严寒地区不同材质大型倒虹吸管道应力分析及运行安全性评价
2018-01-15谢晓勇赵成先
李 新,谢晓勇,赵成先
(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局,新疆乌鲁木齐 830000)
1 工程概况
三个泉倒虹吸是迄今为止亚洲最大的倒虹吸工程[1],综合难度系数49.28(水头×管径值×管长),工程全长约11km,双管平行布置,具有超长、高应力、大变形等工程特性,设计流量(单管)为15.25m3/s,加大设计流量(单管)为17.5m3/s。考虑工程安全、经济等因素,管段采用钢管和PCCP管的组合方案:内水压力1.4MPa以上的管段采用直径为2.7m钢管,管段长3181m;1.4MPa以下(含1.4MPa)采用直径为2.8m的PCCP管,管道长7385.27m。倒虹吸管道分别在钢管段9+300和PCCP管段6+447各设置一个主监测断面[2~4],用于监测管道应力和伸缩节伸缩变形,每个监测断面在左右管道各设置4个测点,具体布置见图1。

图1 三个泉倒虹吸管道纵横剖面监测布置图Fig.1 Three Spring inverted siphon pipe Longitudinal and cross-section monitor layout

图2 小洼槽倒虹吸管道纵横剖面监测布置图Fig.2 Xiaowacao inverted siphon pipe Longitudinal and cross-section monitor layout
小洼槽倒虹吸全长5136m,采用直径3.1m玻璃钢管,平行双管布设,设计流量(单管)为15.25m3/s,加大设计流量(单管)为17.5m3/s,最大工作静水压力为0.46MPa。小洼槽倒虹吸管道在1+276和1+268断面设置主监测断面[2]~[4],监测管道应变、管道接头变形,每个监测断面在左管道各设置4个测点;并在1+286断面设置管道径向变形监测、1+284断面设置土压力监测、1+262和5+546.5设置接头变形监测断面,每个断面设置4个测点,具体布置见图2。
工程区地处北纬45°以上的严寒地区,冬季最低气温-41.7℃,夏季最高温度40.6℃,昼夜温差20℃左右,年际温差高达82℃。昼夜温差、阴阳面温差和年际温差大、干湿交替频繁、冻融循环剧烈等不良气候特征,对管道的应力应变调控提出了极高的要求。……
