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 　球殼厚度可按內(nèi)水壓力作用下球殼的膜應(yīng)力來判定，并考慮熱加工及銹蝕等余量。補(bǔ)強(qiáng)環(huán)與球殼鉚接，而與主、支管用焊連續(xù)接。從理論上講，球殼在內(nèi)壓力作用下不發(fā)作彎矩，但是，在球殼與主、支管聯(lián)接處，由于構(gòu)造的不連續(xù)性，仍需用三個(gè)補(bǔ)強(qiáng)環(huán)加固。

　　補(bǔ)強(qiáng)環(huán)上的作用荷載有球殼作用力、管殼作用力和補(bǔ)強(qiáng)環(huán)直接承受的內(nèi)水壓力。應(yīng)當(dāng)力求使上述三種力經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)環(huán)斷面的形心，以使補(bǔ)強(qiáng)環(huán)為一軸心受拉圓環(huán)，而不使斷面發(fā)作改動(dòng)。

　　球形岔管俄然拓展的球體對(duì)水流倒運(yùn)。為了改善水流條件，常在球殼內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板。導(dǎo)流板上設(shè)平壓孔，因此不承受內(nèi)水壓力，僅起導(dǎo)流作用。

　　(五)無梁岔管

　　無梁岔管是在球形岔管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。球形岔管運(yùn)用球殼改善了構(gòu)造的受力條件，球殼與主支管圓柱殼聯(lián)接處存在構(gòu)造的不連續(xù)性，要加設(shè)三個(gè)補(bǔ)強(qiáng)環(huán)。補(bǔ)強(qiáng)環(huán)需要鍛造，與管殼焊接時(shí)要預(yù)熱，球殼一般也要加熱束縛成形，有的球岔在制成后還需進(jìn)行整體退火，因此技術(shù)凌亂。其他補(bǔ)強(qiáng)環(huán)與管殼剛度不協(xié)調(diào)的仇視仍未處理。

　　為了改善受力條件，可以用直徑較大的錐管和球殼沿切線方向聯(lián)接，使球殼只剩下上下兩個(gè)面積不大的三角形，并在主、支管和這些錐管之間刺進(jìn)幾節(jié)逐步拓展的過渡段，構(gòu)成一個(gè)比照平順的、無太大不連續(xù)接合線的體型，然后構(gòu)成無梁岔管，如圖8-37所示。無梁岔管是一種有發(fā)展前途的管型，如今國內(nèi)運(yùn)用較少，能體現(xiàn)與圍巖一同受力的利益。

　　其他，國外的電站還選用了近鄰岔管，由渙散段、近鄰段、變形段構(gòu)成，各級(jí)皆為無缺的封閉殼體，除近鄰?fù)猓瑹o其它加強(qiáng)構(gòu)件，受力條件極好，水流流態(tài)較優(yōu)，且不需要大的鍛件，見圖8-38。

　　我國50年代創(chuàng)造的岔管，標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)壓不大，多為貼邊式；60年代由于高水頭電站的呈現(xiàn)，梁式岔管運(yùn)用較多；跟著鋼管的計(jì)劃增大，大直徑、高內(nèi)壓的三梁岔管，制造設(shè)備困難較大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)欠安，逐步選用月牙肋岔管，少數(shù)工程還選用了球形岔管和無梁岔管。

　　第九節(jié)地下埋管

　　一、地下埋管的組織與工作特征

　　地下埋管是埋藏在地下巖層傍邊的管道，其施工進(jìn)程是：首先在巖石中開挖隧洞，并拾掇石渣，進(jìn)行支護(hù)等，然后設(shè)備鋼管，再在鋼管和巖石洞壁之間回填混凝土，畢竟進(jìn)行接觸灌漿。在大型水電站中運(yùn)用較多。根據(jù)其軸線的方向，有斜井和豎井兩類。也稱為隧洞式壓力管道或地下壓力管道。

　　(一)工作特征及適用條件

　　地下埋管是我國大中型水電站建設(shè)中運(yùn)用最廣泛的一種引水管道型式，國外裝機(jī)容量在1000MW以上的水電站中，選用地下埋管的占40%分配。這是由于與明鋼管比照，地下埋管有一些出色的利益。

　　(1)組織活絡(luò)便利

　　地下埋管由于在山體內(nèi)部，管線方位選擇較安閑，與地上管線比照，一般可以縮短長度。在大大都情況下，地質(zhì)條件優(yōu)于地表，簡略選擇地質(zhì)條件好的線路。在不易修建明鋼管的本地，一般可以組織地下埋管。地下廠房一般全部或有些選用地下埋管。

　　其他，由于巖石力學(xué)和地下工程計(jì)劃、施工技術(shù)的迅速發(fā)展，修建壓力堅(jiān)井和斜井的技術(shù)現(xiàn)已很成熱，施工條件和費(fèi)用在有的國家已初步優(yōu)于地上管道。

　　(2)鋼管與圍巖一同承擔(dān)內(nèi)水壓力，然后可減小鋼襯厚度。圍巖分管內(nèi)水壓力的份額取決于巖石的性質(zhì)。當(dāng)巖石安定、無缺時(shí)，圍巖承擔(dān)較大的內(nèi)水壓力，甚至承擔(dān)悉數(shù)內(nèi)水壓力，鋼板只起防滲作用；特大容量、高水頭的管道，HD值很大，選用明管技術(shù)難于完畢，地下埋管就或許得以處理。當(dāng)上覆巖石較薄(<3D)，巖石質(zhì)量欠好時(shí)，方案中一般不考慮巖石的承載才調(diào)，但行進(jìn)鋼襯的容許應(yīng)力。地下埋管的容許應(yīng)力見本章第五節(jié)表8-5。

　　鋼管承受均布外壓荷載時(shí)，其抗外壓安穩(wěn)性可按下式驗(yàn)算：

　　(8-35)

　　其間：Kc—抗外壓安穩(wěn)安全系數(shù)，對(duì)明鋼管一般取為2.0；

　　P0k—徑向均布外壓力規(guī)范值；

　　Pcr—抗外壓安穩(wěn)臨界壓力計(jì)算值。

　　三、潤滑管段的臨界外壓力

　　取單位長度的圓環(huán)考慮，在均勻外壓力作用下發(fā)作變形，如圖8-27示。當(dāng)外壓力P增加到臨界壓力Pcr時(shí)，鋼管管壁就丟掉安穩(wěn)。在Pcr作用下，管壁堅(jiān)持一定的變形情況。經(jīng)過推導(dǎo)，得出臨界壓力Pcr為

　　(8-36)

　　式中D——圓環(huán)直徑；E——鋼的彈性模量；μ——鋼的泊松比；

　　δ——鋼管厚度。

　　圖8-27管壁在外壓下的勉強(qiáng)

　　三、加勁鋼管的外壓安穩(wěn)

　　當(dāng)管徑較大時(shí)按公式(8-36)求出的管壁厚度太大，或許無法加工，因此可選用在管壁上增加加勁環(huán)以前進(jìn)管壁剛度的方法，不但可以增加其抗外壓安穩(wěn)性，也可以降低出產(chǎn)難度，并降低造價(jià)(比增加管壁厚度更經(jīng)濟(jì))。

　　(一)加勁環(huán)之間的管壁臨界外壓力

　　加勁環(huán)的剛度要滿足大，在方案外壓下不失穩(wěn)。管壁由于遭到加勁環(huán)的綁縛，其變形與潤滑管不相同，其變形形狀如圖8-28所示，變形的特征是發(fā)作多波勉強(qiáng)。發(fā)作多波勉強(qiáng)所需的外壓力比發(fā)作雙波勉強(qiáng)的外壓力要大，但這與加勁環(huán)的間隔有關(guān)。當(dāng)加勁環(huán)的間隔較小時(shí)，其間的潤滑有些與加勁環(huán)一同變形，管壁的臨界壓力即加勁環(huán)的臨界壓力；當(dāng)加勁環(huán)的間隔較大時(shí)，假定加勁環(huán)的剛度滿足大，不會(huì)失穩(wěn)，則兩個(gè)加勁環(huán)的基地潤滑有些的臨界外壓力為：

　　(8-37)

　　(8-38)

　　式中n——相應(yīng)于最小臨界壓力的勉強(qiáng)波數(shù)，用(8-37)計(jì)算；

　　L——為加勁環(huán)間隔。

　　勉強(qiáng)波數(shù)n應(yīng)為整數(shù)，但求出的n不一定是整數(shù)，需對(duì)其取整。因此按上面的公式計(jì)算時(shí)，首懇求出勉強(qiáng)波數(shù)n，并取整，然后用n，n-1，n+1三個(gè)數(shù)分別帶入上面的公式中，求出的最小值即是臨界荷載。

　　用公式(8-37)和(8-38)計(jì)算臨界壓力非常繁瑣，也可以用查圖表的方法求臨界壓力，圖表是根據(jù)上述公式制造而成，見圖8-29。

　　圖8-28有加勁環(huán)的鋼管管壁勉強(qiáng)波形示意圖

　　圖8-29加勁環(huán)間管壁勉強(qiáng)壓力計(jì)算曲線

　　(二)加勁環(huán)斷面的臨界外壓力

　　加勁環(huán)兩端附近的管壁與加勁環(huán)一同變形，這一有些的長度為，加勁環(huán)有用斷面如圖8-30所示。

　　加勁環(huán)斷面的外壓安穩(wěn)計(jì)算公式，可按照潤滑管的公式計(jì)算，可是等式右邊應(yīng)當(dāng)除以加勁環(huán)的間隔L，其他參數(shù)用加勁環(huán)有用斷面計(jì)算。

　　(8-39)

　　式中J——計(jì)算斷面對(duì)自身中和軸的慣性矩；Rk——加勁環(huán)有用斷面基地半徑；

　　究竟，總結(jié)一下明鋼管的方案進(jìn)程：(1)首要根據(jù)鍋爐公式并考慮銹蝕厚度開始擬定管壁厚度，但在應(yīng)力和安穩(wěn)計(jì)算中，不計(jì)銹蝕厚度；(2)再由管壁厚度用潤滑管外壓安穩(wěn)計(jì)算公式進(jìn)行外壓安穩(wěn)校核，假定不安穩(wěn)可設(shè)置加勁環(huán)(也可用支承環(huán)代替)，并選定其間隔；(3)根據(jù)加勁環(huán)抗外壓安穩(wěn)和橫斷面壓應(yīng)力小于鋼管構(gòu)件抗力限值的懇求，判定加勁環(huán)的規(guī)范；(4)進(jìn)行強(qiáng)度校核，假定不滿足懇求則增加管壁厚度或減小加勁環(huán)間隔。重復(fù)上面的進(jìn)程，直到滿足懇求。

　　第八節(jié)分岔管

　　一、分岔管的功用、特征和懇求

　　選用聯(lián)合供水或分組供水時(shí)，即一根管道需要供給兩臺(tái)或更多機(jī)組用水時(shí)，需要設(shè)置分岔管，這種岔管位于廠房上游側(cè)，其作用是分配水流。

　　有時(shí)，一條壓力引水道需要分紅二根以上的壓力管道，也是分岔管，一般位于調(diào)壓井底部或調(diào)壓井輕賤。幾臺(tái)機(jī)組的尾水管一般在輕賤構(gòu)成一條壓力尾水洞，集結(jié)處也是分岔管，不過水流方向相反。上輕賤壓力引水道上的分岔管一般規(guī)范較大，但內(nèi)壓較低。

　　我國現(xiàn)已建成的水電站岔管大多數(shù)歸于地下岔管，但大多按明管方案，即不考慮周圍巖體分擔(dān)荷載。本節(jié)首要議論廠房前的分岔管。

　　一般來說，岔管的水流條件較差，致使的水頭丟掉較大；其他，岔管由薄殼和剛度較大的加強(qiáng)構(gòu)件構(gòu)成，管壁厚，構(gòu)件規(guī)范大，有時(shí)需鑄造，焊接技術(shù)懇求高，造價(jià)也比照高；由于其受力條件差，且所承受的靜動(dòng)水壓力最大，又挨近廠房，因此其安全性非常重要。

　　從方案和施工來說，岔管應(yīng)滿足下列懇求：

　　(1)工作安全可靠。

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