XX水庫供水隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算書

龍洞河水電站有壓引水隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算書工程概況公明供水調(diào)蓄工程供水隧洞是從鵝頸至公明水庫連通隧洞L0+387樁號(hào)接往石巖水庫的一條供水隧洞，全長(zhǎng)6.397km,樁號(hào)為G0+000~G6+397。根據(jù)初步設(shè)計(jì)報(bào)告供水隧洞為2級(jí)建筑物,設(shè)計(jì)流量為10.24m3/s,采用圓型斷面，內(nèi)徑為3.4m。供水隧洞進(jìn)口底高程為29.60m,出口底高程為27.50m,隧洞全段縱坡為-0.0328%。供水隧洞U類圍巖3576m、川類圍巖1836m、W類圍巖345m、V類圍巖310m。設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范、規(guī)程《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL279-2002）（以下簡(jiǎn)稱“隧洞規(guī)范”）《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5195-2004）（電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，下稱“電力隧洞規(guī)范”）《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》（SDJ20-78）（以下簡(jiǎn)稱“砼規(guī)”）《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）參考資料《深圳市公明水庫調(diào)蓄工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（深圳市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，2007.05） 《G-12隧洞襯砌內(nèi)力及配筋計(jì)算通用程序》《PC1500程序集地下結(jié)構(gòu)計(jì)算程序使用中的幾個(gè)問題》（新疆水利廳，張校正）《取水輸水建筑物叢書－隧洞》《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)－水電站建筑物》（水利電力出版社，1989）《水擊理論與水擊計(jì)算》（清華大學(xué)出版社，1981）《水力學(xué)－下冊(cè)》（吳持恭，高等教育出版社，1982）計(jì)算方法隧洞支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu)按新奧法理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，支護(hù)型式采用錨噴支護(hù)通過工程類比確定，噴錨支護(hù)類型及其參數(shù)參照電力隧洞規(guī)范附錄 F表F.1選??；襯砌型式采用鋼筋混凝土襯砌。根據(jù)隧洞規(guī)范6.1.8條第2點(diǎn)規(guī)定，圍巖具有一定的抗?jié)B能力、內(nèi)水外滲可能造成不良地質(zhì)段的局部失穩(wěn)，經(jīng)處理不會(huì)造成危害者，宜提出一般防滲要求，本工程按限制裂縫寬度設(shè)計(jì)，裂縫寬度短期組合不超過0.3mm,長(zhǎng)期組合不超過0.25mm。隧洞襯砌采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件采用PC1500程序集中的G-12隧洞襯砌內(nèi)力及配筋計(jì)算通用程序。計(jì)算工況4.1基本組合工況1：正常運(yùn)行期（襯砌自重+圍巖壓力+彈性抗力+設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力+外水壓力）工況2:檢修期（襯砌自重+圍巖壓力+彈性抗力+外水壓力）4.2特殊組合工況3:施工期（襯砌自重+彈性抗力+外水壓力或灌漿壓力）工況4:校核工況（襯砌自重+圍巖壓力+彈性抗力+校核內(nèi)水壓力+外水壓力）典型計(jì)算斷面及其選擇原則u、m、w、V及土洞典型斷面按荷載受力不利原則選取。計(jì)算圍巖壓力時(shí)，采用圍巖壓力最大處斷面；計(jì)算彈性抗力時(shí)，采用地勘提供參數(shù)的小值平均值；計(jì)算內(nèi)水壓力時(shí)，采用各類圍巖承受最大靜水壓力處斷面；計(jì)算外水壓力時(shí)，對(duì)無內(nèi)水組合工況采用地下水作用最大水頭處斷面，對(duì)有內(nèi)水組合工況采用地下水作用最小水頭處斷面。各類圍巖斷面幾何初步擬定情況見表5-1。表5-1各類圍巖斷面幾何參數(shù)圍巖斷面內(nèi)徑初襯厚度二襯厚度開挖洞徑彈性抗力計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算半類別形式(m)(m)(m)(m)算半徑（m）徑（m）n圓形3.40.050.34.12.051.85出圓形3.40.10.34.22.11.85IV圓形3.40.10.44.42.21.9V圓形3.40.20.44.62.31.9土洞圓形3.40.20.44.62.31.9荷載計(jì)算6.1圍巖壓力n>E類圍巖自穩(wěn)條件好并采取了有效的支護(hù)，不考慮圍巖壓力。W類圍巖能自穩(wěn)數(shù)日，采取了有效的支護(hù)，圍巖壓力按隧洞規(guī)范6.2.4-1~2式計(jì)算:Q4=0.2>YXB=0.223>4.4=20.24kN/m=2.024WkN/mQ2=Q3=0.05為和=0.05>23>4.4=5.06kN/m=0.50610kN/mV類圍巖自穩(wěn)能力較差，采用有效支護(hù)后能自穩(wěn)，圍巖壓力按隧洞規(guī)范 6.2.4-1~2式計(jì)算：Q4=0.3XYrXB=0.3X21x4.6=28.98kN/m=2.898X10kN/mQ2=Q3=0.1XyrXH=0.1X21X4.6=9.66kN/m=0.966X10kN/m土洞圍巖壓力計(jì)算1）計(jì)算依據(jù)土洞圍巖壓力按隧洞規(guī)范8.1.2條確定：對(duì)能形成塌落拱的土洞，可按松動(dòng)介質(zhì)平衡理論估算圍巖壓力；不能形成塌落拱的淺埋土洞，圍巖壓力宜按頂拱的上覆土體重力計(jì)算圍巖壓力，并根據(jù)地形條件、施工所采取的穩(wěn)定措施予以修正。2）計(jì)算斷面的確定對(duì)供水隧洞進(jìn)出口處深埋土洞根據(jù)北線隧洞經(jīng)驗(yàn)可以形成塌落拱，故土洞圍巖壓力最大處為深淺埋土洞的分界處，計(jì)算斷面亦取深淺埋土洞的分界處。3）塌落拱高度計(jì)算TOC\o"1-5"\h\z查《取水輸水建筑物叢書-隧洞》P54表3-2巖石堅(jiān)固系數(shù)及其它力學(xué)指標(biāo)表，密實(shí)粘土及粘質(zhì)土堅(jiān)固系數(shù)fK=1.0，換算內(nèi)摩擦角為 一’■'^①=45° 廠 r-.b1=2.3m，b2=b1+b1Xtg（45-①/2）=3.253m。 -— . 計(jì)算塌落拱高度等于拱跨度之半b2除以巖石的 ’’??/堅(jiān)固系數(shù)fK,即h=b2/fK=3.253/1=3.253m。 工 根據(jù)《取水輸水建筑物叢書—隧洞》3-9式，取 \ /I[曲線形洞頂實(shí)際塌落拱高度為計(jì)算塌落拱高度的0.7L.I丨=1倍，荷載等效高度（塌落拱高度）Hg=0?7h=2?277m。 —4）垂直圍巖壓力計(jì)算根據(jù)規(guī)范8.1.2條條文說明，深淺埋土洞的分界深度Hp=2.5Hg=2.5X2.277=5.69m《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》第447條規(guī)定：淺埋土質(zhì)隧洞采用鋼架噴混凝土支護(hù)時(shí)，鋼架應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，應(yīng)能承受40~60kN/m2的垂直土壓力。《鐵路隧道新奧法指南》第3.4.13條規(guī)定：鋼架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，應(yīng)保證能單獨(dú)承受2~4m高的松動(dòng)巖柱重量。本次計(jì)算按初期支護(hù)承擔(dān)2m土重考慮，則折減以后土洞圍巖壓力為:Q4=(5.69-2)X18=66.42kN/m=6.642X10kN/m側(cè)向圍巖壓力計(jì)算側(cè)向水平圍巖壓力計(jì)算按松散體理論，根據(jù)《取水輸水建筑物叢書-隧洞》P57頁公式3-10及3-11計(jì)算。Q2=0.7YhXg2(45°-①/2)=0.7WX3.253務(wù)(45-45/2)=7.03kN/m=0.70310kN/mQ3=(0.7xh+H)xY45°tg-①/2)=(0.73253+4.6)1XXg2(22.5°)=22.17kN/m=2.2171XkN/m6.2彈性抗力圍巖單位彈性抗力主要根據(jù)初步設(shè)計(jì)報(bào)告第 3章表3.622選取(P89),如表6-1所示表6-1 公明水庫輸水隧洞圍巖主要物理力學(xué)參數(shù)圍巖類別密度丫(g/cm3)內(nèi)摩擦角?(°)凝聚力C(MPa)變形模量E(GPa)泊松比卩單位彈性抗力系數(shù)K0(MPa/cm)備注有壓洞無壓洞n2.5~2.740~451.7~3.510.0~20.00.17~0.2350~10015~20川-12.4~2.537~401.0~1.77.0~10.00.23~0.2635~5010~15偏于n類巖特征川-22.3~2.435~370.4~1.05.0~7.00.26~0.2920~355~10偏于V類巖特征IV-12.2~2.332~350.25~0.42.0~5.00.29~0.3212~203~5位于地下水位以上或偏于川類巖特征IV-22.1~2.230~320.1~0.250.5~2.00.32~0.355~121~3位于地下水位以下或偏于V類巖特征V-11.9~2.120~300.05~0.10.05~0.50.35~0.362~50.75~1位于地下水位以上V-21.8~1.910~200.02~0.050.02~0.050.36~0.381~20.5~0.75位于地下水位以下6.2.1有內(nèi)水壓力時(shí)彈性抗力有壓隧洞圍巖彈性抗力系數(shù)k=k0/r,單位彈性抗力系數(shù)偏安全考慮采用小值平均值,計(jì)算結(jié)果如下:n類圍巖彈性抗力系數(shù)川類圍巖彈性抗力系數(shù)V類圍巖彈性抗力系數(shù)V類圍巖彈性抗力系數(shù)k2=((50+75)/2)/2.15=29.07MPa/cm=290700X10kN/m3n類圍巖彈性抗力系數(shù)川類圍巖彈性抗力系數(shù)V類圍巖彈性抗力系數(shù)V類圍巖彈性抗力系數(shù)3k3=((20+35)/2)/2.2=12.5MPa/cm=125000X10kN/mk4=((5+12)/2)/2.3=3?7MPa/cm=37000X10kN/m3k5=((1+2)/2)/2.4=0.625MPa/cm=6250X10kN/m3土洞根據(jù)隧洞規(guī)范8.1.3條按不計(jì)土體聯(lián)合作用考慮，根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》(SD134-84)附錄程序說明取彈性抗力系數(shù)k6=100x10kN/m36.2.2無內(nèi)水壓力時(shí)彈性抗力根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第七卷P7-47頁，無壓隧洞圍巖彈性抗力系數(shù)（又稱地基系數(shù)）k=bxk。,其中b為彈性地基梁寬度，取單寬b=1m;單位彈性抗力系數(shù)偏安全考慮采用小值平均值，計(jì)算結(jié)果如下：u類圍巖彈性抗力系數(shù)k2=（15+17?5）/2=16.25MPa/cm=1625OoXlOkN/m33川類圍巖彈性抗力系數(shù)k3=（5+10）/2=7.5MPa/cm=75000X10kN/m3W類圍巖彈性抗力系數(shù)丘4=（1+3）/2=2MPa/cm=20000X10kN/m3V類圍巖彈性抗力系數(shù)k5=（0.5+0?75）/2=0.625MPa/cm=625°X10kN/m3土洞根據(jù)隧洞規(guī)范8.1.3條按不計(jì)土體聯(lián)合作用考慮，根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（SD134-84）附錄程序說明取彈性抗力系數(shù)k6=ioox10kN/m3內(nèi)水壓力鵝頸水庫正常蓄水位（擴(kuò)建后）為66.70m,設(shè)計(jì)洪水位為67.43m,校核洪水位為67.8m；公明水庫正常蓄水位為59.70m,設(shè)計(jì)洪水位為60?25m,校核洪水位為60.58m；石巖水庫正常蓄水位為36.59m,設(shè)計(jì)洪水位為38?98m，校核洪水位為39.94m。正常運(yùn)行期設(shè)計(jì)水位采用正常蓄水位,校核工況采用校核水位；供水隧洞樁號(hào)L6+397（出口處）洞底高程最低，為27.50m,此處為V類圍巖，供水隧洞正常運(yùn)行由公明水庫向石巖水庫供水，正常運(yùn)行期最大內(nèi)水壓力（靜水壓力）為 59.7-27.5=32.2m,考慮到供水隧洞縱坡較緩（0.0238%），不遠(yuǎn)處就有類圍巖，高程相差不到0.4m，故所有類別圍巖正常運(yùn)行期最大內(nèi)水壓力（靜水壓力）偏安全考慮均取 32.2m?？紤]北線鵝頸-石巖隧洞檢修或事故情況下可利用本工程供水隧洞供水，故校核內(nèi)水壓力（靜水壓力）取67.8-27.5=40.3m。外水壓力作用在襯砌結(jié)構(gòu)上的外水壓力根據(jù)隧洞規(guī)范第6.2.5式進(jìn)行估算。Pe=BeXywXHe根據(jù)不同的地下水活動(dòng)情況按隧洞規(guī)范表6.2.5對(duì)外水壓力進(jìn)行折減：干燥或潮濕Be=0~0.2滲水或滴水Be=0.1~0.4大量滴水或線狀流水 Be=0.25~0.6嚴(yán)重滴水或小量涌水Be=0.4~0.8股狀流水或大量涌水Be=0.65?1.0當(dāng)有內(nèi)水組合時(shí)，Be取較小值；無內(nèi)水組合時(shí)，Be取較大值。根據(jù)初設(shè)報(bào)告P87-P89供水隧洞地質(zhì)描述(摘錄見斜體字)及供水隧洞縱斷面圖，對(duì)無內(nèi)水組合工況，典型斷面選地下水作用最大處水頭處；對(duì)有內(nèi)水組合工況，典型斷面選地下水作用最小外水頭處，典型斷面樁號(hào)、計(jì)算水頭、折減系數(shù)及作用水頭詳見表 6-2表6-2 外水壓力水頭計(jì)算表工 況U類川類W類V類土洞無內(nèi)水組合(最大地下水作用水頭處斷面)樁號(hào)L4+860L4+840L0+240L2+530L1+000Be0.40.60.81.01.0He(m)122.8122.839.126.14.3Pe(m)49.1273.6831.2826.14.3有內(nèi)水組合(最小地下水作用水頭處斷面)樁號(hào)L6+250L1+356L2+450L1+340L1+010Be0.10.250.40.650.65He(m)11.23.58.703.7Pe(m)1.120.8753.4802.4(15)、G2+737?G6+250，段長(zhǎng)3513m,隧洞埋深27.8-180.1m，地下水位至隧洞頂板27.8-120.2m，H類圍巖，局部川類(約占10%)，弱-微風(fēng)化花崗巖，巖體呈整體塊狀結(jié)構(gòu)，較完整，裂隙不發(fā)育，潮濕，沿裂隙有滴水，在局部可形成線狀流水，圍巖基本穩(wěn)定，但局部可能掉塊。局部裂隙相對(duì)集中區(qū)域成川類圍巖，完整性稍差，圍巖局部穩(wěn)定性差，可能出現(xiàn)坍塌和變形。(8)、G1+355?G1+465,段長(zhǎng)110m，隧洞埋深11.5-44.7m，地下水位至隧洞頂板2.1?20.9m，川類圍巖，弱風(fēng)化片麻巖，巖體完整性較差，裂隙較發(fā)育，圍巖局部穩(wěn)定性差，可發(fā)生坍落或掉塊。以滴水為主，沿裂隙有線狀流水。⑵、G0+080?G0+280，段長(zhǎng)200m，隧洞埋深60.5?77.5m，地下水位至隧洞頂板32.3?37.5m，W類圍巖，弱風(fēng)化片麻巖，巖體完整性差，裂隙發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差，易坍塌或掉塊。沿裂隙多有線狀流水。(13)、G2+435?G2+648，段長(zhǎng)213m，隧洞埋深10.4?48m，地下水位至隧洞頂板7.6?24.5m，W-V類圍巖，f4斷層及影響帶，形成構(gòu)造碎裂巖糜棱巖，裂隙極發(fā)育，巖體極破碎(但有初步膠結(jié)，膠結(jié)力較弱)，沿裂隙有線狀流水，部分股狀，圍巖不穩(wěn)定，易坍塌或變形。(7)、G1+340?G1+355，段長(zhǎng)15m，隧洞埋深3.7?11.5m,地下水位至隧洞頂板0?2.1m，V類圍巖，全-強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，不穩(wěn)定，極易坍塌,滴水及線狀流水。(5)G0+922?G1+010，段長(zhǎng)88m，隧洞埋深12.2?44.3m，地下水位至隧洞頂板2.1?12.2m，V類圍巖，強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，呈風(fēng)化巖塊狀和半巖土狀，不穩(wěn)定，極易坍塌，滴水及線狀流水。鑒于有內(nèi)水組合工況外水壓力僅0~3.48m，數(shù)值較??；另處根據(jù)北線隧洞U、M、W、V類圍巖及土洞初期支護(hù)后部分洞壁較為干燥，偏安全考慮本次計(jì)算有內(nèi)水組合工況時(shí)有外水壓力取值為0。6.5動(dòng)水壓力發(fā)電引水隧洞進(jìn)水口設(shè)有檢修閘門和工作閘門，下接壓力鋼管，設(shè)計(jì)引水流量 8m3/s,下游接沖擊式水輪機(jī)的控制閥門，引水隧洞運(yùn)行時(shí)可考慮關(guān)閘水錘動(dòng)水壓力增加值。6.5.1水位組合參考有壓引水隧洞的水力計(jì)算成果，取滿足發(fā)電要求的最低水位1294.0m為計(jì)算水錘動(dòng)水壓力的上游水位，對(duì)應(yīng)下游尾水位為 1087?7m,尾水坎高程1087.05m。計(jì)算方法本次計(jì)算對(duì)是否考慮有引水隧洞和壓力鋼管水力損失分別進(jìn)行計(jì)算，不考慮水損時(shí)采用《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》簡(jiǎn)化方法計(jì)算；考慮水損時(shí)采用《水擊理論與水擊計(jì)算》中的特征線法編制程序求解。初始條件洞徑分兩種：起始段為有壓引水隧洞，D1=2.2m,隧洞長(zhǎng)L1=2644m；末段為緊接水輪機(jī)的壓力鋼管，D2=1.44m,隧洞長(zhǎng)L2=263?77m。隧洞上游進(jìn)口水位Z°=1294?0m，下游壓力鋼管出口水位Zn=1087?7m，水頭差△H二1294-1087.7=206?3m,出口尾水坎高程為Zn=1087.05m。6.5.4水錘傳播速度根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》P7-100:除均質(zhì)薄壁管外，各組合管的水錘波速公式都是近似的，水錘波速對(duì)第一相水錘影響較大，對(duì)于最大水錘壓強(qiáng)出現(xiàn)在第一相末的情況，可取一個(gè)略為偏小的數(shù)值以策安全。水錘波速應(yīng)對(duì)以后各相水錘的影響逐漸減小， 對(duì)大多數(shù)電站，最大水錘壓強(qiáng)出現(xiàn)在開度變化接近終了時(shí)刻，此時(shí)不必過分追求水錘波速的精度。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第七卷（以下稱《手冊(cè)》）P7-99,水錘波速按式（33-1-7）計(jì)CVEwg/<1__2Ew/kr（33-1-7）式中：Ew、丫------水的體積彈性模量和容重，在一般溫度和壓力下， Ew=2.1X104kg/cm2,丫=0.001kg/cm3；r------管道半徑k------抗力系數(shù)，引水隧洞為鋼筋混凝土管，按式（33-1-11）計(jì)算k值；壓力鋼管為薄壁管，按式（33-1-8）計(jì)算k值kECkECrE33-1-11）式中：r—管道半徑；Es和Ec——鋼筋和混凝土的彈性模量，取C25砼彈性模量Ec=2.85X105鋼筋kg/cm2，彈性模量Es=2.09X106kg/cm2。f 每厘米長(zhǎng)管壁中鋼筋的截面積； 管壁厚度，取30?0cmkksEs2A （33-1-8）r式中：r 管道半徑；Es 管材的彈性模量，取E=2.1x106kg/cm2――管壁厚度，取1.0cm前段引水隧洞r=――管壁厚度，取1.0cm前段引水隧洞r=2.2m，=30cm2.8510 302.091052.855.2104kg/cm22202.2.1104.2.11049.8100/0.001122.1104/5.2104220143120cm/s=1431.2m/s2后段壓力管道r=1.44m，s=1.0cmO由、上述公式（33-1-11）和（33-1-8）計(jì)算水錘波速值如下:.2.1101.0k與 _2- 1.013106kg/cm2S2.1r 1-44104143457cm/s=1434.57m/s122.1104/1.013106144根據(jù)《手冊(cè)》式（33-1-17），計(jì)算隧洞平均波速為:2L22907.77tr云1432.44.06s2907.771432.4m/s2907.77相長(zhǎng)：根據(jù)《手冊(cè)》式（33-1-18），水錘的相長(zhǎng)為:L1/C1L2/C2 2644/1431.2263.77/1434.57等價(jià)隧洞中的流速《水力學(xué)》計(jì)算公式:8g

c28gRvfn1、引水隧洞R=D/4=0.55m,n=0.015代入上式得：A0.02考慮10%局部水頭損失，刀=1?1X后0.022①二Cv0/(2gH0)=1432?4X2.1/(2X9.8X15.213)=10.088mZ=2O=2X10.088=20.176閥門斷面水頭增值為△H1=20?176X15.213=306?94m關(guān)閉閥門后閥門前水頭為H1=H0+△H1=15.213+306.94=322?153m引水隧洞中最大流速：v1 ..2gVH-—「2gVH 1 194306.94264.270.0222644/2.22、供水隧洞R=D2/4=0.85m,n=0.015代入上式得：入2=0.01864考慮10%局部水頭損失，入2=1.1XX=0.0205供水隧洞中最大流速：2—V2 議5 2.6548m/s供水隧洞水頭差為△H2=6397/10670X23.11二13.855m3、等價(jià)最大流速:根據(jù)《手冊(cè)》式33-1-57,根據(jù)管道中水體動(dòng)能不變的要求得:427327588639726548va也亠 ? —2.696m/sL106704、等價(jià)過流斷面面積根據(jù)水電站33-1-57及各斷面過流量不變?cè)瓌t反推:I0670 9.485m24273/(3.14*1.82) 6397/(3.14*1.72)5、等價(jià)直徑：d6.5.7邊界條件與基本假設(shè)3.476m1）隧洞末端斷面的邊界條件隧洞末端與水庫相連，故隧洞末端斷面的流動(dòng)條件與控制設(shè)備及其控制規(guī)律相關(guān)，下游端閘門按線性開關(guān)考慮，閘門開度與時(shí)間關(guān)系為直線規(guī)律變化:i由于閘門的關(guān)閉時(shí)間可由設(shè)計(jì)設(shè)定，故分別取不同的關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行試算，選取合適的關(guān)門時(shí)間，Ts分別取300s、360sx420s、480s、540?2)隧洞進(jìn)口斷面的邊界條件隧洞進(jìn)口與水庫相連，由于庫容很大，庫水位不會(huì)因隧洞流量的變化而漲落，所以，進(jìn)口的邊界條件是：水擊波的傳播過程中，進(jìn)口斷面的水位保持為常數(shù)即 Z0。6.5.8等價(jià)隧洞特性常數(shù)《手冊(cè)》式(33-1-管道斷面特征系數(shù)： 込9345_礙5.562gH0 29.8123.11水錘特征系數(shù)： LVmax106702.696 《手冊(cè)》式(33-1-37)gH°Ts9.819.09Ts°s sH0 管道出口初始作用水頭，23.11m=0.423、0.352、0.302、0.264、0.235(分別為 360s、420s、 540s的關(guān)門時(shí)間)300s、 480s、6.5.9水錘計(jì)算1)不考慮隧洞水力損失:—05.5611(T0閘門初始開度)，根據(jù)《手冊(cè)》P7-103產(chǎn)生極限水錘的判別條件，屬極限水錘范疇。將數(shù)據(jù)代入《手冊(cè)》式33-1-43，不同關(guān)門條件計(jì)算結(jié)果見表6-3。式33-1-432)考慮隧洞水力損失:將以上數(shù)據(jù)代入程序，不同關(guān)門條件計(jì)算結(jié)果同列于表6-3表6-3 不同關(guān)門時(shí)間下游端水錘計(jì)算成果表關(guān)門時(shí)間(min)設(shè)計(jì)內(nèi)水靜水壓力(m)上下游水位差厶H(m)考慮隧洞水力損失不考慮水損最高水位(m)最高水頭(m)動(dòng)水壓力P(m)Z=P/△HZm動(dòng)水壓力532.223.1173.5746.0713.870.6000.52212.06632.223.1170.943.4011.20.4850.4199.68732.223.1169.0941.599.390.4060.3518.11832.223.1167.7940.298.090.3500.3016.96932.223.1166.839.307.10.3070.2646.10根據(jù)《手冊(cè)》P7-118說明，在水頭較低'壓力隧洞較長(zhǎng)和閥門關(guān)閉時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，進(jìn)行水錘計(jì)算時(shí)考慮壓力水管的水力損失是必要的。 綜合考慮選取關(guān)門時(shí)間為6min，采用不考慮隧洞水力損失的計(jì)算成果，動(dòng)水壓力為 11.20m,水錘壓力升高系數(shù)為0.485。由于還未考慮調(diào)壓室(檢修支洞)的影響，本計(jì)算成果是偏安全的。灌漿壓力根據(jù)隧洞規(guī)范9.1.2條，U、川'W'V類圍巖段回填灌漿壓力采用 0.4MPa，對(duì)填土洞灌漿壓力采用不大于0.2MPa。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)-水電站建筑物》荷載組合說明(P7-53)，灌漿壓力與外水壓力不疊加。灌漿壓力大于外水壓力時(shí)，頂部只計(jì)灌漿壓力，其余為外水壓力；灌漿壓力小于外水壓力時(shí),可不計(jì)灌漿壓力。不同工況荷載取值情況不同工況荷載取值詳見表6-3。不同工況荷載取值情況表\工類\別■■■基本組合工況1(正常運(yùn)行)工況2(檢修期)襯砌自重(m)圍巖壓力(10kN/m)彈性抗力(10kN/m3)內(nèi)水壓力(m)動(dòng)水壓力(m)計(jì)算內(nèi)壓(m)圍巖壓力(10kN/m)彈性抗力(10kN/m3)外水壓力(m)nd=0.30J0?29070032.211.243.40J0t162500-49.12岀d=0.30J0?12500032.211.243.40J0t75000-73.68d=0.42.024J0.506t3700032.211.243.42.024J0.506t20000-31.28Vd=0.42.898J0.966t625032.211.243.42.898J0.966t6250-26.10土洞d=0.46.642J0.703t2.217t10032.211.243.46.642J0.703t2.217t100-4.3特殊組合工況3(施工期)工況4(校核)襯砌圍巖彈性抗力外壓(取大值)圍巖 彈性抗力 內(nèi)水 外水

類\另叭自重(m)壓力(10kN/m)(10kN/m3)外水壓力(m)灌漿壓力(m)壓力(10kN/m)(10kN/m3)壓力(m)壓力(m)nd=0.30JOf162500-49.12-400J0f29070040.30出d=0.30JOf75000-73.68-4000f12500040.30IVd=0.40Of20000-31.28-402.024J0.506f3700040.30Vd=0.40JOf6250-26.10-402.898J0.966f625040.30土洞d=0.40J0f0f100-4.3-206.642J0.703f2.217f10040.307計(jì)算簡(jiǎn)圖供水隧洞計(jì)算簡(jiǎn)圖以W類圍巖段為例，如圖6-1所示，其它類圍巖段尺寸見表8參數(shù)取值G-12隧洞襯砌內(nèi)力及配筋計(jì)算通用程序參數(shù)含義及取值如表 8-1所示表8-1G-12通用程序參數(shù)含義及取值情況表參數(shù) 數(shù)值 備 注u類川類w類V類土洞A11111斷面形狀編號(hào)，參閱G-12程序說明附圖。Ky基本：1.60特殊1.45鋼筋砼偏心受壓安全系數(shù) 砼規(guī)31條表8K1基本：1.80特殊1.60受內(nèi)水壓力控制情況， 隧洞規(guī)范表6.3.3基本：1.50特殊1.40其他情況砼抗拉安全系數(shù) 砼規(guī)31條表8R#250250250250250混凝土標(biāo)號(hào)，如250#應(yīng)為“250”Rg34003400340034003400鋼筋強(qiáng)度（kg/cm2）砼規(guī)18條表5Eg2E+062E+062E+062E+062E+06鋼筋彈性模量（kg/cm2）砼規(guī)19條表6A55555鋼筋毛保護(hù)層（cm）D1.61.822.22.5鋼筋直徑（cm），用以計(jì)算裂縫開展寬度L100000半跨底寬（m）H200000側(cè)墻咼度（m）R100000弧形底板半徑（m）R21.851.851.91.91.9側(cè)底拱半徑（m）R41.851.851.91.91.9側(cè)頂拱半徑（m）al00000弧型底板半中心角（角度）a29090909090側(cè)底拱中心角（或半中心角）（角度）a49090909090側(cè)頂拱中心角（或半中心角）（角度）D100000底板厚度（m）D20.30.30.40.40.4側(cè)底拱厚度D300000側(cè)墻厚度（m）D40.30.30.40.40.4側(cè)頂拱起點(diǎn)厚度（m）D500000頂板厚度（m）（或側(cè)頂拱終點(diǎn)厚度）Q4002.0242.8986.642頂部垂直均布何載（10kN/m）Q3000.5060.9660.703側(cè)向分布荷載上端點(diǎn)值（10kN/m）Q2000.5060.9662.217側(cè)向分布何載下端點(diǎn)值（10kN/m）Q100000底部垂直均布何載（10kN/m）HOP詳見6.7不冋工況荷載取值情況水壓荷載水頭值（內(nèi)壓為正）（m）灌漿壓力（各邊均布法向荷載，外壓為正 ）（m）Rh2.52.52.52.52.5襯砌容重（10kN/m3）Eh2.85E+62.85E+62.85E+62.85E+62.85E+6襯砌彈性模量（10kN/m2）砼規(guī)17條表4K1詳見6.7不同工況荷載取值情況底板、側(cè)底拱部位圍巖彈抗系數(shù)（ 10kN/m3）K200000側(cè)墻部位圍巖彈抗系數(shù)（10kN/m3）K3詳見6.7不同工況荷載取值情況頂板、側(cè)頂拱部位圍巖彈抗系數(shù)（ 10kN/m3）9程序計(jì)算結(jié)果表9-1供水隧洞U類圍巖段計(jì)算成果表單元軸向力10kN剪力10kN彎矩10kN-m受壓鋼筋2cm受拉鋼筋2cm抗裂系數(shù)裂縫寬度cm實(shí)際配筋實(shí)配面積2cm工況136.2020.0030.0069.5689.5982.5420.014工況2-93.7851.200-0.7980.0000.00099.9990少6@20.11工況3-93.7851.200-0.7980.0000.00099.9990100工況434.2610.0030.0068.0488.0752.6670.017表9-2供水隧洞川類圍巖段計(jì)算成果表單元軸向力10kN剪力10kN彎矩10kN.m受壓鋼筋2cm受拉鋼筋2cm抗裂系數(shù)裂縫寬度cm實(shí)際配筋實(shí)配面積2cm工況151.5940.0030.00613.64213.6721.8180.013@18@100工況2-138.9761.195-0.9310.0000.00099.999025.24工況3-138.9761.195-0.9310.0000.00099.9990工況448.7950.0030.00611.46811.4941.9040.016表9-3供水隧洞W類圍巖段計(jì)算成果表單元軸向力剪力彎矩受壓鋼筋受拉鋼筋抗裂系數(shù)裂縫寬度實(shí)際配筋實(shí)配面積10kN10kN10kN.m2cm2cmcm