【摘 要】
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地下埋管可以利用围岩承担部分内水压力,减小钢衬厚度,节约钢材并且受外界条件影响较小；另外,当发电引水隧洞洞线较长时,为降低工程造价,减小土石方的开挖,常常不可避免地使用
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地下埋管可以利用围岩承担部分内水压力,减小钢衬厚度,节约钢材并且受外界条件影响较小；另外,当发电引水隧洞洞线较长时,为降低工程造价,减小土石方的开挖,常常不可避免地使用分岔管来进行联合供水,因此在我国大中型水电站中地下埋藏式钢岔管应用广泛。埋藏式钢岔管在实际运行中,钢衬、混凝土及围岩联合承受内水压力,但现行的设计方法多采用规范提供的近似算法：或按照直管段钢管受力情况粗略估计岔管段所能分担的压力,或使其应力允许值比明钢岔管适当提高一定的百分比。规范算法虽然计算了一定的围岩分担作用,但没有考虑到钢岔管的体型特征,也没有考虑到初始缝隙以及围岩弹抗系数的影响,计算较为粗糙,不能真实地反映钢岔管各部位的受力情况。有限元程序在求解分析复杂结构的力学性能方面具有独特的优点,其在研究钢岔管模型及受力方面,能充分考虑到结构的几何特征和受力变形情况,较之以往方法更接近实际情况,越来越多的学者运用有限元程序进行埋藏式钢岔管的受力变形情况研究。由于钢岔管结构复杂,建模过程较为繁琐,在结构分析优化时需要重复大量的工作,因此,对钢岔管进行参数化建模和分析显得尤为重要。本文根据月牙肋钢岔管体型设计和接触非线性有限元基本原理,运用ANSYS有限元程序,通过设置接触单元,模拟钢岔管与围岩的联合承载,对埋藏式钢岔管的正常运行进行了仿真计算。与此同时,充分运用ANSYS自带的APDL功能,实现了钢岔管的参数化建模、网格自动划分,并直接在软件中进行了加载求解、输出结果。在获取钢岔管仿真计算结果后,对结果进行分析,根据结构受力情况,通过改变参数对钢岔管的体型进行优化；另外,在考虑围岩分担内水压力的情况下,对影响钢岔管受力的参数(初始缝隙、围岩弹性抗力系数)进行敏感性分析。本文建立的钢岔管模型合理,参数化建模和分析过程简便,能节省大量工作、提高工作效率,具有一定的实用价值。
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