畢業(yè)設(shè)計(jì)某水電站樞紐布置及岔管設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)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(shè)計(jì)低水位位的確定5HYPERLINK\l"_Toc232257006"2.1.3的確定6HYPERLINK\l"_Toc232257007"2.2水輪機(jī)機(jī)型號選擇：：6HYPERLINK\l"_Toc232257008"型水輪機(jī)方案的的主要參數(shù)選選擇6HYPERLINK\l"_Toc232257009"2.2.2HHL180型型水輪機(jī)方案案的主要參數(shù)數(shù)選擇7HYPERLINK\l"_Toc232257010"2.3HLL180型水水輪機(jī)方案的的調(diào)速設(shè)備選選擇9HYPERLINK\l"_Toc232257011"3發(fā)電機(jī)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(jì)算壩高高16HYPERLINK\l"_Toc232257016"4.1.1設(shè)設(shè)計(jì)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(yīng)力校核（以以下計(jì)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(shè)計(jì)300HYPERLINK\l"_Toc232257033"5.3溢流壩穩(wěn)穩(wěn)定驗(yàn)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(shè)計(jì)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(jì)算411HYPERLINK\l"_Toc232257046"6.4調(diào)壓壓室設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)算46HYPERLINK\l"_Toc232257050"6.4.2.22最高涌波波水位計(jì)算47HYPERLINK\l"_Toc232257051"7廠房550HYPERLINK\l"_Toc232257052"7.1廠房長度度確定50HYPERLINK\l"_Toc232257053"機(jī)組段長度500HYPERLINK\l"_Toc232257054"端機(jī)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(jī)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(jī)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(jì)算544HYPERLINK\l"_Toc232257066"8.1明鋼管管的設(shè)計(jì)544HYPERLINK\l"_Toc232257067"確定經(jīng)濟(jì)管徑554HYPERLINK\l"_Toc232257068"確定管壁厚度δδ54HYPERLINK\l"_Toc232257069"8.2管身應(yīng)應(yīng)力分析和結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)算668HYPERLINK\l"_Toc232257076"8.4地下埋埋管鋼襯結(jié)構(gòu)構(gòu)的計(jì)算6881基本資料2水輪機(jī)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(shè)計(jì)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(jī)組發(fā)發(fā)電Z＝232..00m發(fā)電電機(jī)出力N=4.225萬千瓦則即即水輪機(jī)出力力為==4.4227萬KW（96%為大中型水水輪機(jī)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(shè)計(jì)低水位位的確定設(shè)計(jì)低水位（即即設(shè)計(jì)死水位位）+機(jī)組滿發(fā)Z＝192.000m發(fā)電機(jī)出力N==9.8QHHη=4.255×4=177萬千瓦，即即水輪機(jī)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(jī)機(jī)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(jī)機(jī)型有HL200和HL180兩種?，F(xiàn)將將這兩種水輪輪機(jī)作為初選選方案，分別別求出其有關(guān)關(guān)參數(shù)，并進(jìn)進(jìn)行比較分析析。HL200型水水輪機(jī)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(biāo)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(shí)時(shí)，單位流量量也可不加修修正。4．工作范圍圍的檢驗(yàn)==0.8399＜0.84=51.39在圖上做出出工作范圍。5.吸出高高度Hs計(jì)算查《水電站站》教材=0.1005，△σ=0.02，由此可求求出水輪機(jī)的的吸出高度：：Hs==-2..14>--4.0m可見HL2000型水輪機(jī)方方案的吸出高高度滿足電站站要求HL180型型水輪機(jī)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(biāo)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(shí)時(shí)，單位流量量也可不加修修正。4．工作范圍圍的檢驗(yàn)==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(jì)算查《水水電站》教材材=0.0886，=0.02，由此可算算出水輪機(jī)的的吸出高度為為：Hs==-0..32-4..0m可見，HL1880型水輪機(jī)方方案的吸出高高度滿足電站站要求。2.3HLL180型水輪機(jī)方方案的調(diào)速設(shè)設(shè)備選擇調(diào)速功計(jì)算屬大型調(diào)速器，接接力器、調(diào)速速柜和油壓裝裝置應(yīng)分別進(jìn)進(jìn)行計(jì)算和選選擇。（1）接力器的的選擇接力器直徑的計(jì)計(jì)算采用兩個(gè)接接力器來操作作水輪機(jī)的導(dǎo)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，選選用額定油壓壓為2.5MPPa，則每個(gè)接接力器的直徑徑為：由此，在《水電電站機(jī)電設(shè)備備》表4-4中選擇與之之接近而偏大大的的標(biāo)準(zhǔn)接接力器。接力器最大行程程的計(jì)算導(dǎo)葉最大大開度可由模模型的求得：：當(dāng)選用計(jì)算系數(shù)數(shù)為1.8時(shí)，則接力器容積的計(jì)計(jì)算兩個(gè)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(jī)電設(shè)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(jìn)水閥的的用油，則壓壓力油罐的容容積由此，在《水電電站機(jī)電設(shè)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(jī)機(jī)電設(shè)備》2.5蝸殼尺尺寸查教材《水電站站機(jī)電設(shè)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(jì)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(jī)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(jī)座外外徑=300r//min2、風(fēng)罩內(nèi)徑>20000KKVAD22=D1+2.4mm=8.266m3、轉(zhuǎn)子外外徑4、下機(jī)架架最大跨度10000<<<100000KVA為水輪機(jī)機(jī)坑直直徑5、推力軸承外外徑和勵(lì)磁機(jī)機(jī)外徑(二)軸向尺尺寸計(jì)算1、定子機(jī)座高高度>214r/mmin2、上機(jī)架高度度＞所以采用懸式式3、推力軸承高高度、勵(lì)磁機(jī)機(jī)高度、副勵(lì)勵(lì)磁機(jī)高度和和永磁機(jī)高度度（起重機(jī)架高00.8）～1.0m4、下機(jī)架高度度5、定子支座支支承面至下機(jī)機(jī)架支承面或或下?lián)躏L(fēng)板之之間的距離懸式6、下機(jī)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(fēng)扇時(shí)+((500～600)mmm=1844.62cmm+(50～60)cmm=2.355m～2.45mm8、發(fā)電機(jī)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(jī)重量估算算水輪發(fā)電機(jī)的總總重量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量量=發(fā)電機(jī)飛輪力矩矩4混凝土重力壩壩4．1計(jì)算壩高高已知吹程D=22Km計(jì)算風(fēng)速：設(shè)計(jì)洪水情況：：校核洪水情況：：設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yīng)應(yīng)力校核（以以下計(jì)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(yáng)壓力：浪壓力：表4-1壩基基面校核洪水水位時(shí)的應(yīng)力力計(jì)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(shí)針逆時(shí)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(yáng)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(yīng)力分析析校核洪水位情情況下，折坡坡點(diǎn)的穩(wěn)定驗(yàn)驗(yàn)算表表4-2折坡坡點(diǎn)校核洪水水位時(shí)的穩(wěn)定定計(jì)算表格荷載計(jì)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(shí)針逆時(shí)針自重116394.4417.9293459..76219718.6640.479267．766水壓力11765820353160揚(yáng)壓力12928.2993.139165.55521030.05519.92049831545.08821.0732554.884.1穩(wěn)定分析析.2應(yīng)力計(jì)算算（不計(jì)入揚(yáng)揚(yáng)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(shí)的穩(wěn)定定計(jì)算表格荷載計(jì)算簡式垂直力水平力力臂彎矩向上向下向右向左M順時(shí)針逆時(shí)針自重133554.4440134217662507047．67241686..93115114..25．67652697..5水壓力167144.5553926186377.4525388.14449.17264934..84揚(yáng)壓力112410.2265.6770366.11725021.49943.25217179..4436987.09946.17322594..12.1穩(wěn)定分析.2應(yīng)力分析正常蓄水位下非非溢流壩折坡坡點(diǎn)荷載計(jì)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(shí)針逆時(shí)針自重116394.4417.9293459..76219718.6640.479267.766水壓力113263.11217.67234359..33揚(yáng)壓力12537.8553.137943.4662829.7119.917764.99331339.07721.071360.144表4-4折坡坡點(diǎn)正常蓄水水位時(shí)的穩(wěn)定定計(jì)算表格.1穩(wěn)定分析.2應(yīng)力分析滿足應(yīng)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(shè)計(jì)計(jì)。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(jì)算得得再次試算：再次試算：與上一次計(jì)算值值相近，作為為正確值。行進(jìn)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(diǎn)，以減減少閘門高度度。為了避免免閘門局部開開啟時(shí)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(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)手冊知知k=2,n=1.885）即：：則切點(diǎn)的坐標(biāo)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(shè)與曲線相切的的直線方程為為：聯(lián)立：對（1），（22）兩式求導(dǎo)導(dǎo)得：求得：x=188.2,y==12.611,即切點(diǎn)的坐坐標(biāo)為（18.2，12.61）.4反弧段設(shè)計(jì)計(jì)選擇挑流消能，取R=26m,,Q=8500m3/s時(shí)，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(diǎn)距壩底底的距離：鼻坎超出基本剖剖面的距離：：,故無需驗(yàn)算超超出段應(yīng)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(shí)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(yàn)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(jì)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(yáng)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(yīng)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(shí)時(shí)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(yáng)壓力：（垂直直向上）排水水處的揚(yáng)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(yīng)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(jì)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(jì)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(jiān)堅(jiān)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(yīng)有足夠的的長度，一般般當(dāng)時(shí)，認(rèn)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(jì)濟(jì)流速為4。設(shè)計(jì)水位下機(jī)組組滿發(fā)時(shí)隧洞洞流量隧洞直徑實(shí)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(kuò)散角角攔污柵斷面取，則進(jìn)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(jìn)水口口設(shè)計(jì)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(shí)際取為7mm。進(jìn)水口底部高程程=攔污柵傾角為，實(shí)實(shí)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(shí)實(shí)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(shè)計(jì)管道內(nèi)徑估算，采采用彭德舒公公式：估計(jì)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(jì)算托馬斷面時(shí)時(shí)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(dú)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(gè)閘門門門槽）4、閘門漸變段段（兩個(gè)漸變變段）（有兩個(gè)閘門門門槽）（v按最不安全全計(jì)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(gè)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(jì)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(shí)際際調(diào)壓室的面面積還應(yīng)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(shè)計(jì)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(jì)算(設(shè)計(jì)水位滿滿發(fā)時(shí)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(jì)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(jì)算1設(shè)計(jì)水位滿滿發(fā)時(shí)工況假定，相應(yīng)應(yīng)大井體積為為：升管溢流量：溢流水：進(jìn)入大井水體積積：兩者接近，故故2校核洪水位位情況計(jì)算過程同設(shè)計(jì)計(jì)洪水位假定，相應(yīng)應(yīng)大井體積為為：升管溢流量：溢流水：進(jìn)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(jī)組段長度1．由蝸殼層決決定的機(jī)組段段長度因設(shè)有蝴蝶閥，且且機(jī)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(jī)機(jī)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(jī)組段段長度：100.8m3．發(fā)電機(jī)層L=發(fā)電機(jī)定子子外徑+2×風(fēng)道寬（0..8～1.5m）+風(fēng)道間過道道寬（）=4.699+2+2××1.5=99.69m綜上，機(jī)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(jī)組段的的長度定為112.0m。端機(jī)組段長度端機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)安裝高程程：對于HL1180型水輪輪機(jī)式中為設(shè)計(jì)尾水水為：由于本本水電站裝機(jī)機(jī)四臺，故取取一臺水輪機(jī)機(jī)滿發(fā)電時(shí)的的額定流量，即即對應(yīng)的xx水位流量關(guān)關(guān)系曲線查5吸，。得到水輪機(jī)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(jī)層地面高高程——蝸殼進(jìn)水口口混凝土厚度度（1m）定子安裝高程發(fā)電機(jī)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(jī)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(yùn)部部件尺寸+吊運(yùn)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(jī)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(jī)的額定起起重量一般為為發(fā)電機(jī)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(shè)計(jì)額定定起重量，選選擇與之接近近而偏大的22×100橋機(jī)1、設(shè)備型號臺數(shù)選擇：選用用一臺雙小車車起重機(jī)，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(jī)外端距離離B1軌道面至起重機(jī)機(jī)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(jì)算8.1明鋼管管的設(shè)計(jì)8.1.1確定定經(jīng)濟(jì)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(shè)=124..84m根據(jù)公式=—壓力管壁厚度度（計(jì)算厚度度），（㎜）；；D—壓力管管道直徑（m），D=6.66m；—管頂以上的計(jì)計(jì)算水頭；—水的容重；—焊縫系數(shù)，取取=0.90；—鋼襯容許應(yīng)力力，采用16Mn低合金鋼，==345MPPa。對于明鋼鋼管膜應(yīng)力區(qū)區(qū)的容許應(yīng)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(jì)入一些些次要應(yīng)力，因因此確定管壁壁厚度時(shí)容許許應(yīng)力應(yīng)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(yùn)運(yùn)行中的銹蝕蝕和磨損，實(shí)實(shí)際采用的管管壁厚度應(yīng)在在計(jì)算的基礎(chǔ)礎(chǔ)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(shè)設(shè)立一個(gè)支墩墩，在每個(gè)折折坡處設(shè)立鎮(zhèn)鎮(zhèn)墩。8.2管身應(yīng)應(yīng)力分析和結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本工程中，靠靠近廠房的露露天壓力鋼管管屬于最危險(xiǎn)險(xiǎn)段。該段段段壓力管道支支墩間距L=9.225m，計(jì)算厚度度δ=32-22=30mmm。由于該段段是最危險(xiǎn)段段，如果這段段露天壓力管管道滿足應(yīng)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(jìn)行應(yīng)應(yīng)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(jì)算斷面圖8-1管身計(jì)算斷面8.2.1跨中中斷面1-11、切向應(yīng)力==式中——壓力管壁厚厚度（計(jì)算厚厚度），（㎜㎜）；D—壓力管管道直徑（m），D=6.66m；H—管頂以以上的計(jì)算水水頭—管道中心線以以上的計(jì)算水水頭，=H++D/2—管壁的計(jì)算點(diǎn)點(diǎn)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(xiàng)是是次要的，只只有當(dāng)＞0.05時(shí)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(xiàng)可省省去。==136.557MPaa（θ=0?、90?、180?）2、徑向應(yīng)力管壁壁內(nèi)表面的徑徑向應(yīng)力等于于該處的內(nèi)水水壓強(qiáng)，即==-H，“-”表示壓應(yīng)力力，“+”表示拉應(yīng)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(yīng)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(jì)算算水流對管壁壁的摩擦力水溫16.7時(shí)時(shí)，==37.377（θ=0?、90?、180?）＞2320故，管道中水流流為紊流查表得管道當(dāng)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(qiáng)度理論論進(jìn)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(qiáng)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(yīng)力力區(qū)。1、切向向（環(huán)向）應(yīng)應(yīng)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(yīng)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)應(yīng)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(yīng)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(jì)算算點(diǎn)的圓心角角θ=0?=5..710=0MPaθ=90?=55.711==5.71MMPaθ=180?==5.7100=0MPaa用第四強(qiáng)度理論論進(jìn)行強(qiáng)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(qiáng)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(yīng)力，切向向應(yīng)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(yīng)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(gè)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(fù)）式中─水的容重─計(jì)算水頭D─管道內(nèi)徑─管壁的計(jì)算算厚度==-0.01178MPPa1、支承環(huán)處管管壁引起的局局部應(yīng)力表8-1支承承環(huán)處管壁引引起的局部應(yīng)應(yīng)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(yīng)力力徑向應(yīng)力在此處處較小，可不不考慮。徑向應(yīng)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(yīng)力支承環(huán)的約束在在管壁中引起起的剪應(yīng)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(diǎn)點(diǎn)剪應(yīng)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(yīng)應(yīng)力==5.71θ=0?=0MMPaθ=90?=55.71MPPaθ=180?==0MPaa5、切向應(yīng)力由b、c兩項(xiàng)荷荷載在支承環(huán)環(huán)中引起的切切向應(yīng)力=9810××126.556×3.33×(1.556×0.448×+0..05)/00.01655=700.92MMPa由d項(xiàng)荷載引起起的應(yīng)力一般般比較小，可可不予考慮。a項(xiàng)荷載作用下下引起的應(yīng)力力(管段即為半半跨管重和水水重）計(jì)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(gè)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(shè)計(jì)規(guī)范：：=0.94466=0.881=-0.0688由壓力鋼管設(shè)計(jì)計(jì)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)