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 　球殼厚度可按內水壓力作用下球殼的膜應力來判定，并考慮熱加工及銹蝕等余量。補強環(huán)與球殼鉚接，而與主、支管用焊連續(xù)接。從理論上講，球殼在內壓力作用下不發(fā)作彎矩，但是，在球殼與主、支管聯接處，由于構造的不連續(xù)性，仍需用三個補強環(huán)加固。

　　補強環(huán)上的作用荷載有球殼作用力、管殼作用力和補強環(huán)直接承受的內水壓力。應當力求使上述三種力經過補強環(huán)斷面的形心，以使補強環(huán)為一軸心受拉圓環(huán)，而不使斷面發(fā)作改動。

　　球形岔管俄然拓展的球體對水流倒運。為了改善水流條件，常在球殼內設導流板。導流板上設平壓孔，因此不承受內水壓力，僅起導流作用。

　　(五)無梁岔管

　　無梁岔管是在球形岔管的基礎上發(fā)展起來的。球形岔管運用球殼改善了構造的受力條件，球殼與主支管圓柱殼聯接處存在構造的不連續(xù)性，要加設三個補強環(huán)。補強環(huán)需要鍛造，與管殼焊接時要預熱，球殼一般也要加熱束縛成形，有的球岔在制成后還需進行整體退火，因此技術凌亂。其他補強環(huán)與管殼剛度不協(xié)調的仇視仍未處理。

　　為了改善受力條件，可以用直徑較大的錐管和球殼沿切線方向聯接，使球殼只剩下上下兩個面積不大的三角形，并在主、支管和這些錐管之間刺進幾節(jié)逐步拓展的過渡段，構成一個比照平順的、無太大不連續(xù)接合線的體型，然后構成無梁岔管，如圖8-37所示。無梁岔管是一種有發(fā)展前途的管型，如今國內運用較少，能體現與圍巖一同受力的利益。

　　其他，國外的電站還選用了近鄰岔管，由渙散段、近鄰段、變形段構成，各級皆為無缺的封閉殼體，除近鄰外，無其它加強構件，受力條件極好，水流流態(tài)較優(yōu)，且不需要大的鍛件，見圖8-38。

　　我國50年代創(chuàng)造的岔管，標準及內壓不大，多為貼邊式；60年代由于高水頭電站的呈現，梁式岔管運用較多；跟著鋼管的計劃增大，大直徑、高內壓的三梁岔管，制造設備困難較大，技術經濟指標欠安，逐步選用月牙肋岔管，少數工程還選用了球形岔管和無梁岔管。

　　第九節(jié)地下埋管

　　一、地下埋管的組織與工作特征

　　地下埋管是埋藏在地下巖層傍邊的管道，其施工進程是：首先在巖石中開挖隧洞，并拾掇石渣，進行支護等，然后設備鋼管，再在鋼管和巖石洞壁之間回填混凝土，畢竟進行接觸灌漿。在大型水電站中運用較多。根據其軸線的方向，有斜井和豎井兩類。也稱為隧洞式壓力管道或地下壓力管道。

　　(一)工作特征及適用條件

　　地下埋管是我國大中型水電站建設中運用最廣泛的一種引水管道型式，國外裝機容量在1000MW以上的水電站中，選用地下埋管的占40%分配。這是由于與明鋼管比照，地下埋管有一些出色的利益。

　　(1)組織活絡便利

　　地下埋管由于在山體內部，管線方位選擇較安閑，與地上管線比照，一般可以縮短長度。在大大都情況下，地質條件優(yōu)于地表，簡略選擇地質條件好的線路。在不易修建明鋼管的本地，一般可以組織地下埋管。地下廠房一般全部或有些選用地下埋管。

　　其他，由于巖石力學和地下工程計劃、施工技術的迅速發(fā)展，修建壓力堅井和斜井的技術現已很成熱，施工條件和費用在有的國家已初步優(yōu)于地上管道。

　　(2)鋼管與圍巖一同承擔內水壓力，然后可減小鋼襯厚度。圍巖分管內水壓力的份額取決于巖石的性質。當巖石安定、無缺時，圍巖承擔較大的內水壓力，甚至承擔悉數內水壓力，鋼板只起防滲作用；特大容量、高水頭的管道，HD值很大，選用明管技術難于完畢，地下埋管就或許得以處理。當上覆巖石較薄(<3D)，巖石質量欠好時，方案中一般不考慮巖石的承載才調，但行進鋼襯的容許應力。地下埋管的容許應力見本章第五節(jié)表8-5。

　　鋼管承受均布外壓荷載時，其抗外壓安穩(wěn)性可按下式驗算：

　　(8-35)

　　其間：Kc—抗外壓安穩(wěn)安全系數，對明鋼管一般取為2.0；

　　P0k—徑向均布外壓力規(guī)范值；

　　Pcr—抗外壓安穩(wěn)臨界壓力計算值。

　　三、潤滑管段的臨界外壓力

　　取單位長度的圓環(huán)考慮，在均勻外壓力作用下發(fā)作變形，如圖8-27示。當外壓力P增加到臨界壓力Pcr時，鋼管管壁就丟掉安穩(wěn)。在Pcr作用下，管壁堅持一定的變形情況。經過推導，得出臨界壓力Pcr為

　　(8-36)

　　式中D——圓環(huán)直徑；E——鋼的彈性模量；μ——鋼的泊松比；

　　δ——鋼管厚度。

　　圖8-27管壁在外壓下的勉強

　　三、加勁鋼管的外壓安穩(wěn)

　　當管徑較大時按公式(8-36)求出的管壁厚度太大，或許無法加工，因此可選用在管壁上增加加勁環(huán)以前進管壁剛度的方法，不但可以增加其抗外壓安穩(wěn)性，也可以降低出產難度，并降低造價(比增加管壁厚度更經濟)。

　　(一)加勁環(huán)之間的管壁臨界外壓力

　　加勁環(huán)的剛度要滿足大，在方案外壓下不失穩(wěn)。管壁由于遭到加勁環(huán)的綁縛，其變形與潤滑管不相同，其變形形狀如圖8-28所示，變形的特征是發(fā)作多波勉強。發(fā)作多波勉強所需的外壓力比發(fā)作雙波勉強的外壓力要大，但這與加勁環(huán)的間隔有關。當加勁環(huán)的間隔較小時，其間的潤滑有些與加勁環(huán)一同變形，管壁的臨界壓力即加勁環(huán)的臨界壓力；當加勁環(huán)的間隔較大時，假定加勁環(huán)的剛度滿足大，不會失穩(wěn)，則兩個加勁環(huán)的基地潤滑有些的臨界外壓力為：

　　(8-37)

　　(8-38)

　　式中n——相應于最小臨界壓力的勉強波數，用(8-37)計算；

　　L——為加勁環(huán)間隔。

　　勉強波數n應為整數，但求出的n不一定是整數，需對其取整。因此按上面的公式計算時，首懇求出勉強波數n，并取整，然后用n，n-1，n+1三個數分別帶入上面的公式中，求出的最小值即是臨界荷載。

　　用公式(8-37)和(8-38)計算臨界壓力非常繁瑣，也可以用查圖表的方法求臨界壓力，圖表是根據上述公式制造而成，見圖8-29。

　　圖8-28有加勁環(huán)的鋼管管壁勉強波形示意圖

　　圖8-29加勁環(huán)間管壁勉強壓力計算曲線

　　(二)加勁環(huán)斷面的臨界外壓力

　　加勁環(huán)兩端附近的管壁與加勁環(huán)一同變形，這一有些的長度為，加勁環(huán)有用斷面如圖8-30所示。

　　加勁環(huán)斷面的外壓安穩(wěn)計算公式，可按照潤滑管的公式計算，可是等式右邊應當除以加勁環(huán)的間隔L，其他參數用加勁環(huán)有用斷面計算。

　　(8-39)

　　式中J——計算斷面對自身中和軸的慣性矩；Rk——加勁環(huán)有用斷面基地半徑；

　　究竟，總結一下明鋼管的方案進程：(1)首要根據鍋爐公式并考慮銹蝕厚度開始擬定管壁厚度，但在應力和安穩(wěn)計算中，不計銹蝕厚度；(2)再由管壁厚度用潤滑管外壓安穩(wěn)計算公式進行外壓安穩(wěn)校核，假定不安穩(wěn)可設置加勁環(huán)(也可用支承環(huán)代替)，并選定其間隔；(3)根據加勁環(huán)抗外壓安穩(wěn)和橫斷面壓應力小于鋼管構件抗力限值的懇求，判定加勁環(huán)的規(guī)范；(4)進行強度校核，假定不滿足懇求則增加管壁厚度或減小加勁環(huán)間隔。重復上面的進程，直到滿足懇求。

　　第八節(jié)分岔管

　　一、分岔管的功用、特征和懇求

　　選用聯合供水或分組供水時，即一根管道需要供給兩臺或更多機組用水時，需要設置分岔管，這種岔管位于廠房上游側，其作用是分配水流。

　　有時，一條壓力引水道需要分紅二根以上的壓力管道，也是分岔管，一般位于調壓井底部或調壓井輕賤。幾臺機組的尾水管一般在輕賤構成一條壓力尾水洞，集結處也是分岔管，不過水流方向相反。上輕賤壓力引水道上的分岔管一般規(guī)范較大，但內壓較低。

　　我國現已建成的水電站岔管大多數歸于地下岔管，但大多按明管方案，即不考慮周圍巖體分擔荷載。本節(jié)首要議論廠房前的分岔管。

　　一般來說，岔管的水流條件較差，致使的水頭丟掉較大；其他，岔管由薄殼和剛度較大的加強構件構成，管壁厚，構件規(guī)范大，有時需鑄造，焊接技術懇求高，造價也比照高；由于其受力條件差，且所承受的靜動水壓力最大，又挨近廠房，因此其安全性非常重要。

　　從方案和施工來說，岔管應滿足下列懇求：

　　(1)工作安全可靠。

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