埋藏式平底等截面钢岔管体形与结构设计研究

发布时间：2017-08-11 01:23

  本文关键词：埋藏式平底等截面钢岔管体形与结构设计研究

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【摘要】：采用分组供水或集中供水的水电站需要设置分岔管,目前分岔管设计中的主管、岔管与支管段轴线均处于同一高程,容易在施工和检修过程中产生岔管内积水难以自行排出的问题,因此管道在放空检修时需借助水泵、设排水孔等方式排水。然而,由于水泵效率低下,同时管壁开孔易产生应力集中和脆性断裂问题。针对这一问题,在傅金筑提出的一种平底等截面钢岔管概念设计方案的基础上,本课题组与傅金筑合作进一步开展了该类岔管的体形设计和结构设计研究：(1)提出了平底等截面钢岔管的体形设计方法。根据空间几何理论和球形岔管体形设计理论,建立了体形设计的局部坐标系和整体坐标系,推导了岔管体形设计的解析计算方法,确定了岔管圆饼段外圆直径D1、椭圆渐缩段收缩角y、渐变段收缩角α、相邻孔口净间距ls、椭圆衔接段椭圆半轴长度b和分岔角ω,并且确定了支管与岔管的相贯线方程。同时,根据体形设计理论编制了可用于相应的自动化设计分析程序,可显著提高该岔管的体形设计效率。(2)研究了岔管控制断面的围岩分担率和岔管结构应力的主要因素及其影响规律,进而提出了平底等截面钢岔管结构设计的管壳厚度公式。针对本岔管的控制断面一跑道形断面,开展了围岩弹性模量Er、岔管内压P、岔管管壳厚度t、岔管与外包混凝土间缝隙△、埋藏深度对围岩分担率和岔管结构应力的影响研究,揭示了相关工程规律,岔管控制断面的水平截面围岩分担率可达70%以上,提出了岔管管壳厚度t设计的半经验半理论公式,为该岔管的结构设计奠定了基础。
【关键词】：平底等截面 钢岔管 体形设计 结构设计
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV732.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 工程研究背景10-12
• 1.1.1 工程背景10
• 1.1.2 研究背景10-12
• 1.2 岔管体形和结构设计研究进展12-20
• 1.2.1 基本体形和结构型式12-14
• 1.2.2 体形与结构设计研究进展14-18
• 1.2.3 现岔管设计中存在排水困难的问题18-20
• 1.3 平底等截面钢岔管的研究进展20-23
• 1.4 研究内容23-24
• 第二章 基本理论与方法24-34
• 2.1 薄壳体型设计相关的空间几何知识24-29
• 2.1.1 直线方程24-26
• 2.1.2 平面方程26-27
• 2.1.3 工程中常用的曲线27
• 2.1.4 工程中常用的曲面27-29
• 2.2 有限元法的基本理论29-34
• 2.2.1 有限元法的基本原理29-30
• 2.2.2 薄壳问题的有限元法30-34
• 第三章 岔管结构体形设计34-57
• 3.1 岔管体形的基本原理34-35
• 3.2 三岔管体形设计35-45
• 3.2.1 岔管体形及参数的确定35-37
• 3.2.2 坐标系的确定37
• 3.2.3 岔管体形主要尺寸37-42
• 3.2.4 算例42-45
• 3.3 四岔管体形设计45-53
• 3.3.1 岔管体形计算45-50
• 3.3.2 算例50-53
• 3.4 岔管的程序自动化53-55
• 3.4.1 程序自动化流程图53-54
• 3.4.2 算例54-55
• 3.5 小结55-57
• 第四章 岔管控制断面结构分析与设计57-91
• 4.1 岔管计算模型与控制断面57-59
• 4.1.1 缝隙的模拟57-58
• 4.1.2 岔管计算模型58-59
• 4.2 岔管结构分析59-62
• 4.2.1 岔管网格划分与加载情况59-60
• 4.2.2 结构分析60-62
• 4.3 岔管控制断面的结构响应影响因素分析62-82
• 4.3.1 围岩分担率的影响因素62-72
• 4.3.2 结构应力的影响因素72-82
• 4.4 控制断面的结构设计与构造82-89
• 4.4.1 控制断面结构设计方法82-87
• 4.4.2 算例87-89
• 4.5 小结89-91
• 第五章 总结与展望91-93
• 5.1 总结91-92
• 5.2 展望92-93
• 参考文献93-98
• 附录98-100
• 致谢100-102
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文102
• 攻读硕士学位期间主要参与的科研项目102

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本文编号：653613