岔管是水电站地下工程的关键部位之一,由于其结构形状复杂,受力状态不明确,其结构设计历来为人们所重视。本文结合四川华能宝兴水电站工程月牙肋式钢岔管设计进行了以下几方面研究工作: (1)三维岔管施工。随着掌子面推进,用地应力释放的方法模拟开挖;开挖两倍的洞径后施作喷层和锚杆;在洞顶120度的范围内,在衬砌外表面施加等效节点力,以模拟施工后期的灌浆压力。 (2)基于对钢衬与混凝土衬圈之间不密实接触的考虑,提出在钢衬和混凝土之间设接触层进行钢衬、混凝土衬圈和围岩联合受力分析。通过联合受力的解析推导,进行钢衬和围岩压力分担比对接触层参数(弹模和厚度)敏感性分析。将圆形管接触层变形与初始缝隙(规范建议值)匹配,可初步确定接触层参数。将接触层参数用于三维岔管有限元模型中进行围岩、混凝土、钢管三者相互作用仿真分析。 (3)分析钢岔管的抗外压稳定性。本文引入拱轴圆弧临界荷载理论对非对称Y型岔管与相应圆柱管的抗外压临界荷载进行定性比较。用有限元非线性屈曲分析,对岔管和相应圆柱管的抗外压临界荷载进行量化比较。并就对岔管轴向长度、管壁厚度对临界荷载灵敏性进行分析。