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有压引水式水电站和抽水蓄能电站输水管线较长,多采用“一管多机”的布置方案,由主管到支管的分岔处需要设置岔管过渡。月牙肋钢岔管具有结构尺寸较小、外表较为光滑的特点,在国内外大中型常规电站及抽水蓄能电站的地下埋管中应用广泛。为提高设计效率,本文开发了月牙肋钢岔管体型设计及有限元建模程序。并结合实际工程,进行了对称Y型和非对称Y型月牙肋钢岔管的弹塑性受力分析。选题具有重要的实际应用价值。通过对对称Y型、非对称Y型和异型月牙肋岔管的体型进行分析,梳理出了各类岔管独立的体型设计输入参数。采用Java语言,开发了用于月牙肋钢岔管体型设计的CAD绘图及有限元建模一体化程序。执行程序即可生成月牙肋钢岔管的CAD绘图命令流和有限元模型命令流,将命令流分别导入CAD和ANSYS中,即可自动生成月牙肋钢岔管有限元模型和3D体型图、平面体型图、各管节展开图及月牙板施工图。本文以两个水电站月牙肋钢岔管实际工程项目为例,利用上述自编程序,建立了不同体型月牙肋钢岔管的ANSYS有限元模型,开展了水压试验工况下正常内水压及超载内水压的静力弹塑性分析,探讨了约束条件对应力应变分布的影响,对比分析了不同计算方案的塑性区域、第一主塑性应变和Mises应力结果。论文主要研究成果及结论如下:(1)完成了钢岔管体型设计程序的开发,程序可辅助月牙肋钢岔管体型设计,生成CAD体型图、管节展开图、月牙板施工图以及有限元模型。(2)水压试验工况,在内水压力作用下,塑性区域集中出现在管壳与月牙肋板相贯线附近主岔管最高点内壁处,肋板与岔管接缝处附近出现小部分塑性区域。对于实际工程,在进行月牙肋钢岔管的加肋补强及钢筋混凝土外包设计时,应重点考虑易发生塑性变形的区域。(3)在内水压力作用下,有闷头的情况,管壳与月牙肋板相贯线附近主岔管最高点内壁处首先进入塑性,随着内水压力的增大,肋板与岔管接缝处附近出现小部分塑性区域;无闷头的情况,月牙肋板与岔管接缝处附近首先进入塑性,随着内水压力的增大,管壳与肋板相贯线附近主岔管最高点内壁处出现部分塑性区域。(4)随着内水压力的增大,无闷头情况的塑性发展程度和Mises应力最大值明显高于有闷头的情况,且增幅远大于有闷头的情况。对于实际工程,在进行月牙肋钢岔管结构设计时,应特别注意约束条件对应力应变分布的影响。