（中国葛洲坝机械船舶有限公司 湖北 宜昌 443002）
【摘 要】压力钢管按照不同的分类方式分为不同的种类，如果我们根据钢管是否直接和大气接触进行分类，可以将钢管分为露天式和埋藏式两类，也就是我们通常所说的明管和埋管。本文将围绕水电站压力钢管明管的可靠度校准方法展开具体的阐述和分析。
【关键词】水电站；压力钢管明管；可靠度；校准方法
Reliability calibration method hydropower penstock pipe out of
Chen Hai-bo
【Abstract】Penstock according to different classifications are divided into different categories, depending on whether if we pipe direct contact with the atmosphere and the classification can be divided into open-air pipe and buried two categories, that is, we usually refer to Ming and tubes buried. This article will focus on the reliability of the calibration method hydropower penstock pipe to expand out specific elaboration and analysis.
【Keywords】Hydropower station; Penstock pipe out; Reliability; Calibration method
【中图分类号】TV732.4 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2016）20-0156-02
压力钢管作为水电站输水系统的重要组成部分，其可靠度和结构安全性是整个水电站发电运营的基本保证。现在国内、外水电站压力钢管设计主要按照应力分类法进行，也有部分的研究者是以极限承载力为基础展开的管道整体安全研究。在实际工作应用中，钢管的强度参数、静水压力、水锤以及焊缝参数等都具有非常明显的随机性，这会对压力钢管结构的安全性带来严重的影响。
国内外一些学者对工程结构系统可靠度进行了全面的研究，也提出了一些近似计算的方法，并在重力式挡土墙和含腐蚀缺陷的工业管道等结构中有应用。只是在实际工作中，以水电站压力钢管明管系统可靠度为主要对象的研究还是比较少的。本文介绍了一次二阶法求解水电站压力钢管明管的系统可靠度，希望能够带给相关人士以思考。
1.水电站压力钢管明管抗力的统计特征
1.1 影响水电站压力钢管明管抗力的主要因素及其统计参数
在实际生活中，能够影响到水电站压力钢管明管抗力的因素是比较多的，主要的因素有材料性能的不定性，我们用随机变量K1表示；构件几何参数的不定性，用随机变量K2表示；构件抗力实际值与试验值之间关系的不定性，用随机变量K3表示；计算模式的不定性，用随机变量K4表示等等。
按照DL5017-93（建议参考最新规范），压力钢管制造安装及验收规范等参照并在统计分析的基础上，我们获得的影响钢管抗力主要因素的统计参数具体为：材料性能不定性K1A3和K116Mn标准值分别是1.147和1.109，变异系数分别是0.128和0.098；几何参数不定性K2标准值是1.000，变异系数是0.050；构件抗力实际值与试验值之间关系的不定性K3的标准值是0.950，变异系数是0.050；计算模式不定性K4的标准值是1.050，变异系数是0.070。文章提到的A3和16Mn主要是指国内的武钢、安钢、舞阳钢厂等有代表性钢厂今年来生产的钢板型号，这些钢板的不确定性就是根据这两个钢板和20 086组强度试验数据并通过全面的统计分析得到的。
1.2 水电站压力钢管明管抗力的统计特征
水电站压力钢管明管是一种由单一材料组成的结构构件，其抗力的表达形式是：W=K1K2K3K4，在整个公式中，K4代表的是钢管规范计算的明管的抗力标准值。按照前面我们所列的影响钢管抗力的各因素的统计参数，运用统计数学中的误差传递公式可以推导出明管抗力W的统计参数的计算公式是：
在这个公式中，截面力W用字母代替，其余的依次是KM代表K1，Ka代表K2，Kz代表K3，Kp代表K4，按照上述公式可以算得明管抗力R的统计参数为A3钢的值是1.144，值是0.162，16Mn钢的统计参数为值是1.144，值是0.162。另外，其概率分布类型经用“K-S”检验法检验服从对数正态分布。
2.水电站压力钢管明管结构系统的可靠度校准方法与步骤
2.1 钢管规范的设计表达式
钢管规范中关于明管的设计表达式可以归结为：
（1）
在这个公式中，SK代表的是作用效应标准值，R代表的是按照规范计算的抗力标准值，K主要是指钢管规范容许应力设计法的安全系数，对明管直管段和厂内明管膜应力区，钢管规范取用的安全系数分别是1.82和2.28。
2.2 可靠指标的计算方法和步骤
对于水电站压力钢管明管可靠指标的计算采用的是一次二阶法，我们计算可靠指标的整个步骤如下：首先，如果我们设定总的作用效应Sk是某一个定值，按照各作用效应的比值， 和 可分别求得 然后由公式（1）获得Rk.其次，按照压力钢管常遇作用的统计特征表中所列作用的统计参数，由作用效应可求得，同时按照前述抗力的统计参数，由RK最终可以求得UR，而作用效应和结构抗力的变异系数及其概率分布类型也已给出。
再次，列出极限状态方程。对于明管，作用效应组合为Wc+Wh+W+G，Sk是非线性函数，则其极限状态方程为：
最后，以上面的这个方程以及随机变量的统计特征为依据，运用概率方法就可以求出明管的可靠指标，也可以按照下面的公式，运用双重迭代的方法计算。
最后在给定的材料组合和作用效应组合下，对应于若干个不同的，及，工作人员就可以求出若干个不同的值，这些的加权平均值或算术平均值即可作为评定钢管规范明管的可靠度水平的标志，由于目前缺乏各种作用效应在结构使用期间内出现的概率，故暂取的算术平均值进行分析。
3.结束语
总而言之，截止到现在，我国针对水电站压力钢管明管可靠度校准方法的研究还有很大的局限性，和国外的研究相比较，存在的问题也比较多，但是随着时代的发展、科技的进步以及我国综合国力的全面提升，我们投入到水电站压力钢管明管可靠度校准方法研究上的人力、物力、资金等都会增多，相信现在许多未知的问题在许多研究者的共同努力下会得到有效地解决。
参考文献
[1]邓家庆.天生桥水电站压力钢管的设计[C].水电站压力管道岔管蜗壳.杭州:浙江大学出版社，1994.
[2]王东，陈建康.重力坝可靠度参数敏感性探讨[J].四川大学学报(工程科学版)，2001，33(4):1-5.
[3]袁子厚.明管可靠度分析及设计分项系数研究[D].武汉:武汉大学，2002.
论文作者:陈海波
论文发表刊物:《建筑知识》2016年20期
论文发表时间:2017/6/2
标签：钢管论文; 水电站论文; 抗力论文; 压力论文; 可靠论文; 参数论文; 作用论文; 《建筑知识》2016年20期论文;