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1、第八章 水电站压力管道第一节 压力管道的功用、类型一、功用和特点压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管，一般为有压状态。其特点是集中了水电站大部分或全部的水头，另外坡度较陡，内水压力大，还承受动水压力的冲击(水锤压力)，且靠近厂房，一旦破坏会严重威胁厂房的安全。所以压力管道具有特殊的重要性，对其材料、设计方法和加工工艺等都有特殊要求。压力管道的主要荷载为内水压力，管道的内直径D(m)和其承受的水头H(m)及其乘积HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。HD值最高的常见于抽水蓄能
2、电站，已超过5 000m2。二、分类压力管道可按照布置型式和所用的材料分类，见表8-1。表8-1 压力管道类型按 结 构 型 式 分按 材 料 分明管(露天式)：布置在地面上钢管，钢筋混凝土管，木管地下埋管：埋入地下山岩中不衬砌，锚喷或混凝土衬砌，钢衬混凝土衬砌，聚酯材料管混凝土坝身管道：依附于坝身，包括：(1) 坝内管道；(2) 坝上游面管；(3) 坝下游面管钢筋混凝土结构，钢衬钢筋混凝土结构，预应力钢筋钢衬混凝土结构其中，明管适用于引水式地面厂房，地下埋管多为引水式地面或地下厂房采用，混凝土坝身管道则只能在混凝土坝式厂房中使用。由于钢材强度高，防渗性能好，故钢管或钢衬混凝土衬砌管道主要用于
3、中、高水头电站；而钢筋混凝土管适用于中小型电站。 图8-1 焊缝布置图(一) 钢管钢管按其自身的结构又可分为：(1) 无缝钢管。其直径较小，适用于高水头小流量的情况。(2) 焊接钢管。适用于较大直径的情况。焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接而成，焊缝结构如图8-1所示，一般相邻两节管道的纵缝应错开一定角度，以避免焊缝薄弱点在同一直线上。(3) 箍管。当HD1 000m2时，钢板厚度一般会超过40mm，其加工比较困难，因而在这种情况下常采用箍管。箍管是在焊接管或无缝钢管外套以无缝的钢环(钢箍，称为加劲环)，从而使管壁和钢箍共同承受内水压力，以减小管壁钢板的厚度。钢管所使用的钢材应根据钢管结构型式、钢
4、管规模、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。(二) 钢筋混凝土管钢筋混凝土管具有造价低、刚度较大、经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。除了普通的钢筋混凝土管外，还有预应力和自应力钢筋混凝土管、钢丝网水泥管和预应力钢丝网水泥管等。普通钢筋混凝土管适用于HD600m2，=32mm40mm，不易加工。当HD较高时采用16Mn，其强度高，但塑性差：强度越高，塑性越差。若采用高强钢，要有充分的论证。2、加工性能辊轧、冷弯、焊接、切割，要求焊接性能好，冷加工的塑性变形小，加工后无残余应力，焊缝和热影响区不产生裂纹。3、化学成份影响钢材的强度、焊接性能，含碳不
5、要过高(脆)，含硫量和含硅量也不能高。三、容许应力钢材的容许应力一般用屈服强度除以安全系数得到，即=s/K不同的荷载、不同的部位采用不同的容许应力。表8-2 钢材的允许应力应力区域膜应力区局部应力区荷载组合基本特殊基本特殊产生应力的内力轴力轴力轴力和弯矩轴力轴力和弯矩允许应力明钢管0.55s0.7s0.67s0.85s0.8s1.0s地下埋管0.67s0.9s坝内埋管0.67s0.8s0.9s按明管校核情况四、管身构造1、无缝钢管：无纵缝，横缝用焊接、法兰连接成整体，强度高，造价高，施工困难。 国内：D60cm；国外：D120cm。适用高水头小流量电站。2、焊接管：钢板按要求的曲率辊成弧形，焊接成管段。适用于各种直径、水头，造成价低。(1) 纵缝：焊缝交错排列，避开两个中心轴(2) 相邻管壁厚度差2mm，内部光滑，外部成台阶状。3、箍管：钢管外加钢箍。4、钢管的结构要求：钢管最小厚度：min(D/800+4)mm，或6mm防腐、防锈措施：涂料、喷镀
