摘要：Inner-reinforced girders, also known as ribs, are widely used in hydropower bifurcations. However, while they strengthen structures, they also cause energy loss. This work aims to develop an appropriate geometry form for ribs that can diminish head loss in hydropower bifurcations. The term rib/breadth ratio (RBR) is defined to describe the geometrical form of ribs. An investigation is conducted to study the flow and performance characteristics of bifurcations with ribs using computational fluid dynamics. The dependence of the head loss coefficient on the RBR is given in six working conditions. Results show that the ribs change the local flow patterns and slightly increase the water head loss in some cases. In other cases, however, the ribs make the flow smooth. An appropriate RBR is the key to improve the flow patterns in hydropower bifurcations. The head loss varies with the RBR and reaches the minimum when the RBR is 0.3. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag GmbH Germany.

摘要：贴边岔管在引调水工程中应用广泛。但由于贴边与管壁是两层结构且只有外缘通过角焊缝与管壁焊接在一起,存在角焊缝破裂后贴边与主支管管壁错动而无法共同受力的风险。针对某引调水工程,基于实体单元建立贴边岔管模型,采用ANSYS软件分析了塞焊及其不同布置方式对于贴边岔管受力与变形的影响。研究结果表明,在贴边补强板与主支管管壁间设置一圈塞焊以及改变塞焊的位置与环向个数,对于贴边岔管整体的受力和变形特征并不会产生明显影响,降低钢岔管应力集中和增加贴边补强的作用不大,因此在实际工程中贴边岔管的贴边与管壁之间不必设置塞焊孔。

摘要：Firstly,the common design principles for diversion tunnel plug are generalized,and two kinds of numerical analysis methods are *** the strength reduction FEM is introduced in numerical model analysis and the design steps of the plug's length are *** the progress to determine the plug's length,the equivalent plastic strain on the potential slip surface is assumed as the flag to tell the failure against sliding,and the plug stability is overall estimated from the plastic zone range and connectivity.

摘要：采用解析法对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行初步设计,确定了钢衬厚度和钢筋配置,对其进行整体三维非线性有限元分析,着重研究了在设计荷载作用下,钢衬和钢筋的应力状态以及管周混凝土的开裂特征.采用将非线性有限元分析与规范解析法相结合的方法,先根据非线性有限元计算的结果,分析得到钢衬钢筋混凝土管的钢筋应力,再将其代入规范解析公式,计算出结构的裂缝宽度,并最终提出了满足结构限裂要求的配筋方案.

摘要：月牙肋钢岔管具有制作安装简单、结构尺寸小、水流流态好等优点,是国内外众多水电站中应用最为广泛的岔管类型之一。目前针对月牙肋钢岔管已经开展了大量的研究工作,也积累了相当丰富的工程实践经验,但是仍有一些问题未被研究或设计人员所完全熟知和认同。本文主要从岔管体型设计、应力控制标准、埋藏式钢岔管联合承载机理、计算机辅助设计系统的开发以及肋板厚度方向性能5个方面介绍了水电站月牙肋钢岔管的最新研究进展,结合广泛的工程实例给出了相关设计参数的取值建议,并基于相关研究成果的总结分析,提出了比较明确的设计导向,可为水电站月牙肋钢岔管的设计以及相关科研工作等提供参考。

摘要：本文运用ABAQUS程序对某水电站完全联合承载蜗壳结构进行三维非线性有限元分析,得到钢材的应力分布情况和混凝土裂缝范围及其宽度。结果表明:完全联合承载蜗壳是一种具有明显优势的蜗壳结构型式,无论是在经济方面还是在施工工艺方面,都具有很大的优越性,在实际工程中应用是完全可行的。本文为有针对性地提高水电站蜗壳结构设计的安全性与可靠性提供了依据。

摘要：简要介绍了国内外三种水电站钢蜗壳埋入方式的应用和发展历程,对我国700 MW级水轮机蜗壳埋入方式的创新性成果进行了整理归纳,总结出水电站蜗壳结构研究中取得的三个重要进展,即蜗壳结构非线性数值分析方法、蜗壳外围混凝土配筋原则以及以机组稳定运行为核心的设计理念。针对当前蜗壳结构理论研究方面存在的不足,指出施工期水化热缝隙的形成机理、运行期温度作用效应、垫层材料长期力学特性、钢蜗壳-混凝土接触面脉动压力的传导特性,以及钢蜗壳和座环的疲劳失效是未来蜗壳结构研究需要重点关注的内容。在蜗壳新技术应用发展方面,介绍了预热膨胀构造初始缝隙和可融涂层构造初始缝隙两种新型蜗壳埋入方式。最后建议研究人员和设计人员应以持续和动态的视角看待蜗壳结构长达几十年的服役过程,充分重视结构老化累积的安全隐患。

摘要：基于接触非线性理论,考虑蜗壳与垫层及外围混凝土的接触滑移,对三种典型埋设方式的蜗壳结构进行三维有限元仿真分析,主要研究座环结构的受力特性。计算结果表明,不同埋设方式下各构件承担的扭转力比例不同,钢管承担的扭转力比例在保压方案下最大,座环承担的扭转力比例在垫层方案下最大,混凝土承担的扭转力比例在直埋方案下最大。软垫层和预压缝隙的存在降低了流道系统的强度和刚度,使得直埋方案座环扭转变形最小,垫层方案次之,保压方案最大。另外,充水保压蜗壳采用仿真算法,能够给出蜗壳和座环真实的变形和应力状态,计算结果准确合理,更加符合工程实际,应该在充水保压蜗壳结构的设计和研究中推广采用。

摘要：基于三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道实际工程和大比尺模型试验参数,建立了管道斜直段局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢筋与混凝土界面插入内聚单元来模拟钢筋与混凝土之间的黏结滑移特性。钢筋分别采用埋入式和分离式两种模型,系统地研究了考虑黏结滑移以及黏结强度大小对管道承载特性的影响。结果表明,考虑黏结滑移以后,钢筋的应变和应力分布更为均匀,应力峰值减小,结构变形增大,使得钢衬应力稍有增加,但增加的幅度不超过10%。钢筋与混凝土之间黏结强度越大,管道上半周裂缝条数越多,平均裂缝间距减小,使得平均裂缝宽度越小。钢筋与混凝土的相对滑移量随着黏结强度的降低而增加,但均未超过规范允许值,表明钢筋与混凝土仍能保持良好的黏结而未发生黏结破坏。虽然考虑黏结滑移后的数值模拟结果与模型试验结果更为接近,但黏结滑移对管道结构整体承载安全性影响并不大,并且黏结滑移模型所需的计算工作量较大。因此,对钢衬钢筋混凝土管道这种环状封闭结构的受力特性进行有限元数值分析时,在设计中忽略其影响以简化计算,仍能够满足计算分析和工程设计复核的要求。

摘要：通过模型试验、数值模拟与解析计算等方法研究了Q460结构高强钢应用于水利水电行业大直径输水钢管时的受力状态及极限承载能力.分析模型在不同水压等级作用下的应力、应变和位移,得到了试验模型从加压到最后爆破整个过程的变化规律.数值计算得到的模型爆破压力为7.9 MPa,介于解析计算所得爆破压力7.74~8.82 MPa之间,略高于物理模型试验的爆破压力7.5 MPa,两者均达到设计内压2.275 MPa的3.3倍以上,可见Q460钢材不仅可满足水利水电工程钢管设计规范中相关的强度设计要求,而且可在常温下焊接,有利于简化焊接工艺、提高施工速度,在水利水电行业具有广阔的应用前景.