緊水灘水電站及壩內(nèi)埋管設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 第一章自然地理及工程地質(zhì)4 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1流域概況4 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1.2水文與氣候4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.3地形與地質(zhì)6水庫區(qū)工程地質(zhì)6 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 壩址地質(zhì)61.4天然建筑材料7土料7砂石料7 H

2、YPERLINK l bookmark33 o Current Document 1.5既給設(shè)計(jì)控制數(shù)據(jù)7第二章?lián)跛ㄖ?2.1基本剖面的擬定7壩高確定7 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 實(shí)用剖面9 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 2.2非溢流壩段壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力校核10設(shè)計(jì)洪水位10校核洪水位 12正常蓄水位 14第三章泄水建筑物16 HYPERLINK l bookmark213 o Current Document 3.1溢流壩段剖面基本尺寸16 HYPERLINK l bookma

3、rk216 o Current Document 堰頂高程確定 16 HYPERLINK l bookmark222 o Current Document 溢流壩實(shí)用剖面設(shè)計(jì)17 HYPERLINK l bookmark237 o Current Document 3.2消能工設(shè)計(jì)19 HYPERLINK l bookmark240 o Current Document 挑距19沖坑深度錯(cuò)誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark255 o Current Document 導(dǎo)墻高度20 HYPERLINK l bookmark258 o Current Document 3.

4、3溢流壩段壩基面抗滑穩(wěn)定校核20設(shè)計(jì)洪水位20校核洪水位22正常蓄水位23 HYPERLINK l bookmark348 o Current Document 第四章 機(jī)電設(shè)備及輔助設(shè)備的選擇 254.1特征水位25 HYPERLINK l bookmark367 o Current Document Hmax 可能出現(xiàn)情況 25Hmin可能出現(xiàn)情況 27設(shè)計(jì)水頭28 HYPERLINK l bookmark370 o Current Document 4.2水輪機(jī)選型 28 HYPERLINK l bookmark373 o Current Document 轉(zhuǎn)輪直徑D1 28 HYPER

5、LINK l bookmark385 o Current Document 轉(zhuǎn)速 n 29 HYPERLINK l bookmark391 o Current Document 效率修正 29 HYPERLINK l bookmark397 o Current Document 工作范圍檢驗(yàn)30 HYPERLINK l bookmark400 o Current Document 4.2.5吸出高度Hs 314.3發(fā)電機(jī)尺寸估算 31 HYPERLINK l bookmark409 o Current Document 發(fā)電機(jī)主要尺寸 31 HYPERLINK l bookmark428 o

6、Current Document 平面尺寸 32 HYPERLINK l bookmark434 o Current Document 軸向尺寸324.3.4發(fā)電機(jī)重量估算 33 HYPERLINK l bookmark441 o Current Document 4.4調(diào)速器及油壓裝置的選擇33 HYPERLINK l bookmark444 o Current Document 調(diào)速器33 HYPERLINK l bookmark468 o Current Document 油壓裝置 35 HYPERLINK l bookmark456 o Current Document 4.5金屬蝸殼

7、及尾水管尺寸35 HYPERLINK l bookmark459 o Current Document 金屬蝸殼尺寸35 HYPERLINK l bookmark471 o Current Document 尾水管尺寸 36 HYPERLINK l bookmark474 o Current Document 4.6起重設(shè)備選擇與尺寸 36第五章水電站廠房38 HYPERLINK l bookmark480 o Current Document 5.1主廠房各層高程確定 38 HYPERLINK l bookmark483 o Current Document 水輪機(jī)安裝高程38 HYPERL

8、INK l bookmark486 o Current Document 尾水管底板高程38 HYPERLINK l bookmark495 o Current Document 水輪機(jī)層地面高程38 HYPERLINK l bookmark504 o Current Document 定子安裝高程39發(fā)電機(jī)層地面高程39 HYPERLINK l bookmark510 o Current Document 裝配場(chǎng)地面高程39 HYPERLINK l bookmark513 o Current Document 5.1.7 吊車軌頂高程39 HYPERLINK l bookmark516 o

9、Current Document 廠房頂部高程39 HYPERLINK l bookmark519 o Current Document 廠房基礎(chǔ)開挖高程39 HYPERLINK l bookmark525 o Current Document 5.2廠房主要尺寸的確定40 HYPERLINK l bookmark528 o Current Document 機(jī)組間距40 HYPERLINK l bookmark531 o Current Document 主廠房長(zhǎng)度40 HYPERLINK l bookmark540 o Current Document 主廠房寬度41 HYPERLINK

10、l bookmark555 o Current Document 第六章 水電站引水建筑物 41 HYPERLINK l bookmark558 o Current Document 6.1壓力鋼管的布置41 HYPERLINK l bookmark561 o Current Document 進(jìn)水口型式41 HYPERLINK l bookmark565 o Current Document 壓力鋼管內(nèi)徑42 HYPERLINK l bookmark569 o Current Document 閘門尺寸42 HYPERLINK l bookmark573 o Current Document

11、 啟閉設(shè)備42 HYPERLINK l bookmark577 o Current Document 漸變段42 HYPERLINK l bookmark581 o Current Document 上、下彎段43 HYPERLINK l bookmark585 o Current Document 進(jìn)水口高程43 HYPERLINK l bookmark589 o Current Document 進(jìn)水口布置43 HYPERLINK l bookmark599 o Current Document 攔污柵43 HYPERLINK l bookmark603 o Current Documen

12、t 6.2水頭損失計(jì)算43 HYPERLINK l bookmark606 o Current Document 沿程水頭損失43 HYPERLINK l bookmark610 o Current Document 局部水頭損失44 HYPERLINK l bookmark622 o Current Document 6.3水錘壓力系數(shù)的計(jì)算45 HYPERLINK l bookmark640 o Current Document 6.4壓力鋼管厚度確定47 HYPERLINK l bookmark649 o Current Document 6.5壓力鋼管周圍混凝土配筋48 HYPERLI

13、NK l bookmark655 o Current Document 6.6判斷混凝土開裂情況51 HYPERLINK l bookmark658 o Current Document 未開裂情況51 HYPERLINK l bookmark666 o Current Document 內(nèi)圈部分開裂情況54 HYPERLINK l bookmark675 o Current Document 6.7抗外壓穩(wěn)定校核54參考文獻(xiàn)561自然地理及工程地質(zhì)1.1流域概況緊水灘水電站在甌江支流龍泉溪上，壩址以上流域面積2761km2。龍泉溪發(fā)源 于浙閩交界仙霞嶺、洞官山，河流長(zhǎng)度153km，直線長(zhǎng)度7

14、7km，平均寬度36km。 本工程為甌江干支流規(guī)劃的五個(gè)梯級(jí)開發(fā)中的一級(jí)，以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、放 木（竹）以及防洪等綜合效益。電站建成后主要擔(dān)任華東電網(wǎng)調(diào)峰并供電麗水、 溫州，將使麗、溫兩地區(qū)通過220千伏輸電線路聯(lián)系，形成浙南電力系統(tǒng)。為解 決建壩后龍泉溪木材（竹）的流放和航運(yùn)的發(fā)展，大壩左岸專門設(shè)置有貨筏過壩 建筑物。水庫有1.53億立方米的防洪庫容，用以減輕下游麗水、碧湖地區(qū)防洪的 負(fù)擔(dān)。1.2水文與氣孑美本地區(qū)地處浙東南沿海山區(qū)，屬溫帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，壩址區(qū)歷年平均 氣溫17.3C，月平均氣溫以1971年7月份30.7C最高，1962年1月份13C最低， 實(shí)測(cè)最高氣溫為40.7C

15、（ 1966年8月），最低氣溫-8.1 C（ 1969年2月）。流域多年平均降水日數(shù)為172天，最多達(dá)201天，最少145天。本流域4至8月為東南風(fēng)，1至3月、9至12月一般為東北風(fēng)及西北風(fēng)。歷 年平均風(fēng)速1.15m/s，出現(xiàn)在1970年4月，風(fēng)向西北偏西。壩址區(qū)可能發(fā)生最大 風(fēng)力為11級(jí)，相當(dāng)于風(fēng)速32m/s。緊水灘壩址與石富站流域面積僅差41km2，占控制流域面積的15%，故壩址處 流量資料均不加改正，直接采用石富站資料。石富站根據(jù)實(shí)測(cè)及外延長(zhǎng)的1951至 1976年共26年徑流資料，求得多年平均流量為100秒立米。泥沙對(duì)緊水灘水庫使 用不會(huì)有嚴(yán)重的影響。表1-1廠區(qū)水位流量關(guān)系:水位（m

16、）202203204205206207208209210流量（ms/s）8024054088012801740230029003620水位（m）211212213214215216217218219流量（ms/s）438052006060700079408980100801120012340圖1-1廠區(qū)水位流量關(guān)系曲線表1-2水庫面積、容積:高程（m）205215220225230235240面積（km2）01.32.33.95.77.79.7容積（108m3）00.050.20.350.60.9251.375高程（m）245250255260265270275面積（km2）11.613.61

17、5.918.321.324.527.7容積（108m3）1.92.53.24.055.056.257.575高程（m）280285290295300面積（km2）31.235.240.348.158.4容積（108m3）9.1010.7512.715.0517.7圖1-2水庫容積曲線1.3地形與地質(zhì)水庫區(qū)工程地質(zhì)水庫周邊地勢(shì)高峻，無低矮分水嶺，巖石堅(jiān)硬較完整。庫區(qū)巖石以山巖為主， 物理地質(zhì)現(xiàn)象以小型塌滑體居多，蓄水后小型的邊坡再造雖有可能但不致產(chǎn)生大 規(guī)模的邊坡不穩(wěn)定。本地區(qū)地震烈度為6度，可不考慮抗震設(shè)計(jì)，不計(jì)地震荷載。壩址地質(zhì)緊水灘峽谷長(zhǎng)約300米，壩址上游河谷為東西向，進(jìn)入壩址后轉(zhuǎn)為南北

18、向，水 流湍急，河流徑急灘折向南偏東流出峽谷，在壩址上游轉(zhuǎn)變和下游急灘兩地段， 水流集中沖刷形成深潭。河流深切，河谷呈“V”型，兩岸地形坡度：200-220米高程為35度，220-260 米高程為45度，260-340米高程為50-60度，河底高程約200米，谷寬80-100米， 一般枯水期水面寬度：50米，水深1-3米。壩區(qū)位于90km2的“牛頭山”花崗斑巖巖技的南緣，其中有后期的細(xì)粒花崗巖 和小型的石英巖脈、細(xì)品巖脈、輝緣巖脈侵入穿摘其間與圍巖接觸良好。混凝土/新鮮花崗斑巖抗剪摩擦系數(shù)0.7,凝聚力5kg/cm2，抗剪斷摩擦系數(shù) 1.0?；炷?混凝土抗剪斷摩擦系數(shù)1.25，凝聚力1.45

19、X 103KPa。根據(jù)壩址區(qū)資料分析，緊水灘壩址兩岸地形對(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。1.4天然建筑材料1.4.1 土料：下村料場(chǎng)：位于平緩的山坡上，高程300以下，主要為壤土，料場(chǎng)距壩址0.5km, 有效儲(chǔ)量426700m3。油坑料場(chǎng)：位于500550m高程的低平山丘上，為粘土及壤土組成，料場(chǎng)距壩址 1.5km，有效儲(chǔ)量 747600m3。砂石料：局村全小順區(qū)六個(gè)料場(chǎng)，左右岸各三個(gè)，最遠(yuǎn)距壩址16.5km。局村全壩址區(qū)十個(gè)料場(chǎng)，左岸4個(gè)，右岸6個(gè)，最遠(yuǎn)距壩址9km。壩址至赤石區(qū)七個(gè)料場(chǎng)，最遠(yuǎn)距壩址12.2km。共計(jì)23個(gè)料

20、場(chǎng)，有效儲(chǔ)量水下557000m3，水上3094600m3，合計(jì)3651600m3。1.5既給設(shè)計(jì)控制數(shù)據(jù)1 .校核洪水位：292.50m，校核最大洪水下泄流量14900m3/s2.設(shè)計(jì)洪水位：290.50m，設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量11700m3/s.設(shè)計(jì)蓄水位：284.50m.設(shè)計(jì)低水位：264.00m.裝機(jī)容量：4X4.75萬kw，即19萬kw2擋水建筑物2.1基本剖面的擬定壩高確定根據(jù)水電站裝機(jī)19萬kw，水庫總庫容14.1X108m3，取工程規(guī)模為大型，主要 建筑物級(jí)別：3級(jí)，次要建筑物：4級(jí)，臨時(shí)建筑物：5級(jí)。壩頂超出靜水位高度hh = 2h+h +h2%波浪涌高h(yuǎn)。波浪中線高出靜水位高

21、度hc安全超高2h =0.166V 5/4D1/3lf式中：vf 為計(jì)算風(fēng)速，設(shè)計(jì)情況宜采用洪水期多年平均最大風(fēng)速的 1.52倍，校核情況宜采用洪水期多年平均最大風(fēng)速；D庫面吹程(km),指壩前沿水面至對(duì)岸的最大直線距離，可 根據(jù)水庫形狀確定。但若庫形特別狹長(zhǎng)，應(yīng)以5倍平均庫面 寬為準(zhǔn)。多年平均風(fēng)速 Vf=(1.52.0)X 1.15 = 1.7252.3m，取 Vf=2m吹程由地形圖上量得D = 0.7km套用官廳水庫公式得：2hi = 2h1 = 0.0166Vf5/4D1/3 = 0.0166X25/4X0.71/3 = 0.035m浪高 2Li=10.4(2hi)0.82L=10.4X

22、(2h) 0.80.8 = 0.713mo 74兀 hl 2冗H r h =x cth=0.005m1h-查水工建筑物(上)河海大學(xué)出版社c基本組合：h =0.7m，特殊組合h =0.5m壩頂高程設(shè)計(jì)洪水位+h設(shè)二290.478m 壩頂高程=max v-校核洪水位+h校二292.238mh 設(shè)=2七+ h0+h =0.035+0.005+0.7 = 0.74h 校=2h1+ h0+h =0.035+0.005+0.5 = 0.54.壩頂=max291.24, 293.04)取壩頂高程為294m大壩高度可利用基巖最低點(diǎn)高程196.00m，大壩實(shí)際高度為294.00-196.00=98.00m壩底

23、最小寬度確定應(yīng)力條件：取入=0，y =24 KN /m3, y0 =9.81 KN /m3, a 1 =0.2H _71B=71 my-c -ay 1Y 0穩(wěn)定條件：取f =0.7, k =1.1，人=0y =24KN/m3, * =9.81KN/m3,氣=0.2=74.1 mKHyc+人一ay/同時(shí)滿足應(yīng)力和穩(wěn)定要求取B =77.5m取上游坡n =0，由n =四可得人=0H下游坡m = B =0.75，取m =0.75H上游折坡點(diǎn)高程一般在壩高的1/3-2/3范圍內(nèi)，故取折射坡點(diǎn)高程 196 + 34=230m，所以B =34X0.15 + 96.5X0.75=77.5m實(shí)用剖面圖2-1非溢

24、流壩剖面圖非溢流壩的壩頂寬度一般可取壩高的810 %，并不小于2m,根據(jù)壩頂雙線 公路交通要求，壩頂B取為10m。壩頂高程294.00m，壩底高程196.00m，折坡點(diǎn)高程230.00m，上游壩坡坡度 1： 0.15，下游壩坡坡度1： 0.75，壩頂寬10.00m，壩底寬77.50m，上游側(cè)5.10m， 下游側(cè)72.40m。灌漿廊道距壩底4m，距上游壩面5m，廊道寬2.5m，高3m。壩體縱向排水檢查廊道一般靠近壩的上游側(cè)，每隔15-30米高差設(shè)置一層，取 25米高差。2.2非溢流壩段壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力校核設(shè)計(jì)洪水位（持以狀況）自重% = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8史=1/2 X

25、 72.4 X 96.5 X 24=83839.2G3=1/2X(3.5+16.8)X 10X24 = 2436M1= G1X (38.75-2/3X5.1)=73556.28M2= G2X(38.75-5.1-1/3X72.4)=797869.72M3= G3X 38.75-5.1-(10-3.5) =66137.4靜水壓力上游：2 = 43802.88Py=1/2X9.81X5.1X(94.5+60.5)=3877.4Mx = PxX 1/3X94.5 = 1379790.72My = PyX(38.75-e)=141098.59e=(60.5X2+94.5) / (60.5+94.5)X

26、5.1/3 = 2.36m下游：Px/2 = 2469.93Py/= 1/2X9.81X 22.4 X 16.8 = 1845.85Mx/ =Px/X 1/3 X 22.4= 18442.1My/ =Py/X(38.75-1/3X 16.8)=61189.93揚(yáng)壓力U1 = 77.5X22.4X9.81 = 17030.16U =1.2X 1/2X72.1X(1+0.3)X6.3X9.81 = 3475.68 2U3= 1.2 X 1/2 X 72.1 X 0.3 X 71.2 X 9.81 = 7553.97M2=U2X(38.75-e)=125699.3e=(0.3X2+1) / (1+0

27、.3)X6.3/3 = 2.58M3=U3X(2/3X71.2-38.75)=65845.44 浪壓力過小，忽略不計(jì)。= 66019.44E M = 73556.28+797869.72+66137.4 - 1379790.72+141098.591+18442.1 -= -535421.3表2-1壩基面持久狀況穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算（設(shè)計(jì)洪水位）名稱荷載（KN）方向彎矩（KNm）方向自重88356.08!937563.4f 1 靜 水 壓 力上游43802.881379790.72r3877.4!141098.591下游2469.9318442.111845.85!61189.93f揚(yáng)壓力28059.

28、81t252733r合計(jì)66019.44!535421.3T41332.95穩(wěn)定分析1.摩擦公式：K =1.15 S抗剪斷強(qiáng)度公式：K，= f，(E WU) * C = 4.17 K =3E P(其中 f=0.7, f=1.2, c=1.2)滿足要求。極限狀態(tài)法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=43802.88-2469.93=41332.95E W=2080.8+2436+83839.2+3877.4+1845.85-1.0 x 17030.16-1.1 X=64568.91R(x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=90602.07因?yàn)閞&SR(

29、x)/rd故滿足抗滑穩(wěn)定要求。校核洪水位（偶然狀況）自重G1 = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8 史=1/2 X72.4X 96.5 X 24=83839.2G3=1/2X(3.5+16.8)X 10X24 = 2436M1= G1X (38.75-2/3X5.1)=73556.28M2= G2X(38.75-5.1-1/3X72.4)=797869.72M3= G3X 38.75-5.1-(10-3.5) =66137.4靜水壓力上游：Px = 1/2 X 9 . 81X96. 52 = 45 6 76 .6Py=1/2X9.81X5.1X(96.5+62.5)=3977.46

30、Mx = PxX1/3X96.5 = 1469263.5My = PyX(38.75-e)=144700e=(62.5X2+96.5) / (62.5+96.5)X5.1/3 = 2.37m下游：Px/=1/2 X 9 . 81X24. 32 = 28 96 . 35Py/= 1/2X9.81X 24.3 X 18.23 = 2172.27Mx/ =Px/X 1/3X24.3 = 23460.44My/ =Py/X(38.75-1/3X24.3)=66580.08揚(yáng)壓力U =77.5X24.3X9.81 = 18474.68 1U =1.2X 1/2X6.3X(1+0.3)X72.2X9.81

31、 = 3480.5 2U3=1.2X 1/2X72.2X0.3X71.2X9.81 = 9077.34M2=U2X(38.75-e)=125889.7e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M3=U3X(2/3X71.2-38.75)=79124.15=63473.21E M = 73556.28+797869.72+66137.4 - 1469263.5+144700+66580.08 -= -635133.59表2-2壩基面偶然狀況穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算（校核洪水位）名稱荷載（KN）方向彎矩（KNm）方向自重88356.08!937563.4靜 水 壓 力上游45676.

32、61469263.5*3977.46!1447001下游2896.3523460.4412172.27!66580.08T揚(yáng)壓力283764.84t228473T合計(jì)63473.21!635133.5942780.25穩(wěn)定分析1.摩擦公式：K = f (ZW -U)=1.07K=1.1 Z P2.抗剪斷強(qiáng)度公式：K= 3按） + =3.95H K手3(其中 f=0.7, f，=1.2, c=1.2) 滿足要求。3.極限狀態(tài)法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=42780.25EW=2080.8+2436+83839.2+3977.46+2172.27-1.0

33、X =64568.91R(x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=88110.2因?yàn)閞&S k =3E P（其中 f=0.7, f，=1.2, c=1.2）滿足要求。極限狀態(tài)法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=42780.25EW=76675.74R(x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=101777.6因?yàn)閞&S Hmax/2 = 4.8 取 d=5m反弧段:采用挑流消能，按校核洪水期允許下泄流量Q=14900m3/s查得下游最高水位為220.37 米，故 Ti=292.5-220.37=72.13m取q=80m3/s，由水力學(xué)計(jì)算得：，

34、廣coT總有效水頭Hc,臨界水深(校核洪水位閘門全開時(shí)反孤處水深)一流速系數(shù) 查表取0.95試算得h =3.887m則反孤段半徑R=(610) hc0=(23.338.9) m 取R=25m鼻坎挑角。=25 鼻坎高程二220.37+ (1-cos25) x25=222m最低點(diǎn)高程=222- (1-cos25) x25=220.37m3.2消能工設(shè)計(jì)挑距：a =25 h=h cos25 =3.523 h =222-196=26m 1 c02七=.2g h = 0.95 x2 x 9.81x(291.8 - 214.9)= 36.9挑距：L = 1/ g v 2 cos a sin a + v c

35、os a v v2 sin2 a + 2g(h + h )1163.62m11 112式中：L 水舌距(m)V一坎頂水面流速(m/s)可取坎頂平均流速V的1.1倍,取38.87m a 一鼻坎挑射角度% 一坎頂平均水深在鉛直方向的投影h2 一坎頂至河床表面高差(m)g 一重力加速度沖坑深度t = K ho.5 H 0.25 - t七一沖刷坑深度(m)H、上下游水位差(m)Ih 一取決于出坎單寬流量q的臨界水深，h =3：土 ,g為重力加速度。k上t gK一取決于巖石抗沖刷能力的無因次參數(shù)，對(duì)于堅(jiān)硬巖石Kr1=0.71.1此處 r取1.0計(jì)算得tr=33.8T/T = L/(tt)=8.39故抗沖

36、滿足要求由于下游基巖質(zhì)量較好，且水流沿河道較平順，故抗沖刷措施比較簡(jiǎn)單。只 需在溢流壩與非溢流壩交界處設(shè)2.00m寬的導(dǎo)水墻，下游岸坡做簡(jiǎn)單防浪措施即 可。3.2.3 導(dǎo)墻高度摻氣水深ha=h/(1-c)c=0.538(Ae-0.02)Ae=nv/R3/2=0.014135.14/3.8875/2=0.24c=0.122ha=2.38mh導(dǎo)二溢歸豐刖取h導(dǎo)=4.0m3.3溢流壩段壩基面抗滑穩(wěn)定校核設(shè)計(jì)洪水位(持久狀況)自重G1 = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8G2=1/2X72.4X96.5X24 = 83839.2q=1/2X(5+20)X 14X24 = 4200M1= G

37、1X (41.25-2/3X5.1)=78758.28M2= G2X(41.25-5.1-1/3X72.4)=1007467.72M3= G3X 41.25-2.5 = 162750靜水壓力上游 Px = 1/2X9.81X94.5X(94.5+7.5)=47279.3Py =1/2X5.1X9.81X(94.5+60.5)=3877.4 1Mx=PxX1/3X94.5=1489298My = PyX(41.25-e)=150776.53下游 Px/2 = 2461.13Mx/ =Px/X 1/3 X 22.4= 18376.44揚(yáng)壓力U1 = 22.4X82.5X9.81 = 18128.8

38、8U =1.2X 1/2X(1+0.3)X9.81X72.1X6.1 = 3475.68 2U = 1.2 X 1/2 X 0.3 X 76.4 X 72.1 X 9.81 = 9726.83M2=U1X(41.25 e)=134404.55 e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M3=U2X(2/3X76.4 41.25)=94187.8. EW=62667.5EM=-299762.5S=EP = 44818表3-3壩基面持久狀況穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算（設(shè)計(jì)洪水位）名稱荷載（KN）方向彎矩（KNm）方向自重90119.2!12489761靜 水 壓 力上游44818147

39、0921f3877.4!150776.53,揚(yáng)壓力31330.68t228592.35T合計(jì)62667.5!299762.5111*44818穩(wěn)定分析1.摩擦公式：K =知尹Mi2.抗剪斷強(qiáng)度公式:K，= ) + 竺二痢e=3(其中 f=0.7,3.極限狀態(tài)法：r=1.0, fr=1.3,S(x)=44818EW=60999.9R(x)=1.2/ fr xE W+1.2/ Cr x Af,=1.2, c=1.2)Cr=3.0, rd=1.2滿足要求。=89307因?yàn)閞&SR(x)/rd故滿足抗滑穩(wěn)定要求。校核洪水位(偶然狀況)自重G1 = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8G2=1/

40、2X72.4X96.5X24 = 83839.2G3=1/2X(5+20)X 14X24 = 4200M1= G1X (41.25-2/3X5.1)=78758.28M2= G2X(41.25-5.1-1/3X72.4)=1007467.72M3= G3X 41.25-2.5 = 162750靜水壓力上游 Px = 1/2X9.81X96.5X(7.5+96.5)=49226.58Py =1/2X5.1X9.81X(96.5+62.5)=3977.5 1Mx=PxX1/3X96.5=1583455My = PyX(41.25-e)=154683.42下游 Px/=1/2 X 9 . 81X24

41、. 32 = 29 05 . 21Mx/ =Px/X 1/3X24.3 = 23532.2揚(yáng)壓力U1 = 24.3X82.5X9.81 = 19666.6U =1.2X 1/2X(1+0.3)X9.81X72.2X6.1 = 3370 2U3=1.2X 1/2X0.3X72.2X76.4X9.81 = 9740.29M2=U2X(41.25-e)=130318e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M3=U2X(2/3X76.4-41.25)=94318.47. EW=61321.26EM=-380901S=EP = 46321表3-3壩基面偶然狀況穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算（校

42、核洪水位）名稱荷載（KN）方向彎矩（KNm）方向自重90119.2!1248976i11靜 水 壓 力上游463211559922T3977.5!154683.42f 11揚(yáng)壓力32778t224636f 1T合計(jì)61321.26!380901f 1T46321穩(wěn)定分析1.摩擦公式：K =子=5.12.抗剪斷強(qiáng)度公式:K = )+=3. K=3f =1.2, c=1.2)滿足要求。(其中 f=0.7,3.極限狀態(tài)法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=46321EW=59672.8R(x)=1.2/ fr xE W+1.2/ Cr x A=88082因?yàn)閞&SR

43、(x)/rd故滿足抗滑穩(wěn)定要求正常蓄水位（持以狀況）自重% = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8G2=1/2X72.4X96.5X24 = 83839.2G3=1/2X(5+20)X 14X24 = 4200M1= G1X (41.25-2/3X5.1)=78758.28M2= G2X(41.25-5.1-1/3X72.4)=1007467.72M3= G3X 41.25-2.5 = 162750靜水壓力上游：Px = 1/2X9.81X (1.5+88.5) X87 = 38406.15Py=1/2X9.81X5.1X(88.5+54.5)=3577.22Mx = PxX 1/3

44、X88.5 = 1132981.4My = PyX(41.25-e)=141277.7 e=(1.5X2+88.5) / (1.5+88.5)X5.1/3 = 1.73m揚(yáng)壓力U1 = 1.2/2X (1+0.3) X88.5X6.1X9.81 = 4130.82U2=1.2X 1/2X88.5X76.4X9.81 = 11939.28M1=U1X(41.25-e)=159738.8 e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M2=U2X(2/3X76.4-41.25)=115612.03 EW=77628EM=17977.8EP=38406.15表2-2壩基面持久狀

45、況穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算（正常蓄水位）名稱荷載（KN）方向彎矩（KNm）方向自重88356.08!937563.41靜 水 壓 力上游38406.151132981.413577.22!3141277.7揚(yáng)壓力16070t275350.83f IT合計(jì)77628!17977.838406.15f穩(wěn)定分析1.摩擦公式：K =亍(E* -U) =1.41k=1.1 E P2.抗剪斷強(qiáng)度公式：K=亍(E巧二U) + c，A = 5滿足要求。(其中 f=0.7, f，=1.2, c=1.2)3.極限狀態(tài)法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)= 38406.15EW=77628R(

46、x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=240841.6因?yàn)閞&SR(x)/rd故滿足抗滑穩(wěn)定要求。4機(jī)電設(shè)備及輔助設(shè)備的選擇4.1特征水頭Hmax、Hmin、Hr的選擇4.1.1 Hmax可能出現(xiàn)情況Nf=9.81QHn 總七-設(shè)計(jì)洪水位V2 -廠房下游尾水位H一上下游水頭差Nf=9.81Q (h-Ah) n總= 8.5HQ 考慮1%的水頭損失校核洪水位（292.5m）,四臺(tái)機(jī)組全發(fā)電由Q泄=14900 ms/s查廠區(qū)水位流量曲線得：H下= 220.37m . Hmax = 292.5 220.37 = 72.13mHmax 凈二（1-1%） x 72.13=71.4m設(shè)計(jì)洪水位（2

47、90.5m）,四臺(tái)機(jī)組全發(fā)電由Q設(shè)=11700 m3/s查廠區(qū)水位流量曲線得：H下= 218.44m . Hmax = 290.5 218.44 = 72mHmax 凈二（1-1%） x 72=71.34m設(shè)計(jì)蓄水位（284.5m）, 一臺(tái)機(jī)組發(fā)電19萬KW屬中型電站，A = 8.31, N=9.81QHn =AQH，考慮2%水頭損失Nf =4.75/97%=4.8969 萬 KW設(shè) Q1 = 80m3/s，查得 H 下=202mN=8.31X80X(284.5 202)X98% = 5.375 萬 KW設(shè) Q2=100m3/s，查得 H 下= 202.125mN=8.31X 100X(284

48、.5 202.125)X98%=6.71 萬 KW設(shè) Q3 = 50m3/s，查得 H 下= 201.81mN=8.31X50X(284.5 201.81)X98%=3.37 萬 KW由以上三組數(shù)據(jù)作NQ圖圖4-1 N、Q圖由 N = 4.89 萬 KW 查得：Q = 73 m3/s 再由 Q = 73 m3/s 查得：H 下= 201.87m.Hmax凈=82.63m設(shè)計(jì)蓄水位(284.5m),四臺(tái)機(jī)組發(fā)電Nf=19/97%=19.59 萬 KW設(shè) Q = 80m3/s，查得 H 下=202mN=8.31X80X(284.5 202)X98% = 5.375 萬 KW設(shè) Q2=100m3/s

49、，查得 H 下= 202.125mN=8.31X 100X(284.5 202.125)X98%=6.71 萬 KW設(shè) Q3=150m3/s，查得 H 下= 202.44mN=8.31X150X(284.5 202.44)X98%=10.03 萬 KW設(shè) Q1 = 220m3/s，查得 H 下= 202.88mN=8.31X220X(284.5 202.88)X98%=14.62 萬 KW設(shè) Q2 = 250m3/s，查得 H 下= 203.03mN=8.31X250X(284.5 203.03)X98%=16.59 萬 KW設(shè) Q3 = 300m3/s，查得 H 下= 203.2mN=8.3

50、1X300X(284.5 203.2)X98%=19.86 萬 KWHmax 凈=79.6m綜上所述，Hmax = 83m4.1.2 Hmin可能出現(xiàn)情況設(shè)計(jì)低水位(264.0m)，四臺(tái)機(jī)組全發(fā)電設(shè) Q1 = 200m3/s，查得 H 下= 202.6mN=8.5X200X(264 202.6)X97%=10.23 萬 KW設(shè) Q2 = 500m3/s，查得 H 下= 203.9mN=8.5X500X(264 203.9)X97% = 24.47 萬 KW設(shè) Q3 = 700m3/s，查得 H 下= 204.5mN=8.5X700X(264 204.5)X97% = 33.92 萬 KW由以上

51、三組數(shù)據(jù)作NQ圖圖4-2 NQ圖由 N= 19.59 萬 KW 查得：Q = 393m3/s再由 Q = 393 m3/s 查得：H 下= 203.51m .Hmin = 264 203.51 = 60.5m設(shè)計(jì)水頭加權(quán)平均水頭 Hav = 50% H 設(shè)m +30%Hmax+20%Hmin=50%X71.34+30%X83+20%X60.5 =72.67m壩后式 Hr = 0.95Hav = 69m4.2水輪機(jī)選型比較由工作水頭范圍60.5-83m查表得：選用HL220水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1查表水電站3-6得限制工況下單位流量查表得限制工況Q1/m=1.15 m3/s, n m=89.0%,由此

52、初步假定原型水輪機(jī)在此工況下的單位流量初設(shè)Q =Q/m=1.15 m3/s, n =90.8%. Nr:.D = ,= 2.88m1 t9.81Q：Hr166.7rpm .Da = Di+t =662.84cm發(fā)電機(jī)型號(hào)為：SF 5032/745.6圖4-4發(fā)電機(jī)示意圖4.3.2 平面尺寸定子機(jī)座外徑 D = 1.2Da = 795.41cm風(fēng)罩內(nèi)徑 D廣 D240 = 1035.41cm轉(zhuǎn)子外徑 D3 = Di - 26=Di = 596cm下機(jī)架最大跨度D廣D5+0.6 = 480cm水輪機(jī)機(jī)坑直徑D5 = 420cm推力軸承外徑D6= 300cm勵(lì)磁機(jī)外徑D7 = 200cm軸向尺寸定子

53、機(jī)座高度 h1= lt+2r= 306.38cm上機(jī)架高度 h2 = 0.25Di = 149cm推力軸承高度h3 = 200cm勵(lì)磁機(jī)高度h4 = 220cm副勵(lì)磁機(jī)高度h5 = 100cm永勵(lì)磁機(jī)高度h6 = 80cm4cm下機(jī)架高度 h廣 0.12Di = 71.52cm定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板間距離h8 = 0.15Di = 89.下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面間距h9 = 100cm轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 七廣lt+90 = 262.7cm4.3.3.8 發(fā)電機(jī)主軸高度 h11=( 0.70.9 ) H = 871.35-1120.3 故取 900cmH = h + h +h +

54、 h + h + h + h = 1244.78cm 12 45689定子鐵芯中心線至主軸法蘭盤底距離h12七2=0.46先+耳0=403. 63頃發(fā)電機(jī)重量估算八 55882.35 ) 3=367.35(t)=9 x 3214.3 )K1系數(shù)，懸式K1=8 10,這里取9發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重二-G=183.67t2 f4.4調(diào)速器及油壓裝置選擇與尺寸調(diào)速器調(diào)速功計(jì)算初選中型調(diào)速器Nr = 9.81n HmaxQ 二 Q = 66.24m3/s接力器容量 A=(2228) Q (HmaxD1)1/2 = 206000257000NmH 最高水頭D1水輪機(jī)直徑接力器導(dǎo)葉數(shù) 20 = 24 取入=0.03

55、 b0/D1 = 0.25.，bH 八， d =人D 1 0max0.4mC 1 D選擇與之相近且偏大的dc = 400mm的標(biāo)準(zhǔn)接力器 最大行程S =(1.41.8)amaxa0max水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度a =aD =46X2.9/0.46 = 290mm1m則 S =450mm、接力器容積計(jì)算：4 * -113 = 0.085mv = 2*2 S =0.113m24Vd =,=, nvTk X 5 X 4I s選用 Ts=4S V =5m/s m故選用DT-100型電氣液壓型調(diào)速器基本尺寸機(jī)械柜尺寸 lXbXh = 750X950X 1375基礎(chǔ)板尺寸LXB=1200X 1500電氣柜尺寸

56、MXNXH=550X804X2360圖4-5調(diào)速器示意圖油壓裝置V=(1820) V=(2.0342.26) m3選用組合式油壓裝置YZ-2.5，如圖4-5圖4-6油壓裝置示意圖4.5金屬蝸殼及尾水管尺寸金屬蝸殼尺寸包角 345 由 Hr = 69m 查得：Vc = 6.8m/s由 Hr = 69m, Di = 3.0m 查得：Db = 4000mm, D = 4700mm.p = ：ZX = 2互i 360W360ca, = r+p i = 2.35+ Z、*。R =r +2p =2.35+ 4，- j a l 弋3600 j ()3075120165210255300345p . (m)0

57、.550.871.11.281.451.61.731.86a. (m)2.93.223.453.633.83.954.084.21圖4-7蝸殼示意圖表4-3金屬蝸殼尺寸:R (m)3.454.094.554.915.255.555.816.07尾水管尺寸D1TT導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間，s。故發(fā)生間接水錘。水錘常數(shù)p =cVmax/2gHo=1200 X 7/2 X 9.81 X 49.92=8.57初始開度T 0 = 1，PT 0 1，發(fā)生極限水錘。2b_ LVb = max式中極限水錘相對(duì)壓強(qiáng);gH 0Tsmb水錘常數(shù)LVb =ma =0.31g2b-=0.34，取 0.3m 2 b當(dāng)壓力管道末端出現(xiàn)

58、極限水錘時(shí)，管道沿線的最大水錘壓強(qiáng)都是按直線規(guī)律分布的，管道末端的最大水錘為匚m，則任一點(diǎn)p的最大水錘為，廣 z。,，式中mp任一點(diǎn)p的最大水錘；匚m管道末端的最大水錘；Ip點(diǎn)至壓力鋼管起始端的距離，m；L管道長(zhǎng)度，m。6.4壓力鋼管厚度確定壩內(nèi)埋管荷載主要是內(nèi)水壓力，本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)化公式H = KH pHp最大計(jì)算水頭K水錘壓力系數(shù)進(jìn)口處 K =1.0,出口處 K=1.3H凈水頭中間各處線性插值求得鋼管計(jì)算厚度far Y H + r cos 中）cR鋼管內(nèi)徑的一半c R鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力限值（N/mm2）Y0=1.0Y0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)， 由水工建筑物級(jí)別為3級(jí)查得:W 設(shè)計(jì)狀況系數(shù)，持久狀況W

59、 =1.0，短暫狀況甲=0.9,偶然狀況甲=0.8Yd結(jié)構(gòu)系數(shù)，由壩內(nèi)埋管聯(lián)合承載查得：Yd =1.3f鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）選用16Mn鋼f=315mpacos中 =0.6對(duì)整個(gè)鋼管取五個(gè)典型斷面，分設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位，分別計(jì)算厚度， 計(jì)算結(jié)果列表如下：表6-1設(shè)計(jì)洪水位(290.5 m)斷面IIIIIIWV高程(m)203.18215.66228.14240.62253.1K1.31.2251.151.0751.0H(m)87.3274.8462.3649.8837.4Hp(m)113.5291.6871.7153.6237.4。R (MPa)242.31ta(mm)8.887.

60、145.64.213表6-2校核洪水位(292.5m)斷面IIIIIIWV高程(m)203.18215.66228.14240.62253.1K1.31.2251.151.0751.0H(m)89.3276.8464.3651.8839.4Hp(m)116.1294.137455.7739.4。R (MPa)302.88ta(mm)7.225.864.623.52.5考慮到鋼板厚度的誤差及運(yùn)行中的銹蝕和磨損，實(shí)際采用的管壁厚度應(yīng)在計(jì) 算厚度的基礎(chǔ)上再加2mm的裕量。壓力管道的內(nèi)水壓力一般愈向下游愈大，為了節(jié)約鋼材，通常將管道分成若 十段，每段采用不同的管壁厚度，按該段最低斷面處的內(nèi)水壓力確定并