薄软垫层,以期提高内衬的承载比,减小内水压力的外传比,降低外部结构的环向拉应力,提高整体结构的稳定性与安全储备。在以往的研究和工程实践中,多数将垫层... 详细信息

在水电站压力管道、水轮机蜗壳或大型输水隧道工程中,常在内衬与外部结构之间设薄软垫层,以期提高内衬的承载比,减小内水压力的外传比,降低外部结构的环向拉应力,提高整体结构的稳定性与安全储备。在以往的研究和工程实践中,多数将垫层视为线弹性材料,对其非线性特性缺少深入的研究。本文以常用的聚氨酯软木垫层材料为例,结合其材料非线性,对水工垫层压力管道结构进行了以下方面的研究：(1)通过结构力学方法,结合垫层材料具残余应变的非线性本构关系,推导出了垫层压力钢管的解析解,给出了在垫层铺设范围内钢管每个截面上的弯矩、轴力、剪力、转角、位移和应力等解析解。(2)为研究垫层铺设范围对于垫层压力钢管结构的影响,本文通过垫层管的解析解,对不同垫层包角的计算结果进行对比,并与线弹性情况进行比较。结果表明：在垫层铺设范围内,垫层铺设范围对内水压传递系数、钢管的应力与轴力没有明显的影响;对于钢管的弯矩与剪力只在垫层铺设底端稍有改变,但幅度并不大。(3)对于设垫层的双层衬砌结构(例如南水北调工程中的穿黄隧洞),现在大多数研究集中于有限元分析而缺少解析解。本文通过弹性力学方法,将其中的垫层考虑为已知其残余应变的非线性材料,对于全包的设垫层双层衬砌结构的传力机理,进行了理论推导与分析,得出其解析解。(4)针对现今影响垫层双层衬砌结构的内水压传递系数的参数研究还不是很全面的现状,本文通过变量分析得到：垫层的弹性模量与厚度对于设垫层双层衬砌结构的内水压传递系数的影响非常大;外部水土压力对主要计算结果的影响也较明显;内、外衬厚度及其弹性模量对结果的影响比较小。

关键词：压力钢管输水隧洞聚氨酯软木非线性特性铺设范围内水压力传递系数

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