有加劲环的埋藏式钢管的抗外压安稳核算包含加劲环间管壁的安稳核算和加劲环断面的安稳核算两个方面。
　　(1) 加劲环的安稳剖析
　　加劲环断面的安稳剖析理论上也能够依照埋藏式光面管公式进行，但需求按加劲环的有用截面进行核算。但实践上，加劲环嵌固在混凝土中，向内变形时束缚大，很难像润滑管壁那样脱离混凝土向内委曲，所以通常能够不思考加劲环的外压安稳性疑问，而按强度条件操控，即钢衬在外压效果下加劲环内均匀压应力不超越材料屈从强度的条件来断定临界压力：
　　                                           (8-56)
式中：  F——加劲环有用截面；
        l——加劲环间距。
　　(2) 加劲环之间的管壁外压安稳
　　对加劲环之间的管壁外压安稳，当前没有合理的核算办法，能够套用带有加劲环的明管的外压安稳核算公式，即以为缝隙值很大，这样偏于安全。
(四) 避免埋管钢衬受外压失稳的办法
　　工程上通常能够选用下面的几种办法来进步钢衬的抗外压安稳性：
　　(1) 下降地下水水压力是避免钢衬失稳的底子办法，对比广泛选用的办法是排水廊道联系排水孔；
　　(2) 精心施工做好钢衬与混凝土之间的灌浆，减小缝隙。但灌浆时要注意鼓包疑问，可采纳暂时办法或约束灌浆压力；
　　(3) 流态混凝土的外压力安稳可用暂时支撑处理或约束浇筑高度。
五、不必钢衬砌的地下管道
　　为了节省出资和加速施工进度，取消钢衬是近代埋藏式压力管道规划的一个发展方向。充分利用围岩承当内水压力是其规划的指导思想。
　　地下管道的衬砌方式除钢板衬砌外，尚有混凝土及钢筋混凝土衬砌、预应力混凝土衬砌和具有防渗薄膜的混凝土衬砌等。
　　1．混凝土及钢筋混凝土衬砌
　　混凝土衬砌和钢筋混凝土衬砌在低水头压力管道中使用较多，但若用于高水头情况，在内水压力效果下，混凝土衬砌不免开裂，所以使用较少。在高水头情况下，防渗和承当内水压力首要靠围岩。因而，其作业机理与不衬砌隧洞类似。衬砌首要只能起到平坦洞壁的效果。为了防渗和承当内水压力，围岩有必要较新鲜完好，一起，其初始的最小主压应力应不小于该点的内水压强，并有1.2～1.4的安全系数，以防在充水后围岩被水力劈裂。洞室开挖后的二次应力与充水后的三次应力不光与洞室的尺度和形状有关，而且决定于初始地应力场。因而，断定初始地应力场是地下工程规划的重要内容。但对小型工程和在规划的开始期间，因为地质材料缺乏，初始地应力场难以断定，在这种情况下，也可依据岩石的掩盖厚度开始断定管道的方位和线路。依据挪威的经历，管顶以上岩体的最小掩盖厚度应满意三、强度验算
　　钢管为三维受力状况，核算出各个应力重量后，应按强度理论进行验算。假如不满意需求，则从头调整管壁厚度或支墩距离，从头核算，直到满意需求。
　　依照第四强度理论(畸变能理论)，各应力核算点的等效应力为
　　   (8-33)
或简化为                               (8-34)
   需求：     σ<φ[σ]
第七节  明钢管的抗外压安稳
一、明钢管外压失稳的缘由及失稳现象
　　钢管是一种薄壁构造，能够接受较高的内压，但接受外压力的才能较差。
　　机组运转过程中因为负荷改变发作负水锤，而使管道内发作负压，或许管道放空时通气孔失灵，而在管道内发作真空。管道内部发作真空或负压时，管壁在外部的大气压力下能够丢失安稳，管壁被压瘪。所以，有必要依据钢管处于真空中状况时不至于发作不安稳变形的条件来校核管壁的厚度或采纳工程办法。
二、抗外压安稳性校核
　　钢管接受均布外压荷载时，其抗外压安稳性可按下式验算：
　　　　　　　　　                                       (8-35)
其间：Kc—抗外压安稳安全系数，对明钢管通常取为2.0；
　　P0k—径向均布外压力规范值；
　　Pcr—抗外压安稳临界压力核算值。
三、润滑管段的临界外压力
　　取单位长度的圆环思考，在均匀外压力效果下发作变形，如图8-27示。当外压力P添加到临界压力Pcr时，钢管管壁就丢失安稳。在Pcr效果下，管壁坚持必定的变形状况。经过推导，得出临界压力Pcr为
　　　　　　　                                  (8-36)
式中     D —— 圆环直径；
　　     E —— 钢的弹性模量；
　　     μ—— 钢的泊松比；
　　    δ —— 钢管厚度。
图8-27 管壁在外压下的委曲
三、加劲钢管的外压安稳
　　当管径较大时按公式(8-36)求出的管壁厚度太大，能够无法加工，因而可选用在管壁上添加加劲环以进步管壁刚度的办法，不光能够添加其抗外压安稳性，也能够下降生产难度，并下降造价(比添加管壁厚度更经济)。
(一) 加劲环之间的管壁临界外压力
　　加劲环的刚度要满足大，在规划外压下不失稳。管壁因为遭到加劲环的束缚，其变形与润滑管不一样，其变形形状如图8-28所示，变形的特色是发作多波委曲。发作多波委曲所需的外压力比发作双波委曲的外压力要大，但这与加劲环的距离有关。当加劲环的距离较小时，其间的润滑有些与加劲环一同变形，管壁的临界压力即加劲环的临界压力；当加劲环的距离较大时，假定加劲环的刚度满足大，不会失稳，则两个加劲环的中间润滑有些的临界外压力为：
　　    (8-37)
　　　　　                                      (8-38)
式中    n——相应于最小临界压力的委曲波数，用(8-37)预算；
　　　　L——为加劲环距离。
　　委曲波数n应为整数，但求出的n不用定是整数，需对其取整。因而按上面的公式核算时，首需求出委曲波数n，并取整，然后用n，n-1，n+1三个数别离带入上面的公式中，求出的最小值即是临界荷载。
　　用公式(8-37)和(8-38)核算临界压力十分繁琐，也能够用查图表的办法求临界压力，图表是依据上述公式制造而成，见图8-29。
　　
　　
图8-28 有加劲环的钢管管壁委曲波形示意图
　　图8-29 加劲环间管壁委曲压力核算曲线
 (二) 加劲环断面的临界外压力
　　加劲环两边邻近的管壁与加劲环一同变形，这一有些的长度为，加劲环有用断面如图8-30所示。
　　加劲环断面的外压安稳核算公式，可依照润滑管的公式核算，可是等式右边应该除以加劲环的距离L，其他参数用加劲环有用断面核算。
　　　　　　　　　                                   (8-39)
式中    J ——核算断面临自身中和轴的惯性矩；
        Rk——加劲环有用断面中间半径；
　　最终，总结一下明钢管的规划过程：(1) 首要依据锅炉公式并思考锈蚀厚度初步拟定管壁厚度，但在应力和安稳核算中，不计锈蚀厚度；(2) 再由管壁厚度用润滑管外压安稳核算公式进行外压安稳校核，假如不安稳可设置加劲环(也可用支承环替代)，并选定其距离；(3) 依据加劲环抗外压安稳和横断面压应力小于钢管构件抗力限值的需求，断定加劲环的尺度；(4) 进行强度校核，假如不满意需求则添加管壁厚度或缩小加劲环距离。重复上面的过程，直到满意需求。
第八节  分岔管
一、分岔管的功用、特色和需求
　　选用联合供水或分组供水时，即一根管道需求供给两台或更多机组用水时，需求设置分岔管，这种岔管坐落厂房上游侧，其效果是分配水流。
　　有时，一条压力引水道需求分红二根以上的压力管道，也是分岔管，通常坐落调压井底部或调压井下流。几台机组的尾水管通常在下流合成一条压力尾水洞，集合处也是分岔管，不过水流方向相反。上下流压力引水道上的分岔管通常尺度较大，但内压较低。
　　中国现已建成的水电站岔管大大都归于地下岔管，但大多按明管规划，即不思考周围岩体分管荷载。本节首要评论厂房前的分岔管。
　　通常来说，岔管的水流条件较差，导致的水头丢失较大；别的，岔管由薄壳和刚度较大的加强构件构成，管壁厚，构件尺度大，有时需铸造，焊接技能需求高，造价也对比高；因为其受力条件差，且所接受的静动水压力最大，又挨近厂房，因而其安全性十分重要。
　　从规划和施工来说，岔管应满意下列需求：
　　(1) 运转安全可靠。
　　(2) 水流平顺，水头丢失小，避免涡流和振荡。实验研讨阐明，当水流经过岔管各断面的均匀流速挨近持平，或水流缓慢加快(分岔前断面积大于分岔后面积之和)时，可避免涡流，削减水头丢失。分支管宜选用锥管过渡，半锥角通常是5o～10o，宜选用较小的分岔角β，常用规划是45o～60o。岔裆角γ和顺流转角θ也宜选用较小值。但这些需求有时是彼此对立的，例如添加α2可减小θ，但会使γ加大，因而需求悉数思考挑选。
　　(3) 构造合理简略，受力条件好，不发作过大的应力会集和变形。
　　(4) 制造、运送、装置便利。
　　(5) 经济合理。
图8-30 岔管示意图
　　以上水力学条件和构造、技能的需求也常常彼此对立。例如分岔角越小对水流有利，但此刻主支管彼此切开的破口也越大，对构造晦气，并且会添加岔裆处的焊接艰难。关于低水头电站，应更多思考削减水头丢失；对高水头电站，有时为了使构造合理简略，能够容许水头丢失稍大一些。
二、岔管的安置办法
　　岔管的典型安置有以下三种，如图8-31所示。
　　(1) 非对称Y形安置，见图8-31(a)。假如要从主管中分出一支较小的岔管，或许两条支管的轴线因故不能作对称安置时，能够用不对称的卜形安置。
　　
　　        (a)                     (b)                    (c)
图8-31 岔管的安置办法
　　(2) 对称Y形安置，见图8-31(b)。用于主管分红二个一样的支管，如一管二机。
　　(3) 三岔形安置，见图8-31(c)。用于主管直接分红三个一样的支管。
　　若机组台数较多，可选用对称Y形—非对称Y形或对称Y形—三岔形组合安置。
　　中国已建钢岔管的安置办法中卜形安置居多。除因卜形安置灵敏简便外，还因以往缔造的钢岔管规划较小，选用贴边岔管较多，较适合于卜形安置。岔管的主、支管中间线宜安置在同一平面内，使构造简略。
图8-32 锥管公切球
　　主、支管管壁的交线，称为相贯线。因为在相贯线处主支管彼此切开，常常需求沿相贯线用构件加强。为了便于加强构件的制造和焊接，希望相贯线是平面曲线。能够在几何上证明，相贯线是平面曲线的必要和充沛条件是主支管有一公切球，如图8-32所示。
　　假如主、支管的直径相差较大，或因其它缘由，主、支管公切于一个球有艰难，则相贯线将坐落曲面上，沿相贯线的加强构件将是一个曲面构件，核算、制造、装置等都对比艰难。
三、岔管的构造办法
(一) 三梁岔管
　　在压力钢管的分岔处，因为管壳彼此切开，不再是一个完好的圆形，如图8-33所示。在内水压力效果下，管壁所承当的环向拉应力无法平衡。这样，在主管与支管及支管间的相贯线上，效果着主、支管壳体传来的环向拉力和轴力等杂乱外力，因而需求添加管壁厚度，并用两根腰梁和一根U梁进行加固，使之有满足的强度和刚度。以正Y形对称分岔为例(见图8-33)，主管通常为圆柱管，支管为锥管。沿两支管的相贯线用U梁加强，沿主管和支管的相贯线则用腰梁加强，U梁接受较大的不平衡水压力，是梁系中的首要构件。将U梁和腰梁端部联合点做成刚性联合，构成一个薄壳和空间梁系的组合构造，其受力十分杂乱。
　　依据中国已建7个三梁岔管的构造实验证明，在管壁上实测的应力会集系数(实测
　　
　　图3-33 三梁岔管
　　1-腰梁； 2-主管； 3-公切球； 4-支管； 5-U型梁
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