畢業(yè)設計某水電站樞紐布置及岔管設計計算書、cad圖

目錄HYPERLINK\l"_Toc232257000"目錄1HYPERLINK\l"_Toc232257001"1基本資料料4HYPERLINK\l"_Toc232257002"2水輪機44HYPERLINK\l"_Toc232257003"2.1水電站站水頭的確定定4HYPERLINK\l"_Toc232257004"2.1.1的確定4HYPERLINK\l"_Toc232257005"2.1.2設計低水位位的確定5HYPERLINK\l"_Toc232257006"2.1.3的確定6HYPERLINK\l"_Toc232257007"2.2水輪機機型號選擇：：6HYPERLINK\l"_Toc232257008"型水輪機方案的的主要參數(shù)選選擇6HYPERLINK\l"_Toc232257009"2.2.2HHL180型型水輪機方案案的主要參數(shù)數(shù)選擇7HYPERLINK\l"_Toc232257010"2.3HLL180型水水輪機方案的的調(diào)速設備選選擇9HYPERLINK\l"_Toc232257011"3發(fā)電機113HYPERLINK\l"_Toc232257012"3.1主要要尺寸估算113HYPERLINK\l"_Toc232257013"3．2外形尺尺寸估算133HYPERLINK\l"_Toc232257014"4混凝土重重力壩16HYPERLINK\l"_Toc232257015"4．1計算壩高高16HYPERLINK\l"_Toc232257016"4.1.1設設計洪水位情情況16HYPERLINK\l"_Toc232257017"4.1.1校校核洪水位情情況16HYPERLINK\l"_Toc232257018"4．2壩頂寬度度17HYPERLINK\l"_Toc232257019"4．3壩頂高程程17HYPERLINK\l"_Toc232257020"4．4穩(wěn)定和和應力校核（以以下計算均取取單寬=1mm,混凝土采采用C20）17HYPERLINK\l"_Toc232257021"5溢流壩226HYPERLINK\l"_Toc232257022"5.1確定堰頂頂高程26HYPERLINK\l"_Toc232257023"5.1.1溢溢流壩下泄流流量的確定226HYPERLINK\l"_Toc232257024"5.1.2由由抗沖能力擬擬定單寬流量量26HYPERLINK\l"_Toc232257025"5.1.3堰堰頂高程的確確定27HYPERLINK\l"_Toc232257026"5.1.4閘門布置288HYPERLINK\l"_Toc232257027"5.2溢流壩壩的剖面布置置28HYPERLINK\l"_Toc232257028"5.2.1溢溢流面曲線228HYPERLINK\l"_Toc232257029"5.2.1.11溢流前沿沿：28HYPERLINK\l"_Toc232257030"5.2.1.22溢流段：：（溢流面曲曲線采用WEES曲線）29HYPERLINK\l"_Toc232257031"直線段：29HYPERLINK\l"_Toc232257032"反弧段設計300HYPERLINK\l"_Toc232257033"5.3溢流壩穩(wěn)穩(wěn)定驗算311HYPERLINK\l"_Toc232257034"5.4鼻坎的型型式和尺寸334HYPERLINK\l"_Toc232257035"5.5挑射距離離和沖刷坑深深度的估算334HYPERLINK\l"_Toc232257036"6引水建筑筑物36HYPERLINK\l"_Toc232257037"6.1基本尺尺寸36HYPERLINK\l"_Toc232257038"隧洞斷面36HYPERLINK\l"_Toc232257039"閘門斷面36HYPERLINK\l"_Toc232257040"6.1.3攔攔污柵斷面336HYPERLINK\l"_Toc232257041"6.2壓力力管道設計337HYPERLINK\l"_Toc232257042"6.3托馬馬斷面38HYPERLINK\l"_Toc232257043"引水隧洞的水頭頭損失38HYPERLINK\l"_Toc232257044"6.3.2壓壓力鋼管的水水頭損失400HYPERLINK\l"_Toc232257045"6.3.3斷斷面計算411HYPERLINK\l"_Toc232257046"6.4調(diào)壓壓室設計比較較：42HYPERLINK\l"_Toc232257047"6.4.1阻阻抗式調(diào)壓室室42HYPERLINK\l"_Toc232257048"差動式調(diào)壓室446HYPERLINK\l"_Toc232257049"最低涌波水位計計算46HYPERLINK\l"_Toc232257050"6.4.2.22最高涌波波水位計算47HYPERLINK\l"_Toc232257051"7廠房550HYPERLINK\l"_Toc232257052"7.1廠房長度度確定50HYPERLINK\l"_Toc232257053"機組段長度500HYPERLINK\l"_Toc232257054"端機組段長度550HYPERLINK\l"_Toc232257055"裝配場長度500HYPERLINK\l"_Toc232257056"7.2主廠房寬寬度確定500HYPERLINK\l"_Toc232257057"7.3主廠房房頂高程確定定51HYPERLINK\l"_Toc232257058"水輪機安裝高程程：51HYPERLINK\l"_Toc232257059"尾水管底板高程程51HYPERLINK\l"_Toc232257060"基巖開挖高程：：51HYPERLINK\l"_Toc232257061"水輪機層地面高高程51HYPERLINK\l"_Toc232257062"7.3.5定定子安裝高程程51HYPERLINK\l"_Toc232257063"橋吊安裝的高程程52HYPERLINK\l"_Toc232257064"廠房頂部高程552HYPERLINK\l"_Toc232257065"8壓力鋼管結(jié)結(jié)構(gòu)計算544HYPERLINK\l"_Toc232257066"8.1明鋼管管的設計544HYPERLINK\l"_Toc232257067"確定經(jīng)濟管徑554HYPERLINK\l"_Toc232257068"確定管壁厚度δδ54HYPERLINK\l"_Toc232257069"8.2管身應應力分析和結(jié)結(jié)構(gòu)設計555HYPERLINK\l"_Toc232257070"8.2.1跨中斷面面1-155HYPERLINK\l"_Toc232257071"支承環(huán)附近斷面面2─257HYPERLINK\l"_Toc232257072"8.2.3支支承環(huán)斷面33─359HYPERLINK\l"_Toc232257073"8.3外壓穩(wěn)穩(wěn)定校核677HYPERLINK\l"_Toc232257074"8.3.1無無加勁環(huán)時668HYPERLINK\l"_Toc232257075"8.3.2對對加勁環(huán)自身身穩(wěn)定的臨界界外壓計算668HYPERLINK\l"_Toc232257076"8.4地下埋埋管鋼襯結(jié)構(gòu)構(gòu)的計算6881基本資料2水輪機2.1水電站站水頭的確定定的確定1.校核洪水水位+滿發(fā)Z=240.000m=85500由xx水位流量關(guān)關(guān)系曲線得：：Z=128..30m=Z-Z==240.000-1288.30=1111.700m=96%×1111.70==107.223m2.設計洪水水位+滿發(fā)Z=2238.000m=62550由xx水位流量關(guān)關(guān)系曲線得：：Z=125.992m=238.000-125..92=1112.08mm=96%×1112.08==107.660m3.正常蓄洪洪水位+一臺機組發(fā)發(fā)電Z＝232..00m發(fā)電電機出力N=4.225萬千瓦則即即水輪機出力力為==4.4227萬KW（96%為大中型水水輪機的效率率）根據(jù)N=9..8ηQH，水電站的的效率一般為為85%即η=85%試算過程：表2-1試算過過程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(萬KW)55232.00115.53116.47111.815.1350232.00115.48116.52111.864.6645232.00115.44116.56111.904.20由N～Q關(guān)系曲曲線，N=4.4427萬KW→Q=47..47Z=115..46m=232.000-115..46=1116.54mm=96%×1116.54==111.888m=max﹛1007.23,,107.660,1111.88﹜=111..88m設計低水位位的確定設計低水位（即即設計死水位位）+機組滿發(fā)Z＝192.000m發(fā)電機出力N==9.8QHHη=4.255×4=177萬千瓦，即即水輪機出力力為==17.771萬KW試算表2-2試算過程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(萬KW)350192.00116.9175.0972.0921.04300192.00116.7675.2472.2318.07250192.00116.6275.3872.3615.08由N～Q關(guān)系曲曲線，N=17..71萬KW→Q=2933.98Z=116..74m=192.000-116..74=755.26m=96%×755.26=772.26mm即=72.225m的確定加權(quán)平均水位==0.6maax+0.44min=996.0288m引水式水電站===96.0028m2.2水輪機機型號選擇：：根據(jù)該水電站的的水頭工作范范圍72.25～111.888，查《水電電站》教材型型譜表選擇合合適的水輪機機型有HL200和HL180兩種?，F(xiàn)將將這兩種水輪輪機作為初選選方案，分別別求出其有關(guān)關(guān)參數(shù)，并進進行比較分析析。HL200型水水輪機方案的的主要參數(shù)選選擇轉(zhuǎn)輪直徑(假定定=91.11%)==2.3577m取標稱直徑徑=2.5m轉(zhuǎn)速n取n=300rr/m,磁極對數(shù)P=10效率及單位參數(shù)數(shù)修正=1.0%=1..5%（與上述假定定相同）＜3%單位位轉(zhuǎn)速可不加加修正，同時時，單位流量量也可不加修修正。4．工作范圍圍的檢驗==0.8399＜0.84=51.39在圖上做出出工作范圍。5.吸出高高度Hs計算查《水電站站》教材=0.1005，△σ=0.02，由此可求求出水輪機的的吸出高度：：Hs==-2..14>--4.0m可見HL2000型水輪機方方案的吸出高高度滿足電站站要求HL180型型水輪機方案案的主要參數(shù)數(shù)選擇轉(zhuǎn)輪直徑(假定定=90.99%)==2.47m取標稱直徑=22.5m轉(zhuǎn)速n取n=300rr/m，磁極對數(shù)P=110效率及單位參數(shù)數(shù)修正ε=1.0=1.99%（與上述假定定相同）＜3%單位位轉(zhuǎn)速可不加加修正，同時時，單位流量量也可不加修修正。4．工作范圍圍的檢驗==0.8399<0.866m3/s=51.39mm3/s在圖上做出工工作范圍。5．吸出高高度Hs計算查《水水電站》教材材=0.0886，=0.02，由此可算算出水輪機的的吸出高度為為：Hs==-0..32-4..0m可見，HL1880型水輪機方方案的吸出高高度滿足電站站要求。2.3HLL180型水輪機方方案的調(diào)速設設備選擇調(diào)速功計算屬大型調(diào)速器，接接力器、調(diào)速速柜和油壓裝裝置應分別進進行計算和選選擇。（1）接力器的的選擇接力器直徑的計計算采用兩個接接力器來操作作水輪機的導導水機構(gòu)，選選用額定油壓壓為2.5MPPa，則每個接接力器的直徑徑為：由此，在《水電電站機電設備備》表4-4中選擇與之之接近而偏大大的的標準接接力器。接力器最大行程程的計算導葉最大大開度可由模模型的求得：：當選用計算系數(shù)數(shù)為1.8時，則接力器容積的計計算兩個接力器的總總?cè)莘e（2）調(diào)速器的的選擇：大型調(diào)速器的型型號是以主配配壓閥的直徑徑來表征的，主主配壓閥的直直徑(選用)由此在《水電站站機電設備》表表4-1中選擇擇與之相鄰而而偏大的DTT-80型電電氣液壓型調(diào)調(diào)速器。（3）油壓裝置置的選擇此處油壓裝置不不考慮空放閥閥和進水閥的的用油，則壓壓力油罐的容容積由此，在《水電電站機電設備備》表4-2種選則與之之相鄰而偏大大的HYZ-11.6型組合式油油壓裝置2.4HL1180型轉(zhuǎn)輪流道道尺寸HL180型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪流道尺寸寸（）查教材材《水電站機機電設備》2.5蝸殼尺尺寸查教材《水電站站機電設備》附表3斷面形狀采用圓圓形，尾部采采用橢圓形包角=3455°，查教材《水電電站》圖2-8表2-3渦殼殼計算表格角度（°）（m）(m)(m)3451.2853.3354.6203001.1983.2484.4462551.1043.1544.2582101.0023.0524.0541650.882.9383.8261200.7582.8083.566750.5992.6493.248300.3792.4292.8082.6尾水管管尺寸的確定定（變肘形）：：3發(fā)電機3.1主要要尺寸估算1、極距KVAcm2、定子內(nèi)徑cm3、定子鐵芯長長度(采用空冷)cm比較合理4、定子鐵芯外外徑>166.77r/minnDaa=Di+τ=405..13+633.64=4468.788cm3．2外形尺尺寸估算（一）平面尺寸寸估算1、定子機座外外徑=300r//min2、風罩內(nèi)徑>20000KKVAD22=D1+2.4mm=8.266m3、轉(zhuǎn)子外外徑4、下機架架最大跨度10000<<<100000KVA為水輪機機坑直直徑5、推力軸承外外徑和勵磁機機外徑(二)軸向尺尺寸計算1、定子機座高高度>214r/mmin2、上機架高度度＞所以采用懸式式3、推力軸承高高度、勵磁機機高度、副勵勵磁機高度和和永磁機高度度（起重機架高00.8）～1.0m4、下機架高度度5、定子支座支支承面至下機機架支承面或或下?lián)躏L板之之間的距離懸式6、下機架支承承面主主軸法法蘭底面距離離=700mmm～1500mmm這里取7、轉(zhuǎn)子磁軛軸軸向高度無風扇時+((500～600)mmm=1844.62cmm+(50～60)cmm=2.355m～2.45mm8、發(fā)電機主軸軸高度=（0.7～00.9）H=7.6686～10.1116，取h11=9.00m9、定子鐵芯水水平中心線至至法蘭盤底面面距（三）水輪發(fā)電電機重量估算算水輪發(fā)電機的總總重量發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量量=發(fā)電機飛輪力矩矩4混凝土重力壩壩4．1計算壩高高已知吹程D=22Km計算風速：設計洪水情況：：校核洪水情況：：設計洪水位情情況校核洪水位情情況綜合以上兩種情情況，取最大大值，則4．2壩頂寬度度壩頂寬度b=（8%～10%）H，且不小于2m。本設計取11mm4．3壩頂高程程圖4-1非溢溢流壩剖面圖圖4．4穩(wěn)定和應應力校核（以以下計算均取取單寬=1m,混凝土采用用C20）4．4．1校核核洪水位下，非非溢流壩壩基基面：圖4-2非溢流流穩(wěn)定校核示示意圖壩體自重：上游水壓力：揚壓力：浪壓力：表4-1壩基基面校核洪水水位時的應力力計算表格編號荷載垂直(KN)水平(KN)力臂力矩（KN·mm）向下向上向左向右m順時針逆時針1自重133554.4440134217662507047.67241686..93115114..25.67652697..52水壓力176640.66341.6731936155.0522204.57.0715585.88435898.26647.728134741719.51146.4979940.0023揚壓力121629.00900211010.1135.6762427.44434454.97743.25192677..4546682.446.17308526..414浪壓力175.31122.99255.6261.64122.647559.533.1穩(wěn)定分析析摩擦公式.2應力分析析校核洪水位情情況下，折坡坡點的穩(wěn)定驗驗算表表4-2折坡坡點校核洪水水位時的穩(wěn)定定計算表格荷載計算簡式垂直力(KN))水平力(KN))力臂彎矩(KN·MM)向下向上向右向左m順時針逆時針自重116394.4417.9293459..76219718.6640.479267．766水壓力11765820353160揚壓力12928.2993.139165.55521030.05519.92049831545.08821.0732554.884.1穩(wěn)定分析析.2應力計算算（不計入揚揚壓力）正常蓄水位下下，非溢流壩壩壩基面表4-3壩基基面正常蓄水水位時的穩(wěn)定定計算表格荷載計算簡式垂直力水平力力臂彎矩向上向下向右向左M順時針逆時針自重133554.4440134217662507047．67241686..93115114..25．67652697..5水壓力167144.5553926186377.4525388.14449.17264934..84揚壓力112410.2265.6770366.11725021.49943.25217179..4436987.09946.17322594..12.1穩(wěn)定分析.2應力分析正常蓄水位下非非溢流壩折坡坡點荷載計算簡式垂直力（KN）水平力（KN）力臂力矩（KN·mm）向下向上向右向左M順時針逆時針自重116394.4417.9293459..76219718.6640.479267.766水壓力113263.11217.67234359..33揚壓力12537.8553.137943.4662829.7119.917764.99331339.07721.071360.144表4-4折坡坡點正常蓄水水位時的穩(wěn)定定計算表格.1穩(wěn)定分析.2應力分析滿足應力要求5溢流壩5.1確定堰頂頂高程溢流壩下泄流流量的確定按千年一遇設計計。通過溢流壩頂?shù)牡南滦沽髁繛闉椋河煽箾_能力擬擬定單寬流量量取單寬流量為1100，取孔數(shù)堰頂高程的確確定閘墩選用半圓形形的墩頭（）；；圓弧形邊墩墩，此為的第一次近近似值，用以以重新計算得得再次試算：再次試算：與上一次計算值值相近，作為為正確值。行進流速堰頂高程閘門布置閘門高度=正常常高水位-堰頂高程+超高=232-2225.011+0.311=7.3mm選擇平面閘門，按按規(guī)范所給值值，又閘孔凈凈寬b=13m，所以閘門門取為14m×8m。閘墩取取為3.0m，邊墩取為2.0mm工作閘門一般布布置在溢流堰堰頂點，以減減少閘門高度度。為了避免免閘門局部開開啟時水舌脫脫離壩面而產(chǎn)產(chǎn)生真空，將將閘門布置在在堰頂偏下游游一些，以壓壓低水舌使其其貼壩面下泄泄。檢修閘門門位于工作閘閘門之前，為為便于檢修，兩兩者之間留有有1~3m的凈凈寬，本設計計取凈寬2m。5.2溢流壩壩的剖面布置置溢流面曲線.1溢流前沿沿：取，則.2溢流段：：（溢流面曲曲線采用WES曲線）——定型設計水水頭K、n——與與上游壩面坡坡度有關(guān)的系系數(shù)和指數(shù)（查查設計手冊知知k=2,n=1.885）即：：則切點的坐標為為:(21..56,15.866).3直線段：直線段采用與基基本剖面一樣樣的坡度，設與曲線相切的的直線方程為為：聯(lián)立：對（1），（22）兩式求導導得：求得：x=188.2,y==12.611,即切點的坐坐標為（18.2，12.61）.4反弧段設計計選擇挑流消能，取R=26m,,Q=8500m3/s時，下游水位為21.2m,而鼻坎距下游水位一般為1～2m，故取h=23m。反弧段圓心距壩壩底的距離H1=23+226cos3300=45.552m反弧段與直線段段切點距壩底底的距離：鼻坎超出基本剖剖面的距離：：,故無需驗算超超出段應力條條件。試算求——總有效水頭頭，m；——臨界水深（校校核洪水位閘閘門全開時反反弧處水深），m；——流速系數(shù)查表取0.95。經(jīng)試算，反孤段半徑,所所以取R=26m，，合理。溢流壩斷面如下下圖所示：溢流重力壩剖面面如下圖所示示：圖5-1溢流流壩剖面示意意圖5.3溢流壩穩(wěn)穩(wěn)定驗算1基本組合：：（上游為正正常蓄水位，下下游水位為0）壩體自重：（閘閘門作為安全全儲備）（垂垂直向下）由AUTOCAAD20044面域計算得G=1633673KNN上游水壓力：水平向右的水壓壓力垂直向下的水壓壓力揚壓力：（垂直直向上）浪壓力：所以壩體混凝土與基基巖接觸面的的抗滑穩(wěn)定極極限狀態(tài)：作用效應函數(shù)抗滑穩(wěn)定抗力函函數(shù)滿足要求。偶然組合：（上上游水位為校校核水位，即即240.00m，下游水位21.2m）圖5-2溢流流壩剖面在校校核洪水位時時的示意圖壩體自重：（垂垂直向下）G=1636773KN上游水壓力：（水平向右）（垂直向下）下游水壓力：（水平向左）（垂直向下）揚壓力：（垂直直向上）排水水處的揚壓力力=0.3×（1300--260）=312KKN浪壓力：（水平平向右）所以壩體混凝土與基基巖接觸面的的抗滑穩(wěn)定極極限狀態(tài)：作用效應函數(shù)抗滑穩(wěn)定抗力函函數(shù)滿足要求。5.4鼻坎的型型式和尺寸鼻坎采用平順連連續(xù)式的,高程比下游游水位高出兩兩米,即坎頂高程程為138m..5.5挑射距離離和沖刷坑深深度的估算連續(xù)式挑流鼻坎坎的水舌挑距距按水舌外緣緣計算，其估估算公式為：：又鼻坎處水流平平均流速v為：坎頂水面流速，坎頂垂直方向水水深坎頂至河床面高高差：代入公式計算得得：L=2300.192mm最大沖坑水墊厚厚度估算公式式：式中：——水墊厚度，自自水面算至坑坑底，m；——沖坑深度，mq——單寬流流量，這里為為128.443m3/s,H——上下游游水位差，這這里為111.77m。H2——下游游水位，這里里為128.33-115==13.3mm，——沖坑系數(shù)，堅堅硬完整的基基巖為0.9～1.2，這里取0.9所以：為了保證大壩的的安全，挑距距應有足夠的的長度，一般般當時，認為為是安全的，這這里，所以大大壩是安全的的。6引水建筑筑物6.1基本尺尺寸隧洞斷面隧洞采用圓形斷斷面，取經(jīng)濟濟流速為4。設計水位下機組組滿發(fā)時隧洞洞流量隧洞直徑實際際取為8.5m閘門斷面閘門高度取為88.5m寬度取漸變段長度為為13m，則擴散角角攔污柵斷面取，則進水口段，上唇唇線采用四分分之一橢圓根據(jù)《水利水電電工程進水口口設計規(guī)范》，考慮到攔污柵面積要求取橢圓方程為：淹沒深度c取0.7，，實際取為7mm。進水口底部高程程=攔污柵傾角為，實實際取為60o，這樣過水水面積大，且且易于清污。攔污柵凈高度==（8.5+7）/sin660o=177.9m攔污柵高度=，考考慮到一定的的安全超高實實際取為19m。攔污柵寬度S=235.9988.6％故滿足要求。6.2壓力力管道設計管道內(nèi)徑估算，采采用彭德舒公公式：估計壓力管道段段全長290m，上游如需需調(diào)壓室，則則布置在最靠靠近廠房地面面高程260m的地方。6.3托馬馬斷面引水隧洞的水頭頭損失（1）沿程水頭頭損失計算托馬斷面時時混凝土襯砌砌，選用最小小糙率0.012。（2）局部水頭頭損失攔污柵處（具有獨立支墩墩）過柵平均流速喇叭口段（取減縮段的的面積）閘門段（有兩個閘門門門槽）4、閘門漸變段段（兩個漸變變段）（有兩個閘門門門槽）（v按最不安全全計算）5、隧洞轉(zhuǎn)彎處處壓力鋼管的水水頭損失1．沿程水頭損損失（糙率取取最大值0.013）壓力管道長度2局部水頭損失失1緩管段段（垂直方向向）平均流速2分岔((共三處斜分分岔和一個彎彎管段)(D=3.6mm,R=8mm,)3蝶閥閥局部水頭損失：：壓力管道水頭損損失：6.3.3斷斷面計算隧洞斷面面積：：為了保證穩(wěn)定性性和加快削減減速度，實際際調(diào)壓室的面面積還應比托托馬斷面大，工工程中往往將將其乘以1.05，所以得:=6.4調(diào)壓壓室設計比較較：阻抗式調(diào)壓室最低涌波水位上游取最低水位位,引水隧洞糙糙率n取大值0.015，m=0..5（兩臺增加加到四臺)孔口面積：其中中最高涌波水位的的計算(設計水位滿滿發(fā)時的工況況)攔污柵處：喇叭口段：閘門槽：漸變段：隧洞拐彎處：校核洪水位情況況：攔污柵處:喇叭口段：閘門槽：漸變段：隧洞拐彎處：差動式調(diào)壓室.1最低涌波水水位計算上游水庫水位取取最低水位，m=0.55(兩臺增加到到四臺)，升管斷面面面積.2最高涌波波水位計算1設計水位滿滿發(fā)時工況假定，相應應大井體積為為：升管溢流量：溢流水：進入大井水體積積：兩者接近，故故2校核洪水位位情況計算過程同設計計洪水位假定，相應應大井體積為為：升管溢流量：溢流水：進入大井水體積積：兩者相近，取校核洪水位情況況：7廠房7.1廠房長度度確定機組段長度1．由蝸殼層決決定的機組段段長度因設有蝴蝶閥，且且機組段之間間要分縫，按按構(gòu)造要求，取取蝴蝶閥一側(cè)側(cè)渦殼混凝土土厚度1.22m，另一側(cè)側(cè)為0.8mm；故所需機機組段長度為為4.62++3.8266+1.2++0.8=110.4466m2．尾水管層取閘墩最小厚度度為4.0mm，尾水管出出口寬度為66.8m，則則所需機組段段長度：100.8m3．發(fā)電機層L=發(fā)電機定子子外徑+2×風道寬（0..8～1.5m）+風道間過道道寬（）=4.699+2+2××1.5=99.69m綜上，機組段最最小長度為110.8m，考考慮到布置間間隙及方便，最最終機組段的的長度定為112.0m。端機組段長度端機組段的附加加長度：ΔL=（0.2~11.0）D.根據(jù)需要取取為1.0mm裝配場長度裝配場長度L==（1.0~11.5.）L=（14~211）m取16m7.2主廠房寬寬度確定由蝸殼層決定的的廠房寬度：：上游側(cè)最小寬度度：=機組中心線線至上游蝸殼殼外緣尺寸++蝸殼外包混混凝土+蝴蝶閥凈寬寬+外墻厚=下游側(cè)最小寬度度:=機組中心線線至下游蝸殼殼外緣尺寸++蝸殼外包混混凝土+外墻厚=7.3主廠房房頂高程確定定水輪機安裝高程程：對于HL1180型水輪輪機式中為設計尾水水為：由于本本水電站裝機機四臺，故取取一臺水輪機機滿發(fā)電時的的額定流量，即即對應的xx水位流量關(guān)關(guān)系曲線查5吸，。得到水輪機的安安裝高程Zss=115..44m。尾水管底板高程程▽=115.444--6..5=1088.69m基巖開挖高程：：=108.699－1.5＝107.119m水輪機層地面高高程——蝸殼進水口口混凝土厚度度（1m）定子安裝高程發(fā)電機層地面面高程（定子子埋入式）取125.3mm裝配場層地面面高度采用發(fā)電機層和和裝配場層不不同高方案，裝裝配場層與地地面同高，下下游最高水位位128.33m，取裝配場場層地面高度度128.55m。橋吊安裝的高程程=裝配場高程++最大吊運部部件尺寸+吊運部件與與固定物之間間的安全距離離=128.5++9+1=138.55m。廠房頂部高程+軌道面至起重重機頂端的距距離+小車至天棚棚必要距離++屋頂大梁高高+_屋頂厚=1338.5+44.3+0..3+1+00.2=1444.3m。起重機的額定起起重量一般為為發(fā)電機轉(zhuǎn)子子重量、平衡衡梁重以及專專用吊具重量量之和根據(jù)本設計額定定起重量，選選擇與之接近近而偏大的22×100橋機1、設備型號臺數(shù)選擇：選用用一臺雙小車車起重機，跨跨度14m。表7-1工作參參數(shù)表名義起重量T單臺小車起重量量（t）跨度m起升高度m主鉤副鉤2×100100201426極限位置推薦用大車軌道軌道中心距起重重機外端距離離B1軌道面至起重機機頂端距離H吊鉤至軌道吊鉤至軌道中心心距離hh1L1L2主鉤副鉤11001600Qu-100400370012407008壓力鋼管結(jié)結(jié)構(gòu)計算8.1明鋼管管的設計8.1.1確定定經(jīng)濟管徑前面已經(jīng)算出，D=6.66m。8.1.2確定定管壁厚度δ考慮工況：最大大水擊壓力=1.3HH設=124..84m根據(jù)公式=—壓力管壁厚度度（計算厚度度），（㎜）；；D—壓力管管道直徑（m），D=6.66m；—管頂以上的計計算水頭；—水的容重；—焊縫系數(shù)，取取=0.90；—鋼襯容許應力力，采用16Mn低合金鋼，==345MPPa。對于明鋼鋼管膜應力區(qū)區(qū)的容許應力力基本組合==0.55==189.775MPa特殊組合=0.7=2241.5MMPa由于上述公式中中未計入一些些次要應力，因因此確定管壁壁厚度時容許許應力應降低低15%，即=1899.75×（1-15%）=161..29MPaa。∴==28.22mm考慮到鋼板厚度度的誤差及運運行中的銹蝕蝕和磨損，實實際采用的管管壁厚度應在在計算的基礎礎上加2mm的裕度。則則=28.22+2=300.2mm結(jié)構(gòu)要求：≥DD/800++4=12..25mm；制造安裝厚度大大于6mm。綜上，取=322mm，則外徑D=D+22=66000+2×322=66644mm每間隔10m設設立一個支墩墩，在每個折折坡處設立鎮(zhèn)鎮(zhèn)墩。8.2管身應應力分析和結(jié)結(jié)構(gòu)設計本工程中，靠靠近廠房的露露天壓力鋼管管屬于最危險險段。該段段段壓力管道支支墩間距L=9.225m，計算厚度度δ=32-22=30mmm。由于該段段是最危險段段，如果這段段露天壓力管管道滿足應力力要求，則其其他段必然滿滿足要求。下下面對這壓力力管道進行應應力分析。第第四段管道示示意圖如下圖圖所示：圖8-1管身計算斷面圖8-1管身計算斷面8.2.1跨中中斷面1-11、切向應力==式中——壓力管壁厚厚度（計算厚厚度），（㎜㎜）；D—壓力管管道直徑（m），D=6.66m；H—管頂以以上的計算水水頭—管道中心線以以上的計算水水頭，=H++D/2—管壁的計算點點與垂直中線線構(gòu)成的圓心心角—水的容重；—管軸線與水平平線的夾角，對對于水平段==0?對于水電站的壓壓力管道，上上式等號右端端的第二項是是次要的，只只有當＞0.05時才才有記入的必必要。=1226.56mm。=3.3ccosθ＜0.05ⅹ126.556=6.3328m。所以，式子中的的第二項可省省去。==136.557MPaa（θ=0?、90?、180?）2、徑向應力管壁壁內(nèi)表面的徑徑向應力等于于該處的內(nèi)水水壓強，即==-H，“-”表示壓應力力，“+”表示拉應力力。θ=0?==--9810（126.556-3.33）=-1.221MPaaθ=90?=--=-98110126..56=-11.242MPaθ=180?===-98110（126.556+3.33）=-1.2274MPPa3、軸向應力=0.253..146.6629.8110000+3..14((6.6+220.0122)2-6.62)9.817..9=337.0662kN/mm截面處彎矩MM近似取為M====2883.668kN．mθ=0?=-==-=-2..81MPPaθ=90?=00θ=180?==-2.811MPa水平管段只計算算水流對管壁壁的摩擦力水溫16.7時時，==37.377（θ=0?、90?、180?）＞2320故，管道中水流流為紊流查表得管道當量量粗糙度，于是相對對粗糙度為=0.015查圖可得所以，沿程水頭頭損失==0.0333m==11.0775KN故=-=-0..0178MMPa=+所以θ==0?=-=-111.5855MPaθ=90?=00-0.01178=-00.01788MPaθ=180?==2.81--0.01778=2.77922MPPa用第四強度理論論進行校核：：≤式中為焊縫縫系數(shù)，取0.9=0.9=1770.7555MPa===0θ=0?=1338.5966MPa＜＜=170..755MMPaθ=90?=1137.2004MPa＜=170..755MMPaθ=180?==135.8857MPaa＜=170..755MMPa所以，跨中斷面面1─1滿足強度要要求。8.2.2支承承環(huán)附近斷面面2─2支承環(huán)附近斷面面2─2在支承環(huán)附附近，但在支支承環(huán)的影響響范圍之外，故故仍為膜應力力區(qū)。1、切向向（環(huán)向）應應力2─2斷面的與與1─1斷面的相同=136.577MPa（θ=0?、90?、180?）2、徑向應應力2─2斷面的與與1─1斷面的相同θ=0?==--1.21MPaθ=90?=--=-1.2242MPPaθ=180?===-1.2274MPPa3、軸向應力2─2斷面的與與1─1斷面的大小相相等，方向相相反。θ=0?=2..81MPaaθ=90?=00MPaθ=180?==-2.811MPa2─2斷面的與與1─1斷面的相同=-0.01778MPaa（θ=0?、90?、180?）=+所以θ==0?=2.811-0.01178=2..7922MMPaθ=90?=--0.01778MPaθ=180?==-2.811-0.01178=-22.82788MPa斷面2─2除了了以上應力外外，還有管重重和水重在管管道橫截面上上引起的剪應應力。管重和和水重在支承承環(huán)處引起的的剪力可將管管道視為連續(xù)續(xù)梁求出，近近似可取為：：式中—每米長的管管重和水重—支承環(huán)的中心心距—管道傾角，對對于水平段==0?=0.538449.25××cos0==1776kkN此剪力在管壁中中引起的θ向的剪應力力====5.771MPaa式中—某斷面以上上的管壁面積積對中和軸的的靜矩=2—管壁的截面慣慣性矩=π—管道半徑—受剪截面的的寬度=2—管頂至計算算點的圓心角角θ=0?=5..710=0MPaθ=90?=55.711==5.71MMPaθ=180?==5.7100=0MPaa用第四強度理論論進行強度校校核==0θ=0?=1667.15MMPa＜=0.9××0.55××345=1170.555MPaθ=90?=1168.588MPa＜＜=170..55MPPaθ=180?==169.4464MPPa＜=170..55MPPa所以，支承環(huán)附附近斷面2─2滿足強度要要求。8.2.3支支承環(huán)斷面3─3支承環(huán)處的管壁壁由于支承環(huán)環(huán)的約束，在在內(nèi)水壓力作作用下發(fā)生局局部彎曲，如如下圖所示：：圖8-2管壁局部彎曲示意圖圖8-2管壁局部彎曲示意圖因此，與斷面22─2相比，增加加了局部彎曲曲應力，切向向應力也因支支承環(huán)影響而而改變。支承承環(huán)在管壁中中引起的局部部彎曲應力隨隨離開支承環(huán)環(huán)的距離而很很快衰減，因因而影響范圍圍是不大的（超超過這個范圍圍可忽略不記記）。其等效效寬度=≈0.78式中─管道的的半徑─管壁的厚度─泊松比，鋼材材取0.3=245mm圖8-3加勁環(huán)斷面尺寸圖8-3加勁環(huán)斷面尺寸支承環(huán)斷面尺寸寸的確定a在與2之間間，取a=50mmmh=300mmm,=300mm具體尺寸如右圖圖所示：支承環(huán)環(huán)斷面凈面積積==0.01165m支承環(huán)環(huán)斷面有效斷斷面面積=0.03122m截面形形心軸O─O距支承環(huán)頂頂?shù)木嚯x為235.667mm支承環(huán)有效斷面面形心的曲率率半徑===3402mmm斷面慣性矩==32577558655.7mm===0.48支承環(huán)斷面3──3的與2─2斷面的相同θ=0?=2..81MPPaθ=90?=00MPaθ=180?==-2.811MPa===119.311MPa（內(nèi)為正，外外為負）式中─水的容重─計算水頭D─管道內(nèi)徑─管壁的計算算厚度==-0.01178MPPa1、支承環(huán)處管管壁引起的局局部應力表8-1支承承環(huán)處管壁引引起的局部應應力0?內(nèi)緣2.81119.31-0.01788122.1外緣-119.311-0.01788-116.52290?內(nèi)緣0119.31-0.01788119.29外緣-119.311-0.01788-119.32278180?內(nèi)緣-11.5555119.31-0.01788116.52外緣-119.311-0.01788-122.12、徑向應力力徑向應力在此處處較小，可不不考慮。徑向應力在管管壁外表面較較小，可不考考慮。內(nèi)緣緣：θ=0?=-11.21MMPaθ=90?=--1.2422MPaθ=180?==-1.2774MPaa3、剪應力支承環(huán)的約束在在管壁中引起起的剪應力==式中─沿圓周周向單位長度度管壁的剪力力，==0.488×0.2445×98110×1266.56=1146kNN在管壁的內(nèi)緣和和外緣故=0在管壁的中心點點剪應力最大=3×1146/(22×0.033)=7..3MPaa4、由管重和水水重在管壁中中引起的剪應應力==5.71θ=0?=0MMPaθ=90?=55.71MPPaθ=180?==0MPaa5、切向應力由b、c兩項荷荷載在支承環(huán)環(huán)中引起的切切向應力=9810××126.556×3.33×(1.556×0.448×+0..05)/00.01655=700.92MMPa由d項荷載引起起的應力一般般比較小，可可不予考慮。a項荷載作用下下引起的應力力(管段即為半半跨管重和水水重）計算需用到系數(shù)數(shù)：為了充分分利用材料，b與R的最合理比比值是使支承承環(huán)上不同斷斷面的兩個最最大彎矩相等等，研究證明明滿足這一條條件的比值為為0.04，RK=R=34402mm，1/K=l′=245mmm.由壓力鋼管管設計規(guī)范：：=0.94466=0.881=-0.0688由壓力鋼管設計計規(guī)范表2·2-4，得：表8-2Θ（°）K1K2K3K4K5K60-0.23877320.3183110.0112668-0.06833100090上側(cè)-0.2500000000.2500000-0.07955770.3183110下側(cè)0.250000000-0.25000001800.2387332-0.3183310-0.01122680.068311000θ=0?=90.5366kN.m=779.4556kN..mθ=90?上側(cè)側(cè)=31.1175kNN.m=-779.4456kNN.m=-315.559kN..m下側(cè)=-31..175kkN.m=779.4556kN..m=315.599kN.mθ=180?==-90.5536kN..m=-130kkN.m=0θ=0?=-=-17..6Mpa（外緣）==26Mppa（內(nèi)緣）θ=90?上側(cè)=-=-6.007Mpa（外緣）==8.9Mppa（內(nèi)