前言

能源是人类社会发展的重要物质基础，水力发电是人类获得能源的一个重要途径。水资源是一种可再生资源，所以水力发电具有成本低、效率高、运行灵活、不污染环境等优点。为了改善和调整能源结构，充分利用水电资源，我国的水力发电事业得到了迅猛发展。

水电站压力钢管是水力发电系统的重要结构，特别是埋藏式压力钢管，其外压稳定性问题比较突出，压力钢管承受的外压主要有：第一，地下水压力，钢衬所受的地下水压力值，可根据勘测资料选定，根据最高地下水位线来确定外水压力，同时要分析水库蓄水和引水系统渗漏等因素对地下水位的影响；第二，混凝土与钢衬之间的接触灌浆压力，为了保证钢衬与混凝土垫层接合紧密并减少缝隙，在钢衬装好且回填混凝土垫层后，要进行接触灌浆，在灌浆时，因灌浆压力直接作用在钢衬外部，如果不按规程进行灌浆，或对压力控制不当，很容易造成钢管失稳破坏；第三，浇筑混凝土垫层时的临时外荷载，钢衬安装好后，浇筑混凝土垫层时，流态混凝土对钢衬产生外压力；第四，机组关闭时所产生的外压，当水电站机组关闭时，对压力钢管会产生负压，该外压最大值相当于1个标准大气压（101325Pa）。钢管一旦发生失稳破坏，不仅额外增加了修复所需的费用，而且使水电站停止运行，在经济上造成严重损失。因此，开展压力钢管的抗外压失稳屈曲破坏机理分析，为压力钢管的稳定计算及设计提供一套行之有效的方法，有着重要的理论价值和工程实际意义。

本书以YMD水电站压力钢管为例，阐述了压力钢管加固方案，建立了压力钢管加固方案分析的有限元模型，对压力钢管加固方案进行了比选和优化，并对各个加固方案进行了极限承载力分析。本书作者为华北水利水电大学马文亮老师。本书在成稿过程中得到了中水北方勘测设计研究有限责任公司、华北水利水电大学刘东常教授的大力支持与帮助，在此一并表示诚挚的谢意。

限于作者水平，水中内容难免有疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正。

作者

2016年7月