188宝金博页面版

第 25 卷第 4 期Vol.25 No.4═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═水 利 水 电 科 技 进 展2005 年 8 月Aug. 2005Advances in Science and Technolog═y of Water Resources基金项目 ： 国家自 然科学基金资助项目 （50079005）作者简介： 史长莹 （1964—），男，河北乐亭人，副教授，博士研究生，从事水工结构研究.加劲巨型薄壁输水钢管外压临界失稳性能研究史长莹，韩怡，马文英（河北工程学院水利系，河北 邯郸056021）摘要： 通过分析加劲巨型薄壁钢管管身段和环管段的外压临界失稳特性， 同时根据工程应用实际，考虑了具有相同断面面积的矩形环和 T 形环对钢管临界失稳指标的影响， 得出了加劲环间距采用0.1 ～ 0.6 倍钢管内半径最为有效， 加劲环厚度宜为 1 ～ 1 .5 倍管壁厚度， 适宜高厚比为 5 ～ 20 的结论，并指出不同尺寸与布置间距的加劲环管段外压临界失稳存在耦合特性. 实例分析表明， 使用文中介绍的方法进行加劲巨型薄壁输水钢管外压稳定优化设计可达到既经济又安全的目的 .关键词： 巨型薄壁钢管；外压临界失稳；加劲环；水电站中图分类号： TV732.4+1文献标识码： A文章编号：1006-7647 （2005）04-0026-04Property of huge stiffener-ring thin-wall steel pipeline in critical state of instability under external pressures//SHI Chang-ying， HAN Yi， MA Wen-ying （ Department ofWater Conservancy， Hebei University ofEngineering， Handan 056021， China）Abstract： Based on an analysis of the property of the pipe body and stiffener-ring section of the huge stiffener-ring thin-wall steelpipeline in critical state of instability under external pressures in practical projects， the influences of rectangular ring and T-shapedring with the same sectional area on the index of instability of the pipeline in critical state were discussed. Some conclusions weredrawn： it is most effective to adopt a spacing of stiffener rings 0.1 to 0.6 times of the internal radius of the steel pipe； the suitablethickness of stiffener rings is 1 to 1 .5 times of that of the pipe wall； the rational ratio of height to thickness of stiffener rings is from5 to 20. It is also revealed that the coupling property exists between the sections of stiffener rings with different sizes and spacingsin the critical state of instability under external pressures. Case study shows that the present method is economical and safe inoptimal design of huge stiffener-ring thin-wall steel pipelines under external pressures.Key words： huge thin-wall steel pipe； critical instability under external pressure； stiffener ring； hydropower station大型水电站中的巨型薄壁输水钢管， 工程中多采用加劲环形式来提高其抗外压失稳性能， 但如何确定加劲环形式、 尺寸与布置间距更为有效且经济合理，目前这方面的研究较少. 本文将加劲巨型薄壁钢管看作一系列环间管身段和加劲环管段构成的整体 （图 1），分别应用圆管外压稳定分析的 Mises 理论和弹性环外压稳定分析理论［1］， 建立了二者外压临界失稳值与管径、 管壁厚度、 加劲环布设间距、 筑管材料、失稳波数等因素的关系；并根据工程应用实际，图 1管身段和环管段示意图考虑了具有相同断面面积的矩形环和 T 形环对钢管临界失稳指标的影响， 揭示了加劲环的合理断面形式及适宜尺寸；利用分析成果提出了加劲巨型薄壁钢管外压稳定优化设计方法［2］.1管身段外压临界失稳状态分析管身段承受外压失稳时，外压临界失稳值 Pcr采用 Mises 公式计算，即Pcr =E（ n2- 1） 1 +n2L2π2r()22tr+E12 （1 -v2）?n2- 1 +2n2- 1 -v1 +n2L2π2r????????2t3r3（1）式中： E，v分别为管身材料的弹性模量和泊松比； r为钢管内 半径； t 为管壁厚度； L 为加劲环布置间距； n 为管身失稳波数.?62?水利水电科技进展，2005，25 （4）Tel：025-83786335E-mail： jz@ hhu . edu . cnhttp： //kkb . hhu . edu . cn