1、目 錄第一章 水輪機(jī)- 4 - 特征水頭的確定- 4 - 水輪機(jī)選型- 6 -1.3 水輪機(jī)蝸殼及尾水管- 8 -1.3.1 蝸殼尺寸確定- 8 -1.3.2 尾水管尺寸確定- 8 - 調(diào)速設(shè)備及油壓設(shè)備選擇- 8 -1.4.1 調(diào)速功計(jì)算- 8 -1.4.2 接力器選擇- 9 -1.4.3 調(diào)速器的選擇- 9 -1.4.4 油壓裝置- 9 -第二章 發(fā)電機(jī)- 11 -2.1 發(fā)電機(jī)的尺寸估算- 11 -2.1.1 主要尺寸估算- 11 -2.1.2 外形尺寸估算- 11 -2.2 發(fā)電機(jī)重量估算- 13 -第三章 混凝土重力壩- 14 -3.1 剖面設(shè)計(jì)- 14 - 壩高的確定- 14 -

2、壩底寬度的確定- 16 -3.2 穩(wěn)定與強(qiáng)度校核- 16 -3.2.1 作用大小- 16 -3.2.2 承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算- 19 -3.2.3 正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算- 25 -第四章 引水建筑物布置- 27 - 壓力鋼管布置- 27 - 確定鋼管直徑- 27 - 進(jìn)水口布置- 27 - 確定有壓進(jìn)水口的高程- 27 -4.2.2 漸變段尺寸確定- 28 -4.2.3 攔污柵尺寸確定- 28 - 通氣孔的面積確定- 28 -第五章 主廠房尺寸及布置- 30 -5.1 廠房高度的確定- 30 -5.1.1 水輪機(jī)安裝高程- 30 -5.1.2. 尾水管頂部高程及尾水管

3、底部高程- 30 -5.1.3 基巖開挖高程- 30 -5.1.4 水輪機(jī)層地面高程- 30 -5.1.5 發(fā)電機(jī)層樓板高程- 30 -5.1.6 吊車軌頂高程- 31 -5.1.7 廠房頂高程- 31 -5.2 主廠房長(zhǎng)度的確定- 31 -5.2.1 機(jī)組段長(zhǎng)度確定- 31 -5.2.2 端機(jī)組段長(zhǎng)度- 32 -5.2.3 裝配場(chǎng)長(zhǎng)度- 32 - 主廠房寬度和橋吊跨度的確定- 32 -第六章 混凝土溢流壩- 34 - 溢流壩段總寬度的確定- 34 - 單寬流量q的選擇- 34 - 確定溢流前緣總凈寬L- 34 - 確定溢流壩段總寬度- 35 - 堰頂高程的確定- 35 -6.2.1 堰頂高程

4、的確定- 35 - 閘門高度的確定- 35 - 堰面曲線的確定- 35 - 最大運(yùn)行水頭和定型設(shè)計(jì)水頭的確定- 36 - 三圓弧段的確定- 36 -6.3.3 曲線段的確定- 36 - 直線段的確定- 36 - 反弧段的確定- 37 - 鼻坎挑角和坎頂高程的確定- 38 - 溢流壩倒懸的確定- 38 - 溢流壩強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算- 38 - 作用大小- 39 - 承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算- 40 -6.4.3 正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算- 43 - 消能與防沖- 43 -6.5.1 挑射距離和沖刷坑深度的估算- 43 -第七章 壓力鋼管應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 44 - 水力計(jì)算- 4

5、4 - 水頭損失計(jì)算- 44 - 水錘計(jì)算- 49 - 壓力鋼管厚度的擬定- 52 - 鋼管、鋼筋、混凝土聯(lián)合承受內(nèi)壓的應(yīng)力分析- 54 - 混凝土開裂情況判別- 54 -7.3.2 應(yīng)力計(jì)算- 58 -第一章 水輪機(jī)特征水頭的確定 1. 在校核洪水位下, 四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，下泄流量Q=14100m3/s,由廠區(qū)水位流量關(guān)系可得，尾水位尾=220.54m，庫 H1(庫尾2, 在設(shè)計(jì)洪水位下，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，下泄流量=11000 m3/s,由廠區(qū)水位流量關(guān)系得, 尾水位尾=217.82m, 庫 H2(庫尾3, 在設(shè)計(jì)蓄水位下,一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，由下列式子試算出該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭(庫尾)尾=f (

6、Q)=水電列表試算，得Q(m3/s)庫(m)尾(m)H(m)N(kw)602846528470284284當(dāng)下泄流量為67.5 m3/s時(shí)，一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為81.26m.，即H3=81.26m.4.在設(shè)計(jì)蓄水位下，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，試算該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭，列表試算Q(m3/s)庫(m)尾(m)H(m)N(kw)300284250284270284274284 當(dāng)下泄流量為274 m3/s時(shí)，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為80.08m，即H4=80.08m。5.在設(shè)計(jì)低水位下，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，試算該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭，列表試算Q(m3/s)庫(m)尾(m)H(m)N(kw)3002

7、64400264350264362264184000當(dāng)下泄流量為362m3/s時(shí)，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為59.79m，即H5=59.79m.6.在設(shè)計(jì)低水位下，一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，試算該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭，列表試算Q(m3/s)庫(m)尾(m)H(m)N(kw)8026420290264852642643/s時(shí)，一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為61.32m，即H6=61.32m. =由H1=70.54m,H2=71.40m,H3=81.26m,H4=80.08m,H5=59.79m,H6=61.32m，確定：最大水頭Hmax=81.2m ,設(shè)計(jì)水頭Hr水輪機(jī)選型81.26m,在水輪機(jī)系列型譜表34

8、中查出合適的機(jī)型為HL220.HL220型水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇1. 轉(zhuǎn)輪直徑D1計(jì)算 查水電站表36和圖312可得HL220型水輪機(jī)在限制工況下單位流量Q11M=1150L/s，效率=89.0%，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下單位流量Q11= Q11M=1150L/s，效率=90%。發(fā)電機(jī)的額定效率取為gr=96%,Nr=Ngr/grD1=選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑D1=3.0m.2. 轉(zhuǎn)速n計(jì)算 查水電站表34可得，HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速n110M r/min,初步假定n110=n110M=70.0r/min,Hav=72.74m,D1=3.0m. n=選擇與上述計(jì)算值

9、相近而偏大的同步轉(zhuǎn)速n=r/min。3. 效率及單位參數(shù)修正查表36可得HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為Mmax =91%模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M max=1-(1-Mmax)=1-(1-91%)=93.8%則效率修正值為=93.8%-91%=2.8%。考慮到模型與原型水輪機(jī)在制造上的差異。常在已求得的值中再減去一個(gè)修正值，現(xiàn)取=1.0%，可得修正值為=1.8%，原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為 max=Mmax+=91%+1.8%=92.8% =M+=89%+1.8%=90.8%90% 與假定不符重新假定效率=90.8%，采用上述過程，得出D1=3.0m,n=214.3r/m

10、in, max=93.8% =93.8%-91%-=93.8%-91%-1%=1.8% max=Mmax+=91%+1.8%=92.8% =M+=89%+1.8%=90.8% 與上述假定值相同單位轉(zhuǎn)速的修正值 =(-1)=（-1）=0.98%由于3.0%，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量Q11也可不加修正，由上可見，原假定的=90.8%，Q11= Q11M, n110=n110M是正確的。那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果D1=3.0m,n=214.3r/min是正確的。4. 工作范圍檢查 水輪機(jī)在Hr,Nr下工作時(shí)，Q11= Q11max Q11max=30000Nm屬大型調(diào)速器。調(diào)速柜、主接

11、力器、油壓裝置三者分別選擇。1.4.2 接力器選擇大型調(diào)速器常采用兩個(gè)接力器來操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，油壓裝置額定油壓2.5Mp，接力器直徑ds=D13=0.329m (b0/D1=0.25)選用與之接近而偏大的400mm的標(biāo)準(zhǔn)接力器。 接力器最大行程 Smax1.8)a0max，由n11r=77.33r/min,Q11max=1040L/s,在模型綜合曲線上查得，a0max=a0Mmax Smax1.8)a0max1.8)取Smax=300兩接力器總?cè)莘e為 VS=231.4.3 調(diào)速器的選擇 （Ts為導(dǎo)葉從全開到全關(guān)的直線關(guān)閉時(shí)間，取為4s），選用DT80 油壓裝置壓力油罐的容積 Vk=（1820）V

12、s=（1820）3，選用HYZ壓力油罐尺寸：裝置型號(hào)D（mm）h（mm）H（mm）m（mm）n（mm）HYZ10282370327024001700第二章 發(fā)電機(jī)2.1 發(fā)電機(jī)的尺寸估算150r/min，選擇懸式發(fā)電機(jī)。查表，對(duì)應(yīng)SF65-28/640,功率因數(shù)cosf為 Sf=Nf/cos2.1.1 主要尺寸估算1. 極矩 =由極矩，計(jì)算轉(zhuǎn)子的飛逸速度 Kf=nf Vf=Kf2. 定子內(nèi)徑 Di Di=3. 定子鐵芯長(zhǎng)度lt lt=157.73cm (查表710-6) lt/定子鐵芯長(zhǎng)度lt主要受發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻和運(yùn)輸條件的限制。當(dāng)lt/3時(shí)，通風(fēng)較困難；當(dāng)lt/2.5m時(shí)，一般采用現(xiàn)場(chǎng)疊裝

13、定子。4 定子鐵芯外徑Da ne166.7rpm Da=Di+2.1.2 外形尺寸估算2.1.2.1 平面尺寸估算1.定子基座外徑 20000kVA）3. 轉(zhuǎn)子外徑 D3= Di-2= Di=524.33cm （為單邊空氣間隙，初步估算時(shí)可忽略不計(jì)）4. 下機(jī)架最大跨度 D4=D55. 水輪機(jī)基坑直徑 D56. 推力軸承外徑 D67. 勵(lì)磁機(jī)外徑 D72.1.2.2 軸向尺寸計(jì)算1. 定子機(jī)座高度 h1= lt+2=157.73+258.83=275.34cm (ne214.3r/min)2. 上機(jī)架高度 h2 Di58.83=131.08cm （懸式承載機(jī)架）3. 推力軸承高度 h3=160

14、0mm勵(lì)磁機(jī)高度 h4=2100mm=2.1m （包括勵(lì)磁機(jī)架，高度900mm） 副勵(lì)磁機(jī)高度 h5 永磁機(jī)高度 h6 4. 下機(jī)架高度 h7 Di524.33=62.92cm （懸式非承載機(jī)架）5. 定子支座支承面至下機(jī)架支承面的距離 h8 Di 6. 下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面之間的距離h9=1m （按以生產(chǎn)的發(fā)電計(jì)資料，一般為7001500mm，取1000mm=1m） 7. 轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 h10= lt+（500600）mm=1.58+0.52=2.1m (無風(fēng)扇時(shí))8. 發(fā)電機(jī)主軸高度 h110.9）取h119. 定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離 h121+h102.2 發(fā)電

15、機(jī)重量估算水輪發(fā)電機(jī)的總重量 Gf=K1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量約為 f346.13=17第三章 混凝土重力壩3.1 剖面設(shè)計(jì)3，工程規(guī)模為大（1）型，一等。主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)性建筑物為4級(jí)。壩高的確定3，工程規(guī)模為大（1）型，一等。主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)性建筑物為4級(jí)。壩頂超出靜水位高度h=2h1%+hz+ hc壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+h設(shè)=289.94+h設(shè)壩頂高程=校核洪水位+h校=291.80+h校計(jì)算風(fēng)速V02.0倍；非常運(yùn)用條件（校核洪水位），取洪水期多年平均最大風(fēng)速。設(shè)=289.94 =（20，250） h= h為累計(jì)頻率5%的波高,hm/Hm0.1,

16、查表得,hp/hm=1.95,則hm=0.91/1.95=0.47m,h1%/hm=2.42,則h1%hm Lm= = hz=壩的級(jí)別為1級(jí),正常情況,hc h=2h1%+hz+ hc=2壩頂高程為 頂校=291.80m =(20,250) h= =h為累計(jì)頻率5%的波高,hm/Hm0滿足要求。設(shè)計(jì)洪水位KN, 0滿足要求。3.2.3.2 壩體選定截面上游端點(diǎn)的拉應(yīng)力驗(yàn)算正常蓄水位=29326KN 0滿足要求。設(shè)計(jì)洪水位 KN， =4740滿足要求。3.2.3.3 施工期壩體下游面拉應(yīng)力驗(yàn)算壩址處 滿足要求選定截面下游端點(diǎn) 滿足要求 第四章 引水建筑物布置引水建筑物設(shè)立在溢流壩段，采用壩式進(jìn)水

17、口，壓力鋼管引水，壓力鋼管采用壩內(nèi)埋管形式。（具體可見壩內(nèi)埋管專題部分）4.1壓力鋼管布置本電站采用壓力鋼管引水，鋼管直接埋入壩體混凝土中，二者結(jié)為總體，共同承擔(dān)水壓力。4鋼管的經(jīng)濟(jì)直徑為壩內(nèi)埋管的經(jīng)濟(jì)流速為57 ，蝸殼進(jìn)水口的直徑為3.4m，綜合考慮經(jīng)濟(jì)流速和蝸殼進(jìn)水口直徑，確定壩內(nèi)埋管的直徑為3.8m，對(duì)應(yīng)管內(nèi)流速V的大小為滿足經(jīng)濟(jì)流速要求。管道由上水平段、彎管段、傾斜段、彎管段和下水平段組成，彎管段曲率半徑一般為直徑的23倍，即（7.6m11.4m），取為9m。傾斜段斜率為0.77. 與壩體下游傾斜面斜率一致。4.2進(jìn)水口布置進(jìn)水口采用壩式進(jìn)水口。進(jìn)水口長(zhǎng)度較短，進(jìn)口段與閘門段合而為一。

18、4閘門斷面流速：閘門門頂?shù)陀谧畹退坏呐R界淹沒深度：進(jìn)水口高程為H=最低水位-=m取閘門門頂高程256.2m。壓力鋼管起始水平段中心線的高程為254m。 進(jìn)口段為平底，上唇收縮曲線為四分之一橢圓，方程為，（3.85.7）, （1.31.9）,確定橢圓曲線方程為4.2.2 漸變段尺寸確定漸變段水平是由矩形閘門段到圓形鋼管的過渡段，采用圓角過渡。漸變段的長(zhǎng)度一般為引水道寬的2.0倍，即，取為5m。4 攔污柵尺寸確定本設(shè)計(jì)取攔污柵高度為7.2m，半徑3.5米， 。攔污柵通常由鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)支承。攔污柵框架由柱及橫梁組成，橫梁間距一般不大于4米，本設(shè)計(jì)取米攔污柵由若干柵片組成，每塊柵片的寬度一般不

19、超過2.5米，取，高度不超過4米，取1.8米。柵條的厚度由強(qiáng)度計(jì)算決定，通常厚8至12mm，對(duì)混流式水輪機(jī), 柵條厚度，本設(shè)計(jì)取10mm。4通氣孔的面積確定通氣孔的面積常按最大進(jìn)氣流量除以允許進(jìn)氣流速得出。最大進(jìn)氣流量出現(xiàn)在閘門緊急關(guān)閉時(shí)，可近似認(rèn)為等于進(jìn)水口的最大引用流量。允許進(jìn)氣流速與引水道形式有關(guān)，對(duì)壩內(nèi)埋管可取7080m/s。通氣孔的直徑取為1.2m，面積為，對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣流速為68.8 m/s.通氣孔頂端高出上游最高水位，防止水流溢出。第五章 主廠房尺寸及布置5.1 廠房高度的確定根據(jù)廠房各部位之間的關(guān)系，可以從下到上一層一層確定，在確定過程中，堅(jiān)持符合規(guī)范和條件以及節(jié)省的原則。5 水輪

20、機(jī)安裝高程Zs=w+Hs+b0/2=5.1.2. 尾水管頂部高程及尾水管底部高程尾水管頂部高程為 Zs- b0尾水管頂部高程=尾水管頂部高程-尾水管高度5 基巖開挖高程基巖開挖高程=尾水管底部高程-底板厚5 水輪機(jī)層地面高程水輪機(jī)層地面高程=水輪機(jī)安裝高程+蝸殼進(jìn)口斷面半徑+蝸殼上部混凝土厚=202.41+1.68+1=205.09m 5 發(fā)電機(jī)層樓板高程發(fā)電機(jī)層樓板高程=水輪機(jī)層地面高程+水輪機(jī)井進(jìn)人孔高度（2m）+進(jìn)人孔頂部深梁（1m）+定子高度+上機(jī)架高度5 吊車軌頂高程吊車軌頂高程=發(fā)電機(jī)層樓板高程+吊運(yùn)物與固定物間垂直安全距離+起吊設(shè)備高度5 廠房頂高程廠房頂高程=軌頂高程+軌道面至

21、起重機(jī)頂距離+房頂凈高+混凝土厚度=220.80+3.7+0.3+3 主廠房長(zhǎng)度的確定5.2.1 機(jī)組段長(zhǎng)度確定機(jī)組段長(zhǎng)度式中、機(jī)組段沿廠房縱軸線方向，在機(jī)組中心線兩側(cè)的最大尺寸。蝸殼層式中 、蝸殼沿廠房縱軸線方向，在機(jī)組中心線兩側(cè)的最大尺寸 蝸殼四周的混凝土厚度，取為1m。尾水管層式中 尾水管寬度度，； 尾水管混凝土邊墩厚，。發(fā)電機(jī)層式中 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑，發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，2.0m，若兩機(jī)組間設(shè)樓梯取為34m，本設(shè)計(jì)取為3.6m。經(jīng)比較，確定機(jī)組段長(zhǎng)度為14m。 端機(jī)組段長(zhǎng)度端機(jī)組段的附加長(zhǎng)度：L=（0.21.0）D式中 轉(zhuǎn)論直徑，m。（m）考慮到下部塊體在端部設(shè)置了檢修集水井和滲漏集水井，根

22、據(jù)需要，附加長(zhǎng)度取為m5.2.3 裝配場(chǎng)長(zhǎng)度裝配場(chǎng)長(zhǎng)度L=（1.01.5.）L=（1421）m ，考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)上機(jī)架，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，水輪機(jī)頂蓋的尺寸，確定裝配場(chǎng)的寬度為17m5.3主廠房寬度和橋吊跨度的確定主廠房寬度BB= B1+ B2式中 B1機(jī)組中心線至上游側(cè)的寬度，m； B2機(jī)組中心線至下游側(cè)的寬度，m。由下部塊體決定的廠房最小寬度上游側(cè)寬度B1： B1=機(jī)組中心線至上游渦殼外緣尺寸+渦殼外包混凝土+外墻厚下游側(cè)寬度B2：B2=機(jī)組中心線至下游渦殼外緣尺寸+渦殼外包混凝土+外墻厚 則下部塊體寬度方向的最小尺寸為：由發(fā)電層決定的廠房寬度B=風(fēng)罩直徑+2通道寬度+外墻厚=9.4+22

23、+3=16.4m 。選擇橋吊跨度為16m，根據(jù)前面算出的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量173.1t，選擇2100（t），跨度為16m的雙小車橋式起重機(jī)。本設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在上游側(cè)起吊，考慮到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與周圍建筑物及設(shè)備之間的最小間隙，水平方向?yàn)?.4m，垂直方向0.61.0m，若采用剛性吊具，垂直間隙可減為0.250.5m，通過畫圖，為保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在水平方向的安全距離，發(fā)電機(jī)主軸在垂直方向與發(fā)電機(jī)層樓板距離取為1.0m。機(jī)組中心線距上游距離為7.5m，據(jù)下游距離為8.5m。主廠房總寬度為7.5+8.5+1.5+1.5=19m。裝配廠寬度：采用與主廠房寬度相同19m 。第六章 混凝土溢流壩單寬流量q的選擇當(dāng)

24、河谷狹窄、巖石堅(jiān)硬、且下游水深較大時(shí)，應(yīng)選擇較大的單寬流量，本工程所處河谷狹窄、壩址兩岸地形對(duì)稱，巖性均一，較新鮮完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造不甚發(fā)育，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，故屬工程地質(zhì)條件較好的壩址。單寬流量取為150 。溢流前緣總凈寬L6.1.2.1 初擬溢流前緣總凈寬L初步確定溢流前緣總凈寬L=94m6我國(guó)目前大中型混凝土重力壩，溢流孔凈寬一般常用812m。本設(shè)計(jì)采用溢流式廠房，其四個(gè)壓力水管的進(jìn)水口布置在溢流壩閘墩之下，這種布置方式進(jìn)水口閘門及攔污柵的提降與溢流壩頂閘門的操作互不干擾，布置和運(yùn)行都比較方便，采用這種布置方式時(shí)，閘墩的厚度必須考慮布置進(jìn)水口閘門井和攔污柵的需要，厚度需要增大，四個(gè)閘墩

25、的尺寸相應(yīng)的加寬定為6m，根據(jù)之前確定的一個(gè)機(jī)組段長(zhǎng)度為14m，確定這四個(gè)閘墩間的溢流孔凈寬為8m，根據(jù)初步確定的溢流前緣的寬度94m，再設(shè)置六個(gè)凈寬為12m的溢流孔。其余的四個(gè)閘墩寬度取為3m，邊墩寬度取為2m。6確定的溢流前緣總凈寬最后確定的溢流前緣總凈寬為=96m對(duì)應(yīng)的單寬流量1506寬度溢流段總寬度=136m6.2堰頂高程的確定6.2.1 堰頂高程的確定堰頂水頭行近流速堰上總水頭堰頂高程設(shè)計(jì)洪水位-H=289.94-17.57=6閘門高度的確定閘門高度=正常蓄水位-堰頂高程+安全超高 =284-272.37+（0.30.5）=12m選擇平面閘門，工作閘門一般布置在溢流堰頂點(diǎn)，以減少閘門

26、高度。為了避免閘門局部開啟時(shí)水舌脫離壩面而產(chǎn)生真空，將閘門布置在堰頂偏下游一些，以壓低水舌使其貼壩面下泄。檢修閘門位于工作閘門之前，為便于檢修，兩者之間留有13m的凈寬，本設(shè)計(jì)取凈寬。6.3堰面曲線的確定溢流堰采用WES型剖面，上游堰面鉛直，其堰頂上游部分由三段圓弧連接，下部與一傾斜直線相連接，再由圓弧與下游河床相連接。堰面曲線的確定與最大運(yùn)行水頭和定型設(shè)計(jì)水頭有關(guān)。6和定型設(shè)計(jì)水頭的確定最大運(yùn)行水頭=定型設(shè)計(jì)水頭，為使實(shí)際運(yùn)行時(shí)m較大而負(fù)壓絕對(duì)值較小，對(duì)于WES剖面設(shè)計(jì)，常取=（0.750.95），即，14.57m18.46m，取=18m66.3.3 曲線段的確定式中 定型設(shè)計(jì)水頭 K、n

27、與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查設(shè)計(jì)手冊(cè)知k=2, n=1.85） 即： 6：直線段采用與非溢流壩段剖面一樣的坡度，直線段方程為：聯(lián)立方程 曲線段與直線段的切點(diǎn)的坐標(biāo)為:(m, )X=5 X=10 X=15 X=20 X=25 （5，0.84） （10，3.03） （15，6.42） (20,10.94) (25,16.53)6的確定 選擇挑流消能, 總有效水頭為 經(jīng)試算，臨界水深（校核洪水位閘門全開時(shí)反弧處水深）反孤段半徑，取 6鼻坎挑角，取坎頂高程距下游水位一般為12m，校核洪水位對(duì)應(yīng)下游水位為220.54m，坎頂高程定為22m。 6.3.7 溢流壩倒懸的確定曲線段與直線段的切點(diǎn)的坐標(biāo)為

28、:(m, )，溢流壩直線段與非溢流壩下游壩面齊平切點(diǎn)的高程為m對(duì)應(yīng)相同高程非溢流壩的寬度為（非溢流壩壩頂高程-切點(diǎn)的高程）= 溢流壩超出非溢流壩的寬度為 倒懸長(zhǎng)度取為11m。混凝土溢流壩同非溢流壩一樣，分別按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定的計(jì)算和驗(yàn)算。6作用大小編號(hào)荷載垂直水平力臂力矩m1自重2水壓力 3揚(yáng)壓力2965.1.0正常蓄水位溢流壩壩體所受的作用作用的大小為W1=（11.63+84）94.59.81=2965.1.U2=U3=12校核洪水位溢流壩壩體所受的作用編號(hào)荷載垂直水平力臂力矩m1自重2水壓力1980733揚(yáng)壓力196460895794動(dòng)水壓力作用的大小為W1

29、=（19.43+91.8）P2=94.59.81=19646U2=U3=12（cos30-cos52D2=（sin30+sin52承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算包括1.壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算； 壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算正常蓄水位下，1.作用效應(yīng)函數(shù)KN2.抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù) KNKN滿足要求。校核洪水位下1.作用效應(yīng)函數(shù)KN2.抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù) = =33959KN滿足要求。壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)：正常蓄水位1.作用效應(yīng)函數(shù)KNKN2.抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)=滿足要求校核洪水位1.作用效應(yīng)函數(shù)KN 2.抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)=kp滿足要求 正常使

30、用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算；正常蓄水位滿足要求。 消能與防沖 挑射距離和沖刷坑深度的估算平均坎頂流速坎頂水面流速坎頂平均水深在鉛直方向的投影=坎頂至河床表面高差水舌挑距 = m上下游水位差=291.80-220.54=沖刷坑深度第七章 壓力鋼管應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本電站采用壓力鋼管引水，鋼管直接埋入壩體混凝土中，二者結(jié)為總體，共同承擔(dān)水壓力。管道由上水平段、彎管段、傾斜段、彎管段和下水平段組成，上水平段的長(zhǎng)度為1.16m，彎管段曲率半徑為9m，轉(zhuǎn)角為，長(zhǎng)度為。傾斜段斜率為0.77. 與壩體下游傾斜面斜率一致，長(zhǎng)度為56.4m，下水平段長(zhǎng)度為14.6m。7.

31、1 水力計(jì)算77正常蓄水位對(duì)應(yīng)的水頭損失3/s1. 攔污柵水頭損失系數(shù)=過柵流速 攔污柵處水頭損失2. 喇叭段最小斷面平均流速 有壓進(jìn)水口喇叭段水頭損失 3. 閘門槽斷面平均流速 m/s閘門槽水頭損失=4. 壓力管道漸變段最小斷面平均流速 m/s壓力管道漸變段水頭損失=5. 壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的平均流速 m/s壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的水頭損失系數(shù)=壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的水頭損失=6. 壓力鋼管平均流速 m/s壓力鋼管沿程水頭損失=7. 壓力鋼管末端漸變段的最小斷面平均流速 m/s壓力鋼管末端漸變段水頭損失 =8. 壓力鋼管變管徑后的斷面平均流速 謝才系數(shù)C=壓力鋼管變管徑后的沿程水頭損失 =壓力鋼管總的水頭損失

32、為7在校核洪水位下下，一臺(tái)機(jī)組的引用流量為 m3/s1. 過柵流速 攔污柵處水頭損失2. 喇叭段最小斷面平均流速 有壓進(jìn)水口喇叭段水頭損失 3. 閘門槽斷面平均流速 閘門槽水頭損失 =4. 壓力管道漸變段最小斷面平均流速 壓力管道漸變段水頭損失 =5. 壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的平均流速 m/s壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的水頭損失=6. 壓力鋼管平均流速 m/s壓力鋼管沿程水頭損失=7. 壓力鋼管末端漸變段的最小斷面平均流速 壓力鋼管末端漸變段水頭損失 =8. 壓力鋼管變管徑后的斷面平均流速 =壓力鋼管變管徑后的沿程水頭損失=壓力鋼管總的水頭損失為7水錘計(jì)算 壓力鋼管轉(zhuǎn)彎段長(zhǎng)度 壓力鋼管中心線總長(zhǎng)度 L鋼管從繪制的

33、蝸殼平面單線圖上，量得蝸殼中心線長(zhǎng)度為 L蝸殼=25m。則計(jì)算水錘時(shí)，管道長(zhǎng)度為L(zhǎng)= L鋼管+ L蝸殼由于不同高程鋼管的水壓力不一致，而且相差很大，所以對(duì)整個(gè)鋼管取五個(gè)典型斷面，壓力鋼管起始斷面為11斷面，往下每15m高程取一個(gè)斷面，依次為斷面22、33、44，下水平段的起始斷面為55斷面。分正常工況（正常蓄水位）和特殊工況（校核洪水位），分別計(jì)算選擇不同的厚度。11斷面至鋼管起始斷面的距離=022斷面至鋼管起始斷面的距離33斷面至鋼管起始斷面的距離 44斷面至鋼管起始斷面的距離 55斷面至鋼管起始斷面的距離7.1.2.1正常蓄水位，機(jī)組丟棄負(fù)荷，壓力鋼管承受的水錘壓力在正常蓄水位下，機(jī)組丟棄

34、負(fù)荷，導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間Ts=4s，埋藏式鋼管水錘波速近似地取為c=1200m/s2L/c=2123.4/1200=0.2061，發(fā)生極限水錘。11斷面 =0 =（284-254）（1+）=（284-254）（1+0）=30m22斷面 = =(284-239)(1+)=(284-239)33斷面 44斷面 55斷面 66截面 7 校核洪水位，機(jī)組丟棄負(fù)荷，壓力鋼管承受的水錘壓力在校核洪水位下，機(jī)組丟棄負(fù)荷，導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間Ts=4s，埋藏式鋼管水錘波速近似地取為c=1200m/s2L/c=2123.4/1200=0.2061，發(fā)生極限水錘。11斷面 =（291.80-254）（1+）=（291.80-2

35、54）（1+0）22斷面 =(284-239)(1+)=(291.80-239)33斷面 44斷面 55斷面 7.2壓力鋼管厚度的擬定 根據(jù)SL281-2003,水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范，選用Q235，C級(jí)鋼，=235Mp。正常蓄水位11斷面 mm22斷面 mm33斷面 mm44斷面 mm55斷面 校核洪水位11斷面 mm22斷面 mm33斷面 mm44斷面 mm55斷面 在計(jì)算厚度上加上2mm的銹蝕裕度，且應(yīng)滿足D=0.322，混凝土開裂，但未裂穿。7.3.2 應(yīng)力計(jì)算7.3.2.1 正常工況特征截面應(yīng)力大小11斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng) 鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為22斷面混

36、凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為33斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為44斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為55斷面斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力=鋼筋應(yīng)力近似為7.3.2.2 特殊工況特征截面應(yīng)力大小11斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng) 鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為22斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為33斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為44斷面混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)鋼管環(huán)向應(yīng)力混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力鋼筋應(yīng)力近似為55截面鋼管環(huán)向應(yīng)力=混凝土分擔(dān)的內(nèi)水壓強(qiáng)=混凝土內(nèi)緣的環(huán)向應(yīng)力