一、钢管的材料
制造钢管的材料应符合规范要求。 受力构件和加强构件:
管壁、加劲环、支承环：经过镇静熔炼的热轧平炉 底碳钢或低合金钢，如Q235、16Mn，和经过正火的 15MnV和15MnTi 。
第八章 水电站的压力管道
支座的滚轮和支承板等:Q235、Q255、Q275、 16M35、45 屈服点为60～80的高强度钢材；
自由移动； b.减小支墩间距，减小管道的弯矩和剪力，支墩间距
应通过结构分析和经济比较确定，一般在6～12m 之间，原则上大直径小间距。
分类：滑动式、滚动式和摆动式三种
(1)滑动式支墩 分为鞍式和支承环式两种
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
鞍式支墩
优点：结构简单，造价较低； 缺点：摩阻力大，受力不均匀； 适用：直径在100cm以下的管道。
第八章 水电站的压力管道
二、管径的确定
压力管道的直径应通过动能经济计算确定
在可行性研究和初步设计阶段，可用以下彭德舒公式来初 步确定大中型压力钢管的经济直径
D 7 52Q3 H
V经 5 ~ 6m / s
注意：(1)经济流速 (2)经济比较以及与相邻结构的衔接
第八章 水电站的压力管道
第四节 钢管的材料、容许应力和管身构造
设计中参照《水电站压力钢管设计规范》（SL281-2003）
第八章 水电站的压力管道
三、管身构造
按构造分：无缝钢管、焊接管和箍管。 焊接管：在焊接横缝时，应使各管节的纵缝错开。 对于明管，纵缝不应布置在横断面的水平轴线和垂 直轴线上，与轴线的夹角应大于10°,相应的弧线 距离应大于300mm。
第八章 水电站的压力管道
流幅：普通碳素钢的一个重要特性，使结构应力趋于均匀， 避免因局部应力太大而过早破坏，提高结构物安全度。
s ：容许应力的上限，最优比值=0.5～0.7，增大 s ，
会导致塑性降低； 减小 会使材料利用不充分。 s
第八章 水电站的压力管道
ε：实际破坏时的相对变形值，代表材料塑性性能。
普通碳素钢的ε约为20％～24％；
(4) 铸钢和厂房内明管采用0.8 [ ]，弯管0.9[ ]；
(5) 埋管必须满足埋深要求方可采用；
第八章 水电站的压力管道
(6)坝内埋管膜应力区在特殊荷载组合下 [ ] =0.9 s者，
仅适用于按明管校核情况，其余情况均用0.8 s ； (7)钢衬钢筋混凝土管的钢衬按钢材 s 的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ值。
1、机械性能
机械性能一般指钢材的屈服点
s
、极限强度

、断裂时 b
的延伸率 和冲击韧性 ak 。
① s 应力与应变存在线性关系，即处于弹性工作状态；
② 2.5% ~ 3.0% 蠕变，外荷不变，变形继续发展
形成流幅；
③ b 自动强化阶段，承受较高荷载；
④ 破坏阶段
第八章 水电站的压力管道
管身宜采用压力容器用钢：20R、16MnR、 15MnVR、15MnNbR。
第八章 水电站的压力管道
国产高质量的高强钢在水电站钢管上的应用得到了很快推 广，打破了进口高强钢的垄断局面。700--800MPa级的高强 钢，也已获得了相当应用。
第八章 水电站的压力管道
焊接管钢材的基本性能包括机械性能、加工性能 和化学成分等方面。
第八章 水电站的压力管道
支承环式支墩
优点：改善应力状态，减小滑动摩阻； 缺点：是摩阻仍相对较大； 适用：直径200cm以下的管道。
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二、容许应力
强度指标：屈服点 s 表示。 钢材的容许应力[ ] = s / K或用 s 的某一百分比表示。
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规范说明：
(1) s b 07 s 07 b (高强度钢材);
(2) 埋管、坝内钢管外压校核，按明管采用； (3) 采用新钢材，视其可靠性，可降低允许应力；
为了消除辊卷和焊接引起的残余应力， 符合下 列条件之一者应作消除残余应力处理：
(1)δ (mm)超过下列数值：
Q235-42mm；16Mn-38mm；15MnV和15MnTi-36mm
(2)冷加工成型的δ (mm)符合下列情况：
Q235和16Mn：D≤33δ ；15MnV和15MnTi：D≤40δ
(3)岔管等形状特殊的构件 (4)椭圆度不得超过0.5％
第八章 水电站的压力管道
初步确定管壁厚度的步骤：
(1)结构分析δ计算 (2) δ结构(mm) = δ计算+2mm的锈蚀裕度 (3) δ(mm)≥6mm (4) δ(mm)≥D/800十4
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第五节 明钢管的敷设方式、镇墩、支墩和附属设备 一、明钢管的敷设方式
镇墩：固定管道，直管 段的长度超过150m，可 在中间加设镇墩；若其 坡度较缓，也可不加镇 墩，而将伸缩节置于该 管段的中部。
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3、化学成分 钢材的化学成分影响钢材的强度、延伸率和焊接性能。
C% 0.22% 硬度， s，塑性，ak ，可焊性
硅的含量应限制在0.2％以内; 镍和锰提高钢材的机械性能 硫降低钢材强度，使钢材热脆，含硫量高的钢材不宜进行 热处理。 磷使钢材冷脆，含磷量高的钢材不宜用于制作在低温下工作 的钢结构。 氮和氧使钢材变脆 常采用的材料：Q235等镇静碳素钢和16Mn低合金钢。
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支墩：支承管道，离地表不小于0.6m。 伸缩节(分段式)：适应温度变化，靠近上镇墩处。
第八章 水电站的压力管道
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羊卓雍湖抽蓄明管布置
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二、明钢管的支墩和镇墩
1、支墩 作用: a.承受法向分力，相当于滚动支承，允许管道在轴向
ak ：冲击韧性。反映材料脆性破坏和时效硬化趋
向及材料重复荷载和动荷载的性能。冲击韧性性 能随温度下降而下降，临界温度称为冷脆点。要 注意钢材正常运行温度要高于冷脆点。
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2、加工性能
指钢材辊扎、冷弯、焊接等方面的性能 冷弯： 塑性变形 发生冷强 时效硬化 钢材变脆 焊接：焊缝不开裂，不降低焊缝及相邻母材的机械性能 （如强度、延伸率、冲击韧性等）。 后处理：进行消除内应力处理。