狄青水電站(壓力鋼管分岔管結(jié)構(gòu)設(shè)計專題)計算書

1、目錄目錄1第 1 章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物31.1 混凝土非溢流壩3剖面設(shè)計3穩(wěn)定與應(yīng)力校核61.2 混凝土溢流壩23溢流壩孔口尺寸的確定23溢流壩堰頂高程的確定24閘門的選擇25溢流壩剖面26溢流壩穩(wěn)定驗算27溢流壩的結(jié)構(gòu)布置34消能與防沖34第 2 章 水電站廠房362.1 水輪機的選擇36特征水頭的選擇36水輪機型號選擇38水輪機安裝高程432.2 廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)43電機外形尺寸估算43發(fā)電機重量估算45水輪機蝸殼及尾水管45調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速設(shè)備選擇46水輪機閥門及其附件48起重機設(shè)備選擇492.3主廠房尺寸及布置49長度49寬度50廠房各層高程確定50第 3 章 引水建筑物533.1

2、 細部構(gòu)造53隧洞洞徑53隧洞進口段533.2 調(diào)壓室55設(shè)置調(diào)壓室的條件55壓力管道設(shè)計55計算托馬斷面56計算最高涌波引水道水頭損失60計算最低涌波引水道水頭損失631調(diào)壓室方案比較65第四章岔管專題設(shè)計714.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計71管壁厚度的計算71岔管體形設(shè)計71肋板計算742第 1 章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物1.1 混凝土非溢流壩剖面設(shè)計基本剖面壩高的確定（1）按基本組合（正常情況）計算：H m設(shè)計底 235.5 112 123.5mgD9.81 220042.63由（ 1）得 h5% 1.057mv0222.5 2由（ 2）得 L m10.92m由水工建筑物表 212h5%1.95h

3、m0.542m查得hmh1%2.42h1% 2.42 0.542 1.31mh mhzh1%2cth 2H m1.312cth 2123.50.49mLmL m10.9210.92大壩級別 1 級正常情況 hc 0.7mh設(shè)2h1%h zhc2 1.31 0.490.7 3.81m壩頂高程 =設(shè)計洪水位 +h設(shè) 235.5 3.81 239.31m(2) 按特殊組合（校核情況）計算：H m校核底238112126m3gD9.81 222597.01由（ 1）得 h5% 0.64mv02152由（ 2）得 L m7.30mh5%由水工建筑物表212 查得 1.95 hm 0.328m hmh1%

4、2.42h1% 2.42 0.328 0.79mh mhzh1%2cth 2H m0.792cth 21260.27mLmL m7.37.3大壩級別 1 級非正常情況 hc0.5mh設(shè)2h1%h zh c2 0.790.270.5 2.35m壩頂高程 =校核洪水位 +h校2382.35240.35m綜上：壩頂高程取為240.35 m。壩底寬的確定由于電站形式為引水式，故壩上游側(cè)無有壓進水口，上游壩坡坡度不受限制，取上游面坡度0 ，同時用應(yīng)力條件和穩(wěn)定條件公式確定壩底的最小寬度。（1） 按應(yīng)力條件確定壩底最小寬度BH1c 1210為上游坡度，取0 時可以得到： BHc10式中： B壩底寬度， m

5、；H 基本剖面壩高， m4c 壩體材料容重取值23.5KN/m 30 水容重10KN/m 31 揚壓力折減系數(shù),按規(guī)范壩基面取0.3B11m0.69Hc23.50.25010（2） 按穩(wěn)定條件確定壩底最小寬度假定上游庫水位與三角形頂點平齊，上游水深 =壩高 =240.35m，下游無水壩的荷載只考慮上游水平水壓力 P，壩體自重 G 及揚壓力 U荷載設(shè)計值：重力設(shè)計值： G1.0128.3523.5128.35m1193.566 103 mKN2揚壓力設(shè)計值：13U1.20.25128.35128.35m1024.71110 mKN2靜水壓力設(shè)計值： P1.012 128.3521082.3681

6、03KN由水工建筑物表41 查得 1 級水工建筑物K=1.10K f (WU)P1.10.68(193.56624.711)mm0.7982.368所以壩底寬由穩(wěn)定控制取 m=0.79 實用剖面壩頂寬度壩頂寬度 b=（ 8% 10%）H=10.268m12.835m，且不小于 2m。本設(shè)計取 12m剖面形態(tài)由上可知，穩(wěn)定條件為限制條件，所以采用上游壩面上部鉛直、而下部呈傾斜，這樣可利用部分水重來增強壩的穩(wěn)定性。折坡點起點位置應(yīng)結(jié)合引水、擋水5建筑物的進水高程來選定，一般為把高的1/31/2（42.7885.57），取折坡高程為112+48=160.0m，坡度為 1:0.15壩底總寬 = 0.1

7、5 48101.4108.6m穩(wěn)定與應(yīng)力校核設(shè)計狀況 :基本組合：（持久狀況）（上游為正常蓄水位，下游水位為0）壩基面：(2) (2)(1)(3)(1)(1) (2)(3)圖 1-1 非溢流壩荷載計算簡圖（壩基面）荷載計算簡式：自重：G117.24823.52G2 =12128.3523.5G3189.4113.1623.52水壓力：6P1 10118 212P21 (70118)7.2102揚壓力：U 1100.25 11816.2U 21100.25118 （ 108.6-16.2）2U 31 （1011810 0.25 118） 16.22浪壓力：PL111010.9210.922（ 1

8、.31+ 0.49+）22PL 211010.9222（）2表 1-1 計算表格垂直水平力臂力矩編荷載號m正向逆向406149.52010091自3619541.11487602重1050455.3556738水6962039.327383872壓力676851.0220790345168477946.299422揚3壓136297.3362222力707448.922793浪198.21154壓力149114170517承載能力極限狀態(tài)： 抗滑穩(wěn)定：01.11.0(持久狀況 )f R '1.2CR ' 1.2103 kPam( fR ') 1.3m(C R '

9、) 3.0d1.2S *696201.2 (198.2 149.1)69679KNWR4060.836197.410504567681.2(4779136297407.4) 121090.02kNR(*)f R ' WRCR'AR1.2121090.021.2 103108.61 155215.4kPa1.33.00S(*) 1.1 1.0 6967976646.9kPa155215.4129346.2 kPa1.2滿足要求 壩址抗壓強度WR121090.02kNM R201009.61487602.2556738.52738386.7 345168 1.2(220789.89

10、9491.7362221.9 22793 17051.1)973762.8kN mTR54.3m108.634m20.79J R106735.3 m12S(*)(WRM RTR )(1m22)(121090.02973762.8 54.3)(1 0.792) 2615.4ARJ R108.6106735.3R(*)fc13500kPaS(*)1.11.0 2615.4f c1350002877kPa1.85000kPadm1.5滿足要求正常使用極限狀態(tài)： 長期組合下壩踵拉應(yīng)力驗算：（運行期）WR4060.8 36194.7 105045 6768 4779 13629 7407.4126253

11、.1kNM R201009.6 1487602.2 556738.5 2738386.7 345168220789.899491.7 362221.9 22793 17051.1 836113.7kNm8WRM RTR126253.1836113.7 54.3ARJ R108.6737.2kPa 0106735.3滿足要求 短期組合下壩址拉應(yīng)力驗算：（完建期）WR4060.836194.7105045145300.5 kNM R201009.6 1487602.2 556738.5 2245350.3kN mWRM RTR145300.52245350.3 54.3ARJ R108.6195.

12、6kPa 100kPa106735.3滿足要求折坡面：(1)(1)(2)(1) (2)(3)圖 1-2 非溢流壩荷載計算簡圖（折坡面）荷載計算簡式：自重：G123.51280.35G223.5165.1651.482水壓力：9P10170212揚壓力：U 1100.25 706U 21100.257057.482U 3110 （700.2570） 62浪壓力：110.9210.92PL110（ 1.31+ 0.49+）222110.922PL 210 （）22表 1-2 計算表格垂直水平力臂力矩編荷載號m正向逆向1自2265925.74583235重313942.5880996水2壓24500

13、23.33571585力揚105028.74301773壓50296.5833094力151729.74468414浪19866.9613272壓14966.369894力承載能力極限狀態(tài)： 壩址抗壓強度0 1.11.0(持久狀況 )f R '1.3C R ' 1.3 103 kPam( fR ') 1.3m(C R ') 3.0d1.210WR22658.731393.81.2(10505029.51575)44867.1kNM R583234.980996.0571585.0 1.2(30177.033094.1 46840.513271.59894.3)4

14、3540.7kNmTR31.74m63.4834m20.79JR21317.2 m12S(*)(WRM RTR )(1 m22 )( 44867.143540.7 31.74 )(1 0.79 2 )1253.2ARJR63.4821317.2R(*)fc13500kPaS(*)1.11.01253.2fc1350001378.5 kPa1.85000kPad m1.5滿足要求正常使用極限狀態(tài)： 長期組合下壩踵拉應(yīng)力驗算：（運行期）WR22658.731393.810505029.5157546398kNM R 583234.980996.0 571585.0 30177.0 33094.1

15、46840.5 13271.59894.320842.9kN mWRM RTR4639820842.9 31.74ARJ R63.48699.9kPa 021317.2滿足要求 短期組合下壩址拉應(yīng)力驗算：（完建期）WR22658.731393.854052.5kNM R 583234.9 80996.0 664230.9 kN mWRM RTR54052.5664230.931.74ARJ R63.4887.51kPa 100kPa21317.2滿足要求設(shè)計狀況 :基本組合：（短暫狀況）11上游為設(shè)計洪水位，下游為設(shè)計洪水最大下泄流量5000m3 / s（發(fā)電流量作為安全儲備）對應(yīng)的下游水位

16、132.6 112 20.6m壩基面：(3) (2)(1)(3)(1)(4)(2)(1)(2) (3)(4)圖 1-3 非溢流壩荷載計算簡圖（壩基面）荷載計算簡式：自重：G117.24823.52G212128.3523.51G389.4113.1623.52水壓力：P1110123.522P11020.6222P31 (75.5123.5)7.210212P4120.6 16.3 102揚壓力：U 1 =1020.6108.6U 2 =100.25 （ 123.5- 20.6） 16.2U3 =100.25 （ 1235.- 20.6） 92.412U4=10×123.5-20.6

17、-25.7 16.×2×0.5浪壓力：PL1110.9210.92210（ 1.31+0.49+）22PL 2110.922210 （）2表 1-3 計算表格垂直水平力臂力矩編荷載號m正向逆向406149.52010091自3619541.11487602重1050455.35567387626141.23141966水21226.9146402壓力716451.0365364167948.98209822372000揚3壓 416846.2192539力118857.38676113625148.9305684浪86120.5103604 壓力67119.97983承載能

18、力極限狀態(tài)： 抗滑穩(wěn)定：01.10.95(短暫狀況 )fR ' 1.2CR ' 1.2 103 kPam( fR ') 1.3m(C R ') 3.0d1.2S *76261.32121.8 1.2 8666.674162.8KNWR4060.8 36197.4 105045 7164 1678.9 22371.6 1.2(4167.5 11885 6251.2) 105007.4kNR(*) f R ' WR1.2105007.41.2103108.6 1 140369.9kPaCR'AR3.01.30 S(*) 1.10.95 74162.8

19、77500.1kPaR(*)140369.9116974.9 kPad1.2滿足要求 壩址抗壓強度WR105007.4kNM R1303541.3kNmTR54.3mJR108.63106735.3m4m20.7912S(*)(WRM RTR )(1 m2)(105007.41303541.3 54.3 )(1 0.792 ) 2647.4ARJ R2108.6106735.3R(*)fc13500kPa0 S(*)1.10.95 2647.4fc135002766.5 kPam 1.85000 kPad1.5滿足要求14正常使用極限狀態(tài)： 長期組合下壩踵拉應(yīng)力驗算：（運行期）WR4060.8

20、 36194.7 105045 7164 1678.9 22371.6 4167.5 11885 6251.2 109468.1kNM R 201009.6 1487602.2556738.53141965.6 14640.4 365364 82098.2192538.586760.5305683.710359.77982.71186068.8kNmWRM RTR109468.11186068.8 54.3404.6kPa0ARJ R108.6106735.3滿足要求 短期組合下壩址拉應(yīng)力驗算：（完建期）WR4060.836194.7105045145300.5 kNM R201009.6 1

21、487602.2 556738.5 2245350.3kN mWRM RTR145300.52245350.3 54.3ARJ R108.6195.6kPa 100kPa106735.3滿足要求折坡面：(1)(1)(2)(1) (2)(3)圖 1-4 非溢流壩荷載計算簡圖（折坡面）15荷載計算簡式：自重：G123.51280.35G223.5165.1651.482水壓力：P110175.522揚壓力：U 1100.25 75.56U 21100.2575.557.482U 3110 （75.50.2575.5） 62浪壓力：PL1110.9210.92210（ 1.31+ 0.49+）22P

22、L 2110.922210 （）2編荷載號自1重水2壓力揚3壓力浪4 壓力 表 1-4 計算表格垂直水平力臂力矩m正向逆向2265925.74583235313942.58809962850125.17717378113328.743254854256.5835694.5169929.74505228672.4662326771.86478616承載能力極限狀態(tài)： 壩址抗壓強度01.10.95(短暫狀況 )fR ' 1.3CR '1.3103 kPam( fR ') 1.3m(C R ') 3.0d1.2WR22658.731393.81.2(1132.5542

23、4.71698.8) 44145.3kNM R583234.980996.0717377.71.2(32548.135694.550522.3 6231.74785.9)197399.64kN mTR31.74m63.4834m20.79JR1221317.2 mS(*)(WRM RTR )(1m22)( 44145.3197399.6431.74 )(1 0.792 ) 1606.8ARJ R63.4821317.2R(*)fc13500kPaS(*)1.1 0.95 1606.8fc135005000kPa01679.1kPa1.81.5dm滿足要求正常使用極限狀態(tài)： 長期組合下壩踵拉應(yīng)力

24、驗算：（運行期）WR22658.731393.81132.55424.71698.845796.5kNM R 583234.980996.0 717377.7 32548.1 35694.5 50522.3 6231.74785.9173357.5kN mWRM RTR45796.5173357.5 31.74ARJ R63.48463.3kPa 021317.2滿足要求 短期組合下壩址拉應(yīng)力驗算：（完建期）WR22658.731393.854052.5kNM R583234.980996.0664230.9 kN m17WRM RTR54052.5664230.9 31.74ARJ R63.

25、4887.51kPa 100kPa21317.2滿足要求校核狀況 :特殊組合：（偶然狀況）上游為校核洪水位，下游為校核洪水最大下泄流量儲備）對應(yīng)的下游水位 134.8 112 22.8m 壩基面：(3)(2)(1)(3)(1)(1)(2)(3)(4)7000m3 / s（發(fā)電流量作為安全(4) (2)圖 1-5 非溢流壩荷載計算簡圖（壩基面）荷載計算簡式：自重：G117.24823.52G212128.3523.5G3189.4113.1623.5218水壓力：P1110126 22P211022.822P31 (78126)7.2102P4122.8 18102揚壓力：U 1 =1022.8

26、108.6U 2 =100.25 （ 123.5- 22.8） 16.2U 3 =100.25 （ 123.5- 22.8） 92.412U4=10×123.5-22.8-30.8 16.×2×0.5浪壓力 ;17.37.3PL110（ 0.79+0.27+）222110 （7.32PL 2）22表 1-5 計算表格垂直水平力臂力矩編荷載號m正向逆向406149.52010091自3619541.11487602重1050455.35567387938042.03333960水2 壓25997.619754力734451.037439719205248.39911

27、1.624761000揚418046.21930983壓119207.387013力626948.9306574浪86123.9106574壓力67123.68230承載能力極限狀態(tài)： 抗滑穩(wěn)定：01.10.85(偶然狀況 )fR ' 1.2CR ' 1.2 103 kPam( fR ') 1.3m(C R ') 3.0d 1.2S *793802599.2 1.2(86 66.6)76804.1KNWR4060.8 36197.4 105045 7344 2052 24760.8 1.2(4179.6 11919.6 6269.4) 103093.4kNR(*

28、) f R ' WR1.2103093.41.2103108.6 1 138603.1kPaCR'AR3.01.30 S(*) 1.10.85 76804.171811.8 kPaR(*)138603.1115502.6 kPad1.2滿足要求 壩址抗壓強度WR103093.4kNM R 201009.61487602.2556738.5 3333960 19753.9 374397.1 99111.61.2(193097.5 87013.1 306573.110657.18229.8) 1500504.2kN mTR 54.3m108.63106735.3m4m20.79JR

29、1220S(*) ( WRM RTR )(1 m22)(103093.41500504.2 54.3)(1 0.792 ) 2781.5ARJ R108.6106735.3R(*) fc13500kPa0 S(*)fc135001.1 0.85 2781.5 2600.7 kPa5000kPad m1.8 1.5滿足要求正常使用極限狀態(tài)： 長期組合下壩踵拉應(yīng)力驗算：（運行期）WR4060.8 36194.7 105045 73442052 24760.84179.6 11919.66269.4107567.1kNM R201009.61487602.2556738.5 3333960 1975

30、3.9 374397.1 99111.6193097.587013.1306573.710657.18229.81382681.9kNmWRM RTR107567.11382681.9 54.3287.1kPa 0ARJ R108.6106735.3滿足要求折坡面：(1)(1)(2)(1) (2)(3)圖 1-6 非溢流壩荷載計算簡圖（折坡面）21荷載計算簡式：自重：G123.51280.35G223.5165.1651.482水壓力：P11017822揚壓力：U 1100.25786U 21100.257857.482U 3110 （780.2578） 62浪壓力：PL11107.37.32

31、（0.79+ 0.27+）22PL 2110 （7.322）2表 1-6 計算表格垂直水平力臂力矩編荷載號m正向逆向1自2265925.74583235重313942.5880996水2壓3042026790920力揚117028.74336263壓56046.5836876力175529.74521944浪8675.926529壓6775.575033力22承載能力極限狀態(tài)： 壩址抗壓強度01.10.85(短暫狀況 )fR ' 1.3CR '1.3 103 kPam( fR ') 1.3m(C R ') 3.0d 1.2WR22658.731393.81.2(11705604.31755)43817.3kNM R583234.9 80996.07909201.2(33625.