伸缩节

安装在压力钢管中间，位于两镇墩之间或结构分缝处的一段钢结构，以适应钢管因温度和水压力变化及地基不均匀沉陷等而产生的变位差。也称伸缩节头。它具有一定的轴向伸缩能力和横向变位能力和良好的密封性能。

早期的输水管道无伸缩节，运行中出现管道和镇墩破坏，人们逐渐认识到管道上存在变位差，需采取工程措施。直径较小的管道，在结构缝处采取U形弯管、管外设空腔外管或包裹软垫层等措施解决。直径较大的钢管设置伸缩节。大中型水电站的伸缩节，一般布置在相邻两镇墩之间和进入厂坝结构分缝处。布置在两镇墩之间的伸缩节一般靠近上镇墩，这样便于钢管自下而上安装，并且可减少上镇墩的轴向力及伸缩节处的内水压力。

伸缩节要有足够强度、刚度和良好的密封性能，温度变化时钢管应能灵活伸缩。适用于水电站的伸缩节形式有：套筒式伸缩节（图1）、内接式伸缩节（图2）、波纹管式伸缩节（图3）、套管式伸缩节、压盖式限位伸缩节、套筒式波纹密封全封闭式伸缩节等。套筒式伸缩节又分单套筒式和双套筒式。单套筒伸缩节，又称单向伸缩节或套筒式温度伸缩节，只能适应钢管轴向位移，而仅靠调压圈与管壁间的间隙适应微小的不均匀沉陷。双套筒伸缩节，又称双向伸缩节或温度—沉陷伸缩节，能同时适应较大的轴向位移和横向位移。若钢管不均匀变位较小，也可采用结构相对较为简单的内接式伸缩节。伸缩节形式应根据管径、内压和变位（线变位和角变位）要求等因素选定。伸缩节的伸缩量和支座垫板长度，应根据管长、水温、气温、合拢时温度等因素确定，并留有余量。各种伸缩节的角变位应根据地基沉降、管道承载后的变形等因素确定。

图1 套筒式伸缩节结构图

（a）单套筒式伸缩节结构剖面；（b）双套筒式伸缩节结构剖面

图2 内接式伸缩节结构图

图3 波纹管式伸缩节结构图

镇墩间的明管，温差大，轴向位移为主，管道材料的安全储备相对较低，一般需设伸缩节。也有将镇墩布置在弯管拐点之外而取消伸缩节的尝试。如白山水电站二期工程，坝内管与引水隧洞之间有长度分别为30.64m和46.73m的明管，通过布置为空间转弯自承式以适应坝体位移和其他变形，成功地取消了中间支座和伸缩节。

随着水头和管径的增大，伸缩节的造价较高，制造、安装和维护难度较大。伸缩节安装对大坝浇筑施工的干扰大，影响工程进度。漏水问题也越来越突出，如碧口水电站的厂坝间伸缩节因漏水严重而焊死，伸缩节室也用混凝土回填，管道运行恢复正常。地下厂房的管道因温差小和沉陷小，也可不设伸缩节。近年来，对坝后式水电站的坝内埋管和坝后背管，有许多大型水电站取消了伸缩节，如中国的李家峡水电站、岩滩水电站和安康水电站，俄罗斯的萨扬舒申斯克水电站和契尔盖水电站，以及委内瑞拉的古里水电站等。取消伸缩节后，一般需采取其他工程措施以降低钢管应力，保证运行安全。根据已有的工程经验，这些措施包括：①厂坝分缝处共有钢筋混凝土基础；②设置一段明管以适应缝两端的不均匀变形；③伸缩管段上预留环缝，待初期蓄水后变位差已大部分完成再焊接；④设置软垫层以控制管段外围混凝土的开裂；⑤不采用接触灌浆以保持钢管与外围混凝土分开，适应微小变形；⑥加强施工期和运行期的变形和应力观测。

厂坝间设置伸缩节时，一般留有伸缩节室以便于维护。伸缩节为水电站重要设备之一，一般应在工厂装配，整体运往工地安装并做水压试验。