壓力鋼管畢業(yè)設計

1、隔界河水電站壓力鋼管初步設計 目 錄第一章 工程概況1一、流域概況1二、水文及氣象1（一）氣象概況1（二）水文特性1三、壓力前池基本地質條件及評價4（一）基本地質條件4（二）前池工程地質評價4四、地震4五、工程總體布置4第二章 壓力鋼管設計5一、工程的級別確定5二、壓力管道的經濟直徑5三、壓力鋼管的布置5四、管壁厚度的確定6五、鎮(zhèn)墩的穩(wěn)定分析7（一）計算條件8（二）運行條件下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載9（三）檢修條件下的基本荷載11（四）校核條件下（水壓試驗情況）作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載12（五）運行條件下荷載組合后的水平、垂直分力14（六）檢修條件下荷載組合后的水平、垂直分力16（七）校核條件下荷

2、載組合后的水平、垂直分力17（八）鎮(zhèn)墩尺寸的擬定19六、支墩的穩(wěn)定分析22（一）計算條件22（二）荷載計算22（三）、抗滑、抗傾覆穩(wěn)定及地基承載能力校核23七、管身應力分析25（一）抗外壓穩(wěn)定核算25（二）鋼管受力計算25（三）軸向力計算26（四）管壁應力計算26八、管道附件38九、管道工程量38一、鋼材工程量38二、土石方工程量計算38參考文獻39致謝40第一章 工程概況一、流域概況隔界河為怒江右岸支流，流域位于東經98°4298°5150、北緯26°191426°24之間。行政區(qū)劃屬云南省怒江州滬水縣稱桿鄉(xiāng)。電站取水口以上徑流面積為64.02km2，

3、多年平均流量2.51m3/s。擬建的隔界河一級水電站位于高山峽谷區(qū)，除其下游建有隔界河二級水電站（目前二級水電站主體工程已基本完工）以及規(guī)劃有瀘水電站外，無其它水利設施。電站所在下游無重大防洪對象，故不承擔下游的防洪任務。二、水文及氣象（一）氣象概況隔界河流域位于高黎貢山東麓，滬水縣城以北，為低緯度北亞熱帶與北溫帶過渡帶氣候，夏季炎熱，冬季偏暖濕潤，四季分明，無霜期長。區(qū)域內最高氣溫41.70C，最低氣溫 2.80C，多年平均氣溫17.00C。多年平均日照1100h，多年平均蒸發(fā)量1018 mm，最大風速12.0m/s，本流域西北部和西部處于多雨區(qū)及較多雨區(qū)，東北部處于較少雨區(qū)，流域降水量從上

4、游至下游呈遞減的趨勢。干季降水稀少，雨季（5月10月）降水集中，占全年降水量的82.7。1號壩多年平均降水為2223.4mm，2號壩多年平均降水為1937.1mm。多年平均氣溫為7左右，極端最高氣溫為25左右，極端最低氣溫為-10 左右。（二）水文特性1.徑流對推求出的隔界河1、2號壩址1960年6月至1999年5月徑流采用PIII型頻率曲線適線，頻率分析的統(tǒng)計參數為：均值1號壩為2.60m3s；2號壩為0.23 m3s，Cv=0.23，Cs=2Cv5，隔界河電站壩址多年平均流量成果見表1-1。 表1-1 隔界河水電站壩址徑流成果及比較表（單位：m3/s）壩址隔界河亞目河迪麻洛河干流1號壩2號

5、壩面積（km2）74.257.5181161.7資料長度1960.6-1999.51960.6-1999.51960.6-1985.51960.6-1985.5項目流量%流量%流量%流量%1月1.264.030.1144.254.463.754.682月1.374.390.124.364.684.913.364.193月2.658.490.238.367.437.794.295.354月3.2910.530.2910.5510.511.09.4911.835月1.665.320.155.455.355.613.454.306月1.946.210.176.186.236.536.037.517月

6、3.109.930.279.829.439.898.5410.648月4.8915.660.4315.6415.015.7311.5614.399月4.2913.740.3813.8212.312.913.6917.0510月3.3710.790.3010.919.5810.047.439.2611月1.926.150.176.185.906.194.705.8512月1.494.770.134.734.734.963.984.96年2.601000.231007.951006.69100水量（億m3）0.8200.0732.512.11徑流深（mm）1104.3967.11385.11305

7、.1平均高程（m）3210.52815.73030.63277.92平均降水量（mm）2223.41937.12768.82611.0表1-2 隔界河水電站壩址日平均流量保證率成果表保證率（%）流量（m3/s）保證率（%）流量（m3/s）1號壩2號壩1號壩2號壩56.940.61751.430.13105.250.46801.340.12203.460.30901.130.10252.890.25950.870.08501.830.16970.820.072.洪水表1-3 隔界河水電站壩址設計洪水成果比較表頻率（）推理公式法暴雨徑流查算法水文比擬法1號壩2號壩1號壩2號壩1號壩2號壩0.541

8、6.079.6403.377.2361.051.01373.071.4361.869.2305.443.22330.063.1318.861251.435.53.33296.556.7286.954.9178.325.25271.051.9266.250.9153.521.710224.843.0215.241.2112.715.9綜合分析比較各方面，本次設計按SL4493規(guī)范采用推理公式計算方法所得洪水成果較為合理，作為本次設計的推薦成果。3.泥沙隔界河電站壩址年平均懸移質輸沙量為2.58萬t。年平均推移質沙量取懸沙量的30估算為0.774萬t，壩址年輸沙總量為3.354萬t。4.裝機規(guī)模根

9、據以上基本資料和調節(jié)原則對三組裝機方案進行徑流調節(jié)計算，計算結果見表1-4。表1-4 隔界河電站徑流調節(jié)計算表 裝機方案Kw98001260015000電站引用流量m3/s3.03.54.0保證出力Kw376237623762年發(fā)電量萬kw·h576162726558倍比系數2.603.353.99年利用小時H587849774372水量利用率%828689年發(fā)電量差值萬kw·h511286增量年利用小時H18251192從水能指標及其特性的變化規(guī)律可明顯看出，本電站較為合理的裝機規(guī)模為12600kw，機組臺數為2臺，單機容量為6300kw。三、壓力前池基本地質條件及評價（

10、一）基本地質條件前池布置在引水隧洞末端，山坡地面高程19702000m，地形相對較陡，總體地形坡度2030°，無大的不良物理地質現象，整個岸坡為一單斜逆向坡。（二）前池工程地質評價前池山坡高程19702000m，地形相對較陡，總體地形坡度20°30°，無大的不良物理地質現象，整個岸坡為一單斜逆向坡?；鶐r為3t灰色白云質灰?guī)r,強風化帶埋深約15m，巖層傾向山內，傾角40°60°。四、地震根據2001年版“中國地震動參數區(qū)劃圖”（GB183062001）確定工程區(qū)“動峰值加速度”為0.15g，相應地震烈度為度，地震設防烈度為度。地震動反應譜特征周期

11、值為0.40s。五、工程總體布置隔界河水電站主要建筑物由1#攔河取水壩、2#攔河壩取水壩、引水隧洞、壓力前池、壓力鋼管、主副廠房及升壓站組成。攔河壩壩型采用漿砌塊石重力式溢流壩。主引水隧洞布置于主壩取水口前池之間，分三段組成折線型隧洞布置，全長3074.71m。隧洞采用無壓引水的方式，斷面為直墻高1.9m，拱高0.6m的城門洞形。隧洞進口布置在主壩前河道右岸，側向進水。進水口前設置沉砂池，進水口底板高程為1977.00m，出口接前池。隧洞末端底寬度：b=2.00m；隧洞底坡降：i=0.002。 前池布置于主引水隧洞末端，位于廠區(qū)樞紐河對面山脊上，前池后接壓力鋼管。壓力管道位于隔界河右岸山脊上，

12、為山麓斜坡地形，地形坡度22°52°。壓力管道為單管雙機供水方式，管道由主管、岔管、支管及附件構成，岔管為對稱Y形布置。電站廠址選定在距隔界河與怒江交匯處1100m隔界河左岸。主廠房內布置兩臺沖擊式水輪發(fā)電機組，水輪機型號為CJA475-w-140/2×12，機組間距為11.5m，進水管中心高程為1530.00m。第二章 壓力鋼管設計一、工程的級別確定水電站的裝機容量為1.26萬kw，利用水頭為445m，故本工程等級為特高水頭小一型水電站1。二、壓力管道的經濟直徑本工程規(guī)模小，可按經濟流速法計算管徑9，即= （m） 壓力管道管徑模數為50mm，安全起見壓力管道直徑

13、D取1m 。 式中 設計引用流量，經濟流速，明鋼管和地下埋管為46(m/s)，對高水頭電站可取大值，因此取6(m/s)計算。支管管徑與水輪機進口對應，即支管管徑為0.65m。則實際流速：（m/s）三、壓力鋼管的布置前池布置于主引水隧洞末端，位于廠區(qū)樞紐河對面山脊上，前池后接壓力鋼管。明鋼管的路線選擇在地形地質條件優(yōu)越的隔界河右岸山脊上，為山麓斜坡地形，地形坡度2252°，避開了滑坡、崩塌、墜石和地表水集中等不利地段。明鋼管常采用垂直等高線方向布置，以縮短管道長度，沿山脊布置，管槽開挖邊坡為逆向坡。為了避免局部管的產生負壓，在地形凸起部分應進行開挖。明鋼管沿線應布置排水溝和設置交通通道

14、，在鋼管的最低處應設置排水管，在適當位置處應設置進人孔。明鋼管的轉彎半徑為3倍管徑，底部高出地面0.6m，以利于安裝和檢修。頂部低于最小壓力線至少2m，以保證不出現真空。 由于發(fā)電引水單機流量不大，管道較長，因此壓力管道采用單管雙機供水方式，正向引進，管道由主管、岔管、支管及附件構成，岔管為對稱Y形布置。鎮(zhèn)墩型式采用封閉式,支墩采用滑動式支墩，伸縮節(jié)位于管道轉彎處下游2.5m。四、管壁厚度的確定壓力鋼管的材料和壁厚選擇是水電站壓力鋼管設計的主要內容之一,鋼管壁厚和材料變化使得鋼管造價同時發(fā)生變化，因此需要在鋼管的適當位置改變壁厚和材料，以降低工程造價。根據SL-2003.壓力鋼管設計規(guī)范，鋼管

15、所用鋼材的性能及技術要求必須符合國家現行有關標準的規(guī)定，因此選用Q235C、及Q345C鋼材。管道末端允許的最大水錘相對升壓為6H<40m, =0.70.5H=40100m, =0.50.3H>100m, <0.3式中：H為靜水頭，在的變化范圍中，低水頭時取大值，本工程靜水頭為445m100m，故取0.25。沿線水擊水頭由公式計算確定。管壁厚度的計算采用鍋爐公式1 ：式中 壓力水頭（m）； 鋼管內半徑（m），； 材料容許應力（m），明鋼管膜應力區(qū)容許應力降低20%，即；管壁計算厚度（m）。焊縫系數，本工程管徑小，擬采用單面對接焊的方式，故考慮磨蝕和鋼板厚度誤差等因素，管壁結構

16、厚度應至少比計算值增加2mm。本工程按增加2mm計。結果如下表2-1：表2-1 壓力鋼管管壁厚度計算表標號樁號工作水頭H（m）鋼材型號屈服強度s（MPa）容許應力（MPa）計算厚度t0（mm）結構厚度t（mm）1G1+00.00071.892Q234C235103.44(3.78)62G1+46.505104.000Q234C235103.46(5.48)83G2+12.881149.826Q234C235103.48(7.89)104G2+50.000178.027Q234C235103.410(9.37)125G2+92.337218.000Q234C235103.412(11.48)14

17、6G3+30.976255.529Q234C235103.414(13.45)167G3+69.179299.826Q234C235103.416(15.78)188G4+54.479441.234Q345C32514316(15.66)189G4+80.744454.683Q345C32514318(17.31)2010G5+93.153518.192Q345C32514320(19.73)2211G7+00.000556.25Q345C32514322(21.17)24由表2-1中計算數據確定鋼管的鋼材和壁厚如表2-2：表2-2 鋼管的鋼材和壁厚選用表 標號樁號鋼材型號結構厚度t（mm）1

18、G0+00.000 G1+00.000Q234C62G1+00.000 G1+46.505Q234C83G1+46.505 G2+12.881Q234C104G2+12.881 G2+50.000Q234C125G2+50.000 G2+92.337Q234C146G2+92.337 G3+30.976Q234C167G3+30.976 G3+69.179Q234C188G3+69.179 G4+54.479Q345C189G4+54.479 G4+80.744Q345C2010G4+80.744 G5+93.153Q345C2211G5+93.153 G7+00.000Q345C24五、鎮(zhèn)墩

19、的穩(wěn)定分析按SL-2003.壓力鋼管設計規(guī)范，鎮(zhèn)墩布置在管道的轉彎處，長度超過150m的直線管道設置中間鎮(zhèn)墩，以承受管道因改變方向而產生的軸向不平衡力，固定管道不允許管道在鎮(zhèn)墩處有任何位移。本工程在直管線段大致每隔100m設置一個鎮(zhèn)墩，轉彎處設置鎮(zhèn)墩，共設置了9個封閉式鎮(zhèn)墩，支墩每隔6m設一個，共設了115個滑動式支墩。伸縮節(jié)布置在鎮(zhèn)墩下游2.5m處，以改善鎮(zhèn)墩受力條件。鎮(zhèn)墩設計根據管道的滿水、放空、壓水試驗、溫升和溫降等情況分析各力的最不利組合，計算確定鎮(zhèn)墩所需的形狀和尺寸。鎮(zhèn)墩根據滿足抗滑穩(wěn)定和地基承載能力的條件擬定尺寸，并以滿足抗傾覆穩(wěn)定條件進行校核。這里以3#鎮(zhèn)墩為例，其他鎮(zhèn)墩計算方法

20、相同。（一）計算條件根據鋼管的布置情況，3#鎮(zhèn)墩的穩(wěn)定計算已知條件如表2-3：表2-3 3#鎮(zhèn)墩的穩(wěn)定計算已知條件1、鋼 管內徑（D0）：1平均直徑Dm（m）：1.0122、計算管壁厚（t0）：0.01實際厚度t（m）：0.0123、計算水頭：上游伸縮節(jié)中心水頭H1（m）：111.493鎮(zhèn)墩上游端管軸水頭H2（m）：167.495鎮(zhèn)墩下游端管軸水頭H3（m）：169.95下游伸縮節(jié)中心水頭H4（m）：172.1474、管內計算流速（V）：4.459m³/s5、伸縮節(jié)止水盒寬（b2）：0.3平均摩擦系數（2）：0.36、支墩摩擦系數（f）：0.17、鎮(zhèn)墩上游端至伸縮節(jié)軸長（L1）：91

21、.86m鎮(zhèn)墩下游端至伸縮節(jié)軸長（L2）：2.5m8、支墩間距（l）：6m9、地基與鎮(zhèn)墩摩擦系數（f1）：0.510、地基容許承載力（【】）：294kPa11、鎮(zhèn)墩上游段管軸敷設角 （）：29°12、鎮(zhèn)墩下游段管軸敷設角 （）：38°13、鋼 管外徑（D1）：1.024m14、抗滑穩(wěn)定安全系數（K）：1.315、混凝土容重：=2.2t/m316、鎮(zhèn)墩與上游側第一個支墩間距（L3）：6.93m17、鎮(zhèn)墩上游側支墩間距數量（n）： 14個18、上游側伸縮節(jié)與第一個支墩間距（L4）： 0.93m19鋼材容重（s）：78.5KN/m320水容重（w）：9.8KN/m321鋼管附件增重

22、系數k125%（二）運行條件下作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載1上游側鋼管自重的軸向分力（考慮進人孔、伸縮節(jié)等附件增重25%）： 下游側鋼管自重的軸向分力（考慮進人孔、伸縮節(jié)等附件增重25%）：2鎮(zhèn)墩上下游端內水壓力 ：上游端： 下游端： 3伸縮節(jié)管端水壓力： 上游伸縮節(jié)： 下游伸縮節(jié)： 4溫度變化時伸縮節(jié)止水盤根對管壁摩擦力：（壓縮力取水壓力的1.25倍）上游伸縮節(jié)： 下游伸縮節(jié)： 5溫度變化時，支墩對管壁摩擦力：式中： 單位管長鋼管自重，鋼管附件的附加重量按鋼管自重的25%考慮。單位管長管內水重支墩對管壁總摩擦力：6鎮(zhèn)墩中彎管水流離心力：7鎮(zhèn)墩前、后鋼管對鎮(zhèn)墩的法向力：鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力: 鎮(zhèn)墩后

23、管段長的法向力: 運行條件下各力匯總見表2-4：表2-4 運行條件下作用在鎮(zhèn)墩上的各項力匯總表（單位：KN） A1A11A3A31A5A51A6A61A7A8Q1Q2166.725.761289.191308.0941.6964.36395.44610.5688.4515.6034.6722.54（三）檢修條件下的基本荷載1上游側鋼管自重的軸向分力（考慮進人孔、伸縮節(jié)等附件增重25%）： 下游側鋼管自重的軸向分力（考慮進人孔、伸縮節(jié)等附件增重25%）：2溫度變化時伸縮節(jié)止水盤根對管壁摩擦力：（壓縮力取水壓力的1.25倍）上游伸縮節(jié)： 下游伸縮節(jié)： 3溫度變化時，支墩對管壁摩擦力：式中： 單位管

24、長鋼管自重，鋼管附件的附加重量按鋼管自重的25%考慮。支墩對管壁總摩擦力：4鎮(zhèn)墩前、后鋼管對鎮(zhèn)墩的法向力：鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力: 鎮(zhèn)墩后管段長的法向力: 檢修條件下各力匯總見表2-5：表2-5 檢修條件下作用在鎮(zhèn)墩上的各項力匯總表（單位：KN） A1A11A6A61A7Q1Q2166.725.76395.44610.5628.9511.648.74（四）校核條件下（水壓試驗情況）作用在鎮(zhèn)墩上的基本荷載1上游側鋼管自重的軸向分力：下游側鋼管自重的軸向分力（考慮進人孔、伸縮節(jié)等附件增重）： 2鎮(zhèn)墩上下游端內水壓力 ：上游端： 下游端： 3伸縮節(jié)管端水壓力：上游伸縮節(jié)：下游伸縮節(jié)：4鎮(zhèn)墩前、后鋼管對

25、鎮(zhèn)墩的法向力：鎮(zhèn)墩前半跨管的法向力: 鎮(zhèn)墩后管段長的法向力: 校核條件下各力匯總見表2-6：表2-6 校核條件下作用在鎮(zhèn)墩上的各項力匯總表（單位：KN） A1A11A3A31A5A51A7Q1Q2166.725.761611.491635.1152.1180.45110.5634.6722.54（五）運行條件下荷載組合后的水平、垂直分力1溫升情況(1）自上游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力： 水平方向分力：垂直方向分力：(2）自下游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(3）法向力：的水平方向分力：的垂直方向分力：的水平方向分力：的垂直方向分力：水平總推力：垂直力：2溫降情況(1）自上游方向指

26、向鎮(zhèn)墩的軸向力： 水平方向分力：垂直方向分力：(2）自下游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(3）法向力：的水平方向分力：的垂直方向分力：的水平方向分力：的垂直方向分力：水平總推力：垂直力：（六）檢修條件下荷載組合后的水平、垂直分力1溫升情況(1）自上游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(2）自下游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(3）法向力：的水平方向分力：的垂直方向分力：的水平方向分力：的垂直方向分力：水平總推力：垂直力：2溫降情況(1）自上游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(2）自下游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：

27、垂直方向分力：(3）法向力：的水平方向分力：的垂直方向分力：的水平方向分力：的垂直方向分力：水平總推力:垂直力:（七）校核條件下荷載組合后的水平、垂直分力(1）自上游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(2）自下游方向指向鎮(zhèn)墩的軸向力：水平方向分力：垂直方向分力：(3）法向力：的水平方向分力：的垂直方向分力：的水平方向分力：的垂直方向分力：水平總推力： 垂直力： 各工況計算成果見表2-7：表2-7 計算成果表工況水平推力（KN）所需體積力垂直壓力（KN）條件運行工況145.62589.236-210.63溫升261.44607.76771.98溫降檢修工況31.10152.230

28、-71.38溫升-711.240.000-482.86溫降水壓試驗情況222.80696.512-117.22所需混凝土體積： V=體積力/3=32 m³所需鎮(zhèn)墩最小底面積：S=垂直力/ =5.23 （八）鎮(zhèn)墩尺寸的擬定3#鎮(zhèn)墩已知條件見表2-8：表2-8 3#鎮(zhèn)墩尺寸擬定 的已知條件鎮(zhèn)墩轉彎角度：=-=-9鎮(zhèn)墩轉彎半徑（m）：R=3.000鎮(zhèn)墩寬度計算值1（m）：B1=D1+2×0.4×D1=1.8432鎮(zhèn)墩寬度計算值2（m）：B1=D1+0.8=1.824鎮(zhèn)墩寬度最小取值（m）：B1=1.8432鎮(zhèn)墩寬度實取值（m）：B1=4.000鎮(zhèn)墩長度計算值1（m）：L

29、1=S/1.8432=1.31鎮(zhèn)墩長度取值（m）：L1=6.000F點管頂混凝土高（m）：h1=1.100鋼管頂部混凝土最小高度（m）：h1=1.0003#鎮(zhèn)墩尺寸擬定見圖2-1：圖2-1 鎮(zhèn)墩尺寸圖1抗傾覆穩(wěn)定校核(1）求鎮(zhèn)墩的重心對A點取矩，鎮(zhèn)墩重心計算見表2-9：表2-9 3#鎮(zhèn)墩重心計算表S1=2×2=4M1=4×2÷2=4S2=(-2.679+4) ×2.946=3.809M2=3.809×(2+2.679+(4-2.679)/2)=20.773S3=(0.946+2) ×(-2.679+4)/2=1.573M3=1.573

30、×(2+2.679+(2.679-4)/3)=8.054S4=(2+2.679) ×(1+2)=14.038M4=14.038×(2+2.697)/2=32.845S5(2+2.697) ×(3.328-1)/2=5.447M5=5.447×2×(2+2.697)/3=16.994=28.949=82.666重心點與A點的水平距離：L=/=82.666/28.949=2.856 m則鎮(zhèn)墩的重心坐標點x=2-2.856=-0.856鎮(zhèn)墩重力就算結果見表2-10：表2-10 3#鎮(zhèn)墩重力計算表鎮(zhèn)墩底面積：S7=4×6=24鎮(zhèn)墩底

31、中心坐標：x=-1鎮(zhèn)墩體積：V=115.80鋼管內水所占體積：V1=5.10鎮(zhèn)墩混凝土體積：V1=110.70（符合要求）鎮(zhèn)墩重力（含鋼管水）：G=2439.07鎮(zhèn)墩重力（不含鋼管水）：G=2389.02(2）抗傾覆穩(wěn)定校核鎮(zhèn)墩抗傾覆穩(wěn)定要求鎮(zhèn)墩任一邊緣地基上均為壓應力，且最大值不超過地基的壓應力容許值4，即：且 計算結果見表2-11：表2-11 鎮(zhèn)墩穩(wěn)定校核計算表鎮(zhèn)墩地基應力水壓試驗情況運行工況檢修工況溫升溫降溫升溫降水平推力力矩（順時針為正）445.61291.23522.8862.19-1422.48垂直力力矩（順時針為正）-117.22-210.6371.98-71.38-482.86

32、力矩總和723.51475.72989.98385.94-1510.23垂直力總和2321.852228.442511.052317.651906.16對基礎中心偏心距（m）0.310.210.390.17-0.79鎮(zhèn)墩上游緣應力（Kpa）66.6073.0363.3880.49142.35鎮(zhèn)墩下游緣應力（Kpa）126.89112.67145.88112.6516.50此外鎮(zhèn)墩混凝土重力作用形成力矩：345.08鋼管水重作用形成力矩：50.04可以得知：鎮(zhèn)墩上下游緣應力最小值（Kpa）16.500符合要求可以得知：鎮(zhèn)墩上下游緣應力最大值（Kpa）145.88=294符合要求鎮(zhèn)墩抗滑安全系數：

33、K=5.217.654.8037.261.342抗滑穩(wěn)定條件鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定應滿足下式要求4： 式中 抗滑穩(wěn)定安全系數； 鎮(zhèn)墩與地基間摩擦系數；根據地質勘察結果，??； 抗滑穩(wěn)定安全系數容許值，根據規(guī)范，??； 鎮(zhèn)墩垂直方向上的分力；取最不利組合。,滿足抗滑穩(wěn)定性要求。3地基承載穩(wěn)定條件地基承載穩(wěn)定應滿足下式要求4：式中： 地基承載穩(wěn)定安全系數；取=2 鎮(zhèn)墩底面積；m2。鎮(zhèn)墩垂直方向上的分力；取最不利組合。209.25 KPa=249 KPa，滿足地基承載穩(wěn)定性要求。六、支墩的穩(wěn)定分析（一）計算條件取最不利情況計算，即在運行條件下，溫升情況。（二）荷載計算1支墩尺寸擬定如圖2-2所示：圖2-2 支墩尺

34、寸支墩所受的力主要是水重、鋼管重量和鋼管與支墩間的摩擦力。2作用在支墩上的鋼管自重分力和水重分力：(1)鋼管自重分力： 式中符號意義與鎮(zhèn)墩計算部分同。(2)鋼管中水重分力Qw (每跨管內水重)單位管長管內水重:3鋼管與支座間的摩擦力A7：4支墩的自重q： 5求水平與垂直分力以支墩頂面中點為坐標原點，取水平軸x順水流為正，豎軸y向下為正，求出各力疊加后的水平分力和垂直分力：（三）、抗滑、抗傾覆穩(wěn)定及地基承載能力校核1.抗滑、抗傾覆穩(wěn)定校核3 ：Kc=4Kc=1.3滿足抗滑穩(wěn)定性要求。且 支墩抗滑抗傾覆穩(wěn)定計算見表2-12：表2-12 支墩抗滑抗傾覆穩(wěn)定校核水平力力矩（順時針為正）7.09

35、5;1.8=12.8垂直力力矩（順時針為正）27.34×0.5176=-14.2支墩混凝土重力作用形成力矩：-35.65×0.5176=-18.45力矩總和-19.8垂直力總和35.65+27.34=63對基礎中心偏心距0.0176支墩下游緣應力（Kpa）37.56>0符合支墩上游緣應力（Kpa）46.43<=294符合故支墩抗滑抗傾覆能力滿足要求。2地基承載能力校核在支墩垂直分力的作用下，應保證地基應力不超過地基承載能力4 ，即：滿足地基承載力要求。式中： 安全系數，根據規(guī)范，。 S1支墩底面積，m2。七、管身應力分析管身應力分析目的：為了檢驗鋼管各個部位強度

36、是否滿足強度要求，以及抗外壓穩(wěn)定性是否滿足要求。計算部位：跨中斷面，支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面和支承環(huán)及其旁管壁斷面3個基本斷面。（一）抗外壓穩(wěn)定核算明鋼管外壓穩(wěn)定臨界壓力為3：0.452 MPa0.2 MPa，滿足強度要求。式中： 鋼材的彈性模量， 泊松比，（二）鋼管受力計算1徑向力計算2法向力計算(1）每米鋼管自重：(2）每米管長的水重：(3）每跨管重及水重的法向分力Qcos：（三）軸向力計算1鋼管自重的軸向分力：2伸縮節(jié)處端部內水壓力：3溫度變化時，伸縮節(jié)止水填料與管壁的摩擦力： 4溫度變化時，支墩對鋼管的摩擦力：忽略水流對管壁的摩擦力，以上軸向力對計算跨均為壓力，故總軸向力為：（四）管壁

37、應力計算1跨中斷面（1） (1）徑向應力：(2）環(huán)向應力： 跨中斷面環(huán)向應力計算結果見表2-13:表2-13 跨中斷面徑向應力計算表DrPtH（N/mm²）0°10005001.5111015418929°75.33890°10005001.5111015418929°75.553180°10005001.5111015418929°75.767(3）軸向應力：由軸向力引起的軸向應力3 ，其計算結果見表2-14：表2-14 跨中斷面軸向應力計算表Artx1（N/mm²）577.64850010-18.387由法向力

38、引起的軸向應力3 ，其計算結果見表2-15：表2-15 跨中斷面軸向應力計算表qsqwLMrtx20°3.7447.697600029°3588179850010-4.56990°3.7447.697600029°35881798500100180°3.7447.697600029°35881798500104.569(4）剪應力：因為跨中不產生剪應力，故。(5）強度校驗9 ，其計算結果見表2-16：表2-16 跨中斷面強度計算表部位=1x1x2xr 管頂點0°75.338-18.387-4.569-22.956-1.507

39、89.518116.325管水平軸線90°75.338-18.3870-18.387-1.51186.742116.325管底點180°75.338-18.3874.569-13.181-1.51584.111116.325表中 =0.9×0.55×235=116.325 MPamax=89.518 MPa = 116.325 MPa滿足強度要求。2支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面（2） (1）徑向應力：忽略跨中斷面處與支承環(huán)處計算水頭的差值，則管壁內表面：管壁外表面：(2）環(huán)向應力，其計算結果見表2-17：表2-17 支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面計算表DrPtH（

40、MPa）0°10005001.5291016530429°76.2390°1000500152.91016530429°76.44180°1000500152.91016530429°76.69(3）軸向應力：由管重及管中水重的法向分力引起的軸向應力3 ，其計算結果見表2-18：表2-18 支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面計算表Artx1（N/mm²）577.655001018.387由法向力引起的軸向應力（在距伸縮節(jié)三跨以上，可按兩端固結計算）3 ，其計算結果見表2-19：表2-19 支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面計算表qsqwLMrt

41、x2（N/mm²）0°3.7447.697600029°30.02500103.82290°3.7447.697600029°30.02500100180°3.7447.697600029°30.0250010-3.822(4）剪應力3 ，其計算結果見表2-20：表2-120 支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面計算表qsqwLQtrx（N/mm²）0°4.3167.697600029°30.02100.5090°4.3167.697600029°30.02100.51.91180

42、76;4.3167.697600029°30.02100.50(5）強度校驗3 ，其計算結果見表2-21：表2-21 支承環(huán)旁膜應力區(qū)邊緣斷面強度校驗計算表部位=1x1x2xrx （N/mm²）管頂點0°76.2318.3873.82222.209-1.529069.022116.325管水平軸線90°76.4418.387018.387-1.5291.9170.242116.325管底點180°76.6918.387-3.82214.565-1.529071.543116.325表中 =0.9×0.55×235=116.3

43、25 MPamax=71.543MPa = 116.325 MPa滿足強度要求。3支承環(huán)及其旁管壁斷面（3） (1）初擬支承環(huán)斷面尺寸： 支承環(huán)寬度：a=0.03 m，支承環(huán)高度：h=0.15 m，管壁計算厚度：t=0.01 m。圖2-3 支承環(huán)剖面圖等效翼緣寬度3 ：支承環(huán)凈面積：=a(h+t) =0.03×(0.15+0.010)=0.0048 m2支承環(huán)有效面積F: =0.03×0.15+(0.03+2×0.055) ×0.010=0.0059m2支承環(huán)有效斷面重心軸至管中心距離R：支承環(huán)有效斷面重心軸至支承環(huán)截面中心距離c：c=h/2+t+r-R

44、 =0.15/2+0.01+0.5-0.566=0.019 m取支撐反力作用點至支撐環(huán)重心軸距離b： b=0.04R=0.04×0.566=0.02264 m支承環(huán)有效斷面對重心軸的慣性矩JR：相對剛度系數：（2）徑向應力：（以拉應力為“+”，壓應力為“-”）忽略跨中斷面處與支撐環(huán)處計算水頭的差值，得：管壁內表面：=-9.8×166.621=-1.633 MPa管壁外表面：（3）環(huán)向應力：由內水壓力引起的環(huán)向應力：由支承環(huán)橫截面上軸力引起的環(huán)向應力：由 列表進行計算，其計算結果見表2-22，其中、的計算可參考SL281-2003水電站壓力鋼管設計規(guī)范相關資料。表2-22 支

45、承環(huán)及其旁管壁斷面計算表計算斷面° (kN)(MPa)0°-0.2387320.318310.0296991.7760.301-0.2640820.150961-0.13678-8.180-1.38690°-0.250-0.25-14.951-2.52990°+0.2500.2514.9512.5290.264082-0.1509610.136788.1801.386180°0.238732-0.31831-0.029661.776-0.301由支承環(huán)橫截面上彎矩引起的環(huán)向應力3 ：計算斷面位置與同，計算點分別選管內壁、管外壁及環(huán)外壁三處。由

46、列表計算，其計算結果見表2-23，其中、的計算參考SL281-2003水電站壓力鋼管設計規(guī)范相關資料。表2-23 支承環(huán)及其旁管壁斷面計算表計算斷面°K3K4MR（kN·m）4 (MPa)管內壁管外壁環(huán)外壁0°0.011268-0.068310.288921.2421.054-1.774-0.0140820.099039-0.34256-2.546-2.3303.08090°-00.250.338481.4551.235-2.07890°+0-0.25-0.33848-1.455-1.2352.0780.014082-0.0990390.342562.5462.330-3.080180°-0.0112680.06831-0.28892-1.242-1.0541.774（4）軸向應力： 由各軸向力其合力A引起的軸向應力x1 ：由管重及管中水重的法向分力引起的軸向應力x2 (在距伸縮節(jié)三跨以上，可按兩端固結進行計算，從伸縮節(jié)算起共14跨) 3 列表進行計算，其計算結果見表2-24。表2-24 支承環(huán)及其旁管壁斷面計算表計算斷面°0°90