對(duì)稱Y型月牙肋鋼岔管結(jié)構(gòu)優(yōu)化與聯(lián)合承載參數(shù)化方法研究.pdf

1、地下埋管可以利用圍巖承擔(dān)部分內(nèi)水壓力，減小鋼襯厚度，節(jié)約鋼材并且受外界條件影響較小;另外，當(dāng)發(fā)電引水隧洞洞線較長(zhǎng)時(shí)，為降低工程造價(jià)，減小土石方的開(kāi)挖，常常不可避免地使用分岔管來(lái)進(jìn)行聯(lián)合供水，因此在我國(guó)大中型水電站中地下埋藏式鋼岔管應(yīng)用廣泛。埋藏式鋼岔管在實(shí)際運(yùn)行中，鋼襯、混凝土及圍巖聯(lián)合承受內(nèi)水壓力，但現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法多采用規(guī)范提供的近似算法:或按照直管段鋼管受力情況粗略估計(jì)岔管段所能分擔(dān)的壓力，或使其應(yīng)力允許值比明鋼岔管適當(dāng)提高一定的百

2、分比。規(guī)范算法雖然計(jì)算了一定的圍巖分擔(dān)作用，但沒(méi)有考慮到鋼岔管的體型特征，也沒(méi)有考慮到初始縫隙以及圍巖彈抗系數(shù)的影響，計(jì)算較為粗糙，不能真實(shí)地反映鋼岔管各部位的受力情況。
　　有限元程序在求解分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其在研究鋼岔管模型及受力方面，能充分考慮到結(jié)構(gòu)的幾何特征和受力變形情況，較之以往方法更接近實(shí)際情況，越來(lái)越多的學(xué)者運(yùn)用有限元程序進(jìn)行埋藏式鋼岔管的受力變形情況研究。由于鋼岔管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建模過(guò)程較為繁瑣

3、，在結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化時(shí)需要重復(fù)大量的工作，因此，對(duì)鋼岔管進(jìn)行參數(shù)化建模和分析顯得尤為重要。
　　本文根據(jù)月牙肋鋼岔管體型設(shè)計(jì)和接觸非線性有限元基本原理，運(yùn)用ANSYS有限元程序，通過(guò)設(shè)置接觸單元，模擬鋼岔管與圍巖的聯(lián)合承載，對(duì)埋藏式鋼岔管的正常運(yùn)行進(jìn)行了仿真計(jì)算。與此同時(shí)，充分運(yùn)用ANSYS自帶的APDL功能，實(shí)現(xiàn)了鋼岔管的參數(shù)化建模、網(wǎng)格自動(dòng)劃分，并直接在軟件中進(jìn)行了加載求解、輸出結(jié)果。在獲取鋼岔管仿真計(jì)算結(jié)果后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，根