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钢筋的环向应力
(8-67)
上述计算为内水压力作用下的应力计算。除此以外，坝体荷载也会在孔口周围产生附加环向应力。应将这两种作用产生的环向应力叠加，再进行配筋计算。如果求出的钢筋数量不超过并接近假定的钢筋数量，则认为满足要求。否则应重新假定钢筋数量，再进行上述计算，直到满意为止。
(三) 坝内埋管钢衬的抗外压稳定性
坝内埋管钢衬抗外压失稳分析的原理和方法与地下埋管钢衬相同。坝内埋管钢衬的外压荷载主要有外水压力、施工时的流态混凝土压力和灌浆压力。施工期临时荷载，不宜作为设计控制条件，应靠加设临时支撑，控制混凝土浇筑高度等工程措施来解决。钢衬所受外水压力来源于从钢衬始端沿钢衬外壁向下的渗流。渗流水压力可假定沿管轴线直线变化。
为安全计，钢衬最小外压力不小于0.2MPa。钢衬上游段承受的内压值小，管壁薄，但钢衬外渗流水压大，是抗外压失稳的重点。应该在钢衬首端采取阻水环等防渗措施，并在阻水环后设排水措施，这样可以比较有效地降低钢衬外渗压。接缝灌浆可减小缝隙，也有利钢衬抗外压失稳。坝内埋管钢衬在放空时外压失稳的事故比较少见。
三、坝后背管
为了解决钢管安装与坝体混凝土浇筑的矛盾，一些大型坝后式水电站将钢管布置在混凝土坝的下游坝面上，形成下游面管道，或称为坝后背管。下游面管道除进水口后一小段管道穿过坝体外，主要部分沿坝下游面铺设，如图8-48。
与坝内埋管相比，下游面管道有如下优点：便于布置；减少管道空腔对坝体的削弱，有利于坝体安全；坝体施工不受管道施工与安装的干扰，可以提高坝体施工的质量，并加快进度和提前发电；管道可以随机组的投产先后分期施工，有利于合理安排施工进度，且减少投资积压，机组台数较多时，效益更为显著。
混凝土坝下游面管道有两种结构型式：坝下游面明钢管和坝下游面钢衬钢筋混凝土管。
1．坝下游面明钢管。现场安装工作量小，进度快，与坝体施工干扰小。但当钢管直径和水头很大时，会引起钢管材料和工艺上的技术困难。敷设在下游坝面上的明管一旦失事，水流直冲厂房，后果严重。
2．坝下游面钢衬钢筋混凝土管。管道是内衬钢板外包钢筋混凝土的组合结构，用坝下游面的键槽及锚筋与坝体固定。钢衬与外包混凝土之间不设垫层，紧密结合，二者共同承受内水压力等荷载。这种管道结构的优点是：
(1) 管道位于坝体外，允许管壁混凝土开裂，使钢衬和钢筋可以充分发挥承载作用；
(2) 利用钢筋承载，减少了钢板厚度，避免采用高强钢引起的技术和经济问题；
(3) 环向钢筋接头是分散的，工艺缺陷不会集中，因此可以避免钢管材质及焊缝缺陷引起的集中破裂口带来的严重后果；
(4) 减少外界因素对管道破坏的可能性，在严寒地区有利于管道防冻。
图8-48 坝下游面管道
第四章 特种设备安全技术
第一节 特种设备安全基础知识
A考试内容、在教材中的位置和重要性
题号
考试内容
在教材中的位置
重要性
一特种设备
（一）
特种设备的种类和分类，特种设备安全性工作原理及特点，特种设备的安全强度概念及承压设备用材料、焊接安全特点，承压设备承载介质安全特点；
P230-P243
P252-PP256
了解
（二）
特种设备的用途和场所，特种设备的安全附件及其功用；
P230-P243
熟悉
（三）
掌握各类特种设备的事故特点及危害性和城市危险源的控制。
P230-P243
掌握
二 检测技术
进行特种设备安全检验的各类检测技术的基本原理、检验方法和检验目的。
P244-P251
熟悉
B 答案提要
一、 特种设备
（一）特种设备的种类和分类，特种设备安全性工作原理及特点，特种设备的安全强度概念及承压设备用材料、焊接安全特点，承压设备承载介质安全特点；
特种设备种类和分类：有锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施等共七类。其中锅炉、压力容器(含气瓶)、压力管道属于承压类，电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施等属于机电类。
特种设备安全性工作原理及特点：
锅炉的安全工作特性：
(1)爆炸的危害性。
(2)易于损坏性。
(3)使用的广泛性。
(4)连续运行性。
压力容器的安全工作特性：和锅炉有相似之处，例如因承受高温高压而有爆炸危险和易损坏性。此外，还可能由于介质易燃、有毒或腐蚀性，当发生泄漏时，可引发火灾、大面积中毒等严重事故。
电梯的安全工作特性：电梯可能发生的危险一般有：人员被挤压、剪切、撞击和发生坠落；人员被电击、轿厢超越极限行程发生撞击；轿厢超速或因断绳造成坠落；由于材料失效、强度丧失而造成结构破坏等。
起重机械的安全工作特性：起重机械包括轻小型起重设备、起重机、升降机三类，其工作特点可概括为以下7点：
(1)起重机械通常具有庞大的结构和比较复杂的机构，能完成一个起升运动、一个或几个水平运动。
(2)所吊运的重物多种多样，载荷是变化的。
(3)大多数起重机械，需要在较大的范围内运行，活动空间较大。
(4)有些起重机械，需要直接载运人员在导轨、平台或钢丝绳上做升降运动(如电梯、升降平台等)，其可靠性直接影响人身安全。
(5)暴露的、活动的零部件较多，且常与吊运作业人员直接接触(如吊钩、钢丝绳等)，潜在许多偶发的危险因素。
(6)作业环境复杂。
(7)作业中常常需要多人配合，共同进行一个操作。
上述诸多危险因素的存在，决定了起重伤害事故较多。
大型娱乐设施和客运索道：由于载人且运动范围较大，任何电气或机械故障导致的运动状态变化都可能造成人员伤亡事故。
承压设备用材：钢材，按化学成分可分成碳素钢和合金钢，按金相组织分可分成珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢、铁素体钢。
焊接安全特点：书上讲到手工电弧焊、自动埋弧焊、手工钨极氩弧焊、自动气体保护焊、电渣焊等熔焊和摩擦焊等压焊，对其安全特性没有明确表述，一般地说，要求焊透，无沙眼，焊缝均匀，残余应力小等。此外焊接作业本身有一定危害，属于特种作业，须持证上岗。
承压设备承载介质安全特点：承压设备承载介质按物质状态分有液体、气体、液化气体、单质和混合物；按化学性质分有可燃、易燃、惰性和助燃四种；按对人毒害作用分有极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害。有些介质对容器或管道有腐蚀作用。
（二）特种设备的用途和场所，特种设备的安全附件及其功用（熟悉）
● 锅炉：为整个社会生产、生活提供能源和动力，因而其应用范围极其广泛。
锅炉安全附件：
1)安全阀：对锅炉内部压力极限值的控制及对锅炉的安全保护起着重要的作用。
2)压力表：压力表用于准确地测量锅炉上需测量部分压力的大小。
3)水位计：水位计用于显示锅炉内水位的高低。
4)温度测量装置：测量给水、蒸汽、烟气等介质的温度，对锅炉热力系统进行监测。
5)保护装置：
(1)超温报警和连锁保护装置，能在超温报警的同时，自动切断燃料的供应和停止鼓、引风，以防止热水锅炉发生超温而导致锅炉损坏或爆炸。
(2)高低水位警报和低水位连锁保护装置。
(3)锅炉熄火保护装置。当锅炉炉膛熄火时，切断燃料供应，并发出相应信号。
6)排污阀或放水装置：排放锅水蒸发而残留下的水垢、泥渣及其它有害物质。
7)防爆门：在炉膛和烟道易爆处装设防爆门防止炉膛爆炸。
8)锅炉自动控制装置：使锅炉在最安全、经济的条件下运行。
（其中，安全阀、压力表、水位计又称为锅炉三保）
● 压力容器，泛指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并能承受压力的密闭容器。它被广泛用于石油、化工、能源、冶金、机械、轻纺、医药、国防等工业领域。
压力容器的安全附件
1)安全阀：容器内压力高时可自动排出一定数量的流体以减压；当容器内的压力恢复正常后，阀门自行关闭。
2)爆破片：由进口静压使爆破片受压爆破而泄放出介质以减压，爆破后即不可在用，须更换，即具有非重闭性。
3)安全阀与爆破片装置的组合：可有安全阀与爆破片装置并联组合、安全阀进口和容器之间串联安装爆破片装置、安全阀出口侧串联安装爆破片装置三种组合方式。
4)爆破帽：超压时其薄弱面发生断裂，泄放出介质以减压。爆破后不可再用，须更换。
5)易熔塞：属于“熔化型”(“温度型”)安全泄放装置，容器壁温度超限时动作，主要用于中、低压的小型压力容器（如液化气钢瓶）。
6)紧急切断阀、减压阀
紧急切断阀通常与截止阀串联安装在紧靠容器的介质出口管道上，以便在管道发生大量泄漏时进行紧急止漏；一般还具有过流闭止及超温闭止的性能。
减压阀间隙小，介质通过时产生节流，压力下降，用于将高压流体输送到低压管道。
7)压力表、温度计、液位计
(1)压力表：指示容器内介质压力，是压力容器的重要安全装置。
(2)液位计：又称液面计，是用来观察和测量容器内液位位置变化情况。特别是对于盛装液化气体的容器，液位计是一个必不可少的安全装置。
(3)温度计：用来测量压力容器介质的温度，对于需要控制壁温的容器，还必须装设测试壁温的温度计。
● 电梯
电梯用于高层建筑物中。
电梯安全附件：
1.防超越行程的保护
2.防电梯超速和断绳的保护
3.防人员剪切和坠落的保护
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