科类工学编号（学号）2011310309 本科生毕业论文（设计） 小米水电站压力钢管初步设计 Preliminary Design of penstock of XiaoMi Hydropower Station 杨佳明 指导教师：杨银华职称讲师 云南农业大学昆明黑龙潭 650201 学院：水利学院 专业：水利水电工程年级： 2011级 论文（设计）提交日期：2015 年5月18日答辩日期：2015年 5月24日 云南农业大学 2015年5 月
小米水电站压力钢管初步设计 杨佳明 （云南农业大学水利学院，昆明 650201） 摘要 压力钢管是小米水电站引水发电系统的一个重要组成部分，长期承受着高压、内水压力的作用，此外，还承受温度变化、支座沉陷、地震、放空时的外压力以及大气或土壤的作用，一旦破裂，将会造成极为严重后果，因此，压力钢管的合理设计至为重要；根据小米电站地形地质情况，通过搜集类似工程实例，拟定小米电站压力钢管的总体布置方案、结构型式，查阅压力钢管设计规范，根据规范要求，通过相关水力计算，确定压力钢管的直径和壁厚，拟定镇和支墩结构尺寸，根据规范，进行镇和支墩稳定分析，完成管壁应力分析计算；根据相关资料和设计规范，小米电站压力钢管各项参数符合规范要求，满足安全运行的要求，达到小米水电站压力钢管的初步设计深度要求。 关键词：管壁厚度；压力钢管；镇墩；支墩；稳定性。 Preliminary Design of penstock of XiaoMi Hydropower Station Yang Jiaming (College of Water Resource and Hydraulic，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201) ABSTRACT
水电站压力管 课 程 设 计 学院：水利学院 专业：水利水电工程 科目：水电站 课题：水电站压力管道课程设计姓名： 学号： 313174 云南农业大学水利学院2017年12月
设计说明 压力管道的设计步骤一般包括：（1）压力管功能布置；（2）压力管固定方法、设计；（3）压力管应力分析、计算；（4）压力管强度校核；（5）压力管抗外压稳定计算。 一、基本资料及参数 1、最大发电流量； 2、上游正常水位1000m； 3、下游设计尾水水位850m； 4、管轴线与水平线夹角； 5、上游正常水位至伸缩节水位差7m； 6、镇墩与地基摩擦系数； 7、支墩与管身摩擦系数； 8、伸缩节摩擦系数； 9.水轮机调节时间。 二、压力管功能及布置 功能：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。 布置：采用明钢管敷设。
布置时要尽可能选择短而直的线路，明钢管敷设在陡峭的山坡上；尽量选择良好的地质条件，明钢管敷设在坚固而稳定的山坡上，支墩和镇墩尽量设在坚固的岩基上，并清除表面覆盖层；尽量减少管道的起伏波折，避免出现反坡，利于管道排空，明钢管底部应高出地表至少0.6米，以便安装和检修；避开可能发生山崩或滑坡的区，明钢管尽量沿山脊布置，避免布置在山水集中的山谷中，若明钢管之上有坠石或可能崩塌的峭壁，要事先清除；首部设事故闸门，并考虑设置事故排水和防冲设施。 三、明钢管的固定、设计 1.明钢管的敷设 明钢管敷设在一系列支墩上，底部应高出地表0.65米。 明钢管宜做成分段式，在首尾设镇墩，两镇墩之间设伸缩节。伸缩节布置在管段的上端，靠近上镇墩处。敷设方式如图： 2.明钢管的设计
（1）管径的确定 采用经验公式——彭德舒公式来初步确定压力钢管的经济直径： 式中：为钢管的最大设计流量，；H为设计水头，m。 由基本资料得： 所以 压力钢管直径进制采用D=50mm为模,所以取D=2.05m。 （2）管长确定 上游正常水位1000m，闸门进口水位为993m，上游正常水位至伸缩节水位差7m，下游设计为水位850m。 取进口直管段长5m，出口直管段长5m。 斜管段垂直距离为993-850=143m，管轴线与水平线夹角。所以斜管段长
目录 目录 (1) 第1章枢纽布置、挡水及泄水建筑物 (5) 1.1混凝土非溢流坝 (5) 1.1.1 剖面设计 (5) 1.1.2 稳定与应力校核 (9) 1.2 混凝土溢流坝 (34) 1.2.1 溢流坝孔口尺寸的确定 (34) 1.2.2 溢流坝堰顶高程的确定 (35) 1.2.3 闸门的选择 (36) 1.2.4 溢流坝剖面 (37) 1.2.5 溢流坝稳定验算 (39) 1.2.6 溢流坝的结构布置 (48) 1.2.7 消能与防冲 (48) 第2章水电站厂房 (51) 2.1 水轮机的选择 (51) 2.1.1 特征水头的选择 (51) 1 / 108
2.1.2 水轮机型号选择 (55) 2.1.3 水轮机安装高程 (61) 2.2 厂房内部结构 (62) 2.2.1 电机外形尺寸估算 (62) 2.2.2 发电机重量估算 (64) 2.2.3 水轮机蜗壳及尾水管 (65) 2.2.4 调速系统，调速设备选择 (66) 2.2.5 水轮机阀门及其附件 (69) 2.2.6 起重机设备选择 (70) 2.3 主厂房尺寸及布置 (70) 2.3.1 长度 (70) 2.3.2 宽度 (72) 2.3.3 厂房各层高程确定 (72) 第3章引水建筑物 (77) 3.1 细部构造 (77) 3.1.1 隧洞洞径 (77) 3.1.2 隧洞进口段 (77) 3.2 调压室 (80)
3.2.1 设置调压室的条件 (80) 3.2.2 压力管道设计 (80) 3.2.3 计算托马断面 (81) 3.2.4 计算最高涌波引水道水头损失 (86) 3.2.5 计算最低涌波引水道水头损失 (89) 3.2.6 调压室方案比较 (91) 第四章岔管专题设计 (100) 4.1结构设计 (100) 4.1.1 管壁厚度的计算 (100) 4.1.2 岔管体形设计 (101) 4.1.3 肋板计算 (103) 3 / 108
水电站工程压力钢管及机电埋件制安 12.1 概述 12.1.1 工程项目简介 （1）压力钢管制安 本水电站引水发电系统有6条竖井式的引水压力管道，由上平段、上弯段、竖井段、下弯段和下平段组成，流道直径由9.0m、8.5m渐变为 6.5m，长度为296.784m～301.007m。每条压力管道下弯段下游侧30°范围及其下游部分设置压力管道钢衬，钢衬段开挖洞径为9.7m，下平段中心高程为 980.00m；出隧洞 610 径 图12-1 压力钢管分段、分节示意图 （2）钢结构制安 主要包括主厂房、主变室及空调机房轻型拱架吊顶钢结构。 ①本水电站设计尺寸为298.1m×30.6m×82.0m（长×宽×高）的地下式主厂房，主厂房顶采用拱型钢结构吊顶外露面铺镀铝锌钢板复合板，其拱型钢桁支承在高程1022.00m现浇岩壁梁上。 ②地下主变洞室尺寸为230.6m×19.0m×22.0m（长×宽×高），其顶部采用彩色钢板拱型薄壳吊顶，两侧分别支承在高程1015.00m的现浇的通风道顶梁板上。 （3）机电埋件制安 主要包括接地系统和水位计埋管两部分。
12.1.2 工程范围与工程量 （1）压力钢管制安工程范围与工程量 ①主要包括地下压力钢管的直管、弯管、渐变段及其部件（以下统称钢管）的制造与安装，由引水压力管道钢衬和外包混凝土段两部分组成。 ②本标段压力钢管累计轴线长度约315.12m，每条工程量约为450t，6条共计2700t（含部件）。单条压力钢管的工程量见表12-1。 表12-1 单条压力钢管主要工程量及特性表 （2）吊装单元重量中包含内支撑重量，每个安装单元按3套考虑，重约3.85t。 （2）钢结构制安工程范围与工程量 主要包括主厂房和主变室轻型钢拱架吊顶、钢出线架、钢盖板、钢栏杆、钢爬梯、钢梯等的制造与安装，工程量见表12-2。 表12-2 钢结构制安工程主要项目工程量表 （3）机电埋件制安工程范围与工程量 ①接地系统工程包括引水工程接地系统和尾水系统接地系统。主要制安工程量见表12-3。 表12-3 主要工程量表
水电站课程设计任务及指导书 一、设计题目 某水电站压力管道结构设计 二、课程设计的目的 巩固加深所学的理论知识，培养学生运用理论知识和技术资料，分析、解决实际问题的能力。 三、课程设计的时间 1周(2014年6月30日~7月4日) 四、基本资料 某水电站地面压力管道布置型式如图所示。 已知设计流量Q设=12.6m3/s，末跨中心断面的计算水头(包括水击压力)为56.25m，支座断面的计算水头为49.08m，伸缩节断面的计算水头为7.89m，支承环间距16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b=30cm，填料与管壁摩擦系数为0.3，支承环的摩擦系数为0.1，钢管采用A3钢。下镇墩的上游端管中心的计算水头为63.4m，镇墩下游端和下游伸缩节中心计算水头近似相等，取为66.1m，镇墩下游端伸缩节的水平钢管长度为5.0m ，管内流速为5m/s，镇墩为混凝土结构。
五、设计任务 1.初拟压力钢管内径及确定管壁计算厚度和结构厚度; 2.确定刚性环间距； 3.按正常运行情况基本荷载组合工况，对最后一跨的二个断面进行结构分析； 六、设计步骤及指导 1. 利用经验公式及经济流速初步确定压力管道的内径； 2．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)，要求确定管壁计算厚度和结构厚度；3. 设计压力管道的刚性环的间距 (1) 校核光滑管的稳定性； (2) 设计刚性环的间距； 4. 对最后一跨的二个断面进行结构分析 (1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力； (2) 应力计算及强度校核； (3) 抗外压稳定分析(包括管壁和支承环抗外压稳定分析) ； 七、设计成果 1．计算说明书一份； 2. 写一份800字左右的总结。 八、参考资料 1．压力钢管设计规范 2．水电站设计参考资料 课程名称人 数 课程性 质 考核方 式 周学 时 起止 周 教师姓 名 合班意见教室 场地标 识 水电站课程设计54 实践考查 1 19-19 孔鲁志 11水利水电工 程2班博雅楼1334、 1332 多媒体 教室57 11水利水电工 程1班
第八章水电站压力管道 要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和 步骤。 第一节压力管道的功用和类型 一、功用及特点 (一) 功用 压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。 (二)特点 (1) 坡度陡 (2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力) (3) 靠近厂房。严重威胁厂房的安全。 压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。 当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) N g H 当N g相同时，H愈大，HD愈大。目前最大达5000m2。 目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。 二、分类 第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定 一、供水方式 1．单元供水：一管一机。不设下阀门。 优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管 缺点：造价高 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；(2) 混凝土坝内
管道和明管道 2．联合供水：一根主管，向多台机组供水。设下阀门。 优点：造价低 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差 适用：、(1) 机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管3．分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。设下阀门。 适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。地下埋管和明管 单元供水联合供水分组供水 二、明管布置 管道与主厂房的关系： 1．正向引近：低水头电站。水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通方便。钢管发生事故时直接危机厂房安全。 2．纵向引近：高、中水头电站。避免水流直冲厂房。 3．斜向引近：分组供水和联合供水。 (a)、(b) 正向引进(c)、(d) 纵向引进(e) 斜向引进 压力水管引进厂房的方式 三、线路选择 压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)和水电站厂房布置统一考虑。 1．路线尽可能短、直。（经济、水头损失小、水击压力小）一般设在陡峻的山脊上。
目录 一、压力钢管概述 (2) 二、待试验管体需符合的技术规范 (2) 三、管体水压试验前准备 (3) 1、管体水压试验分析 (3) 2、管体水压试验堵头 (4) 四、堵头与待试验管体的连接 (5) 1、堵头焊接前待试验管体的检查及处理工作 (5) 2、堵头与待试验管体的焊接 (6) 五、管体水压试验前的准备工作 (7) 1、待试验管体的检查及处理工作 (7) 2、试验设备及辅助设备的安装及检查 (7) 六、管体水压试验 (8) 1、管体水压试验流程 (8) 2、管体水压试验步骤 (9) 3、管体水压试验应注意的事项 (11) 七、安全措施与安全预案 (11) 1、安全措施 (11) 2、安全预案 (12)
压力钢管管段水压试验 一、压力钢管概述 赞比亚LUSIWASI水电站位于LUSIWASI河流中段，距塞伦杰约80km。电站设计三台套5MW水轮发电机组，总装机容量为15MW。本工程为引水式水电站，主要由上游滚流坝及引水口、明渠引水渠道、沉砂池及前池、压力管道、发电厂房及变电站等建筑物组成。 本项目压力钢管安装工程量：1、主管段总长430m，外径为2536mm，分布于前池与厂房上游岔管之间；2、支管总长约75米，外径1324mm，分布于主厂房及副厂房底部；3、岔管一个，伸缩节5个。合计安装工程量约500吨。其中支管—6#镇墩弯管之间管节为埋管（含支管及6#弯管）。 二、待试验管体需符合的技术规范 BS EN 10025 结构钢热轧产品 BS EN 10028 平压板产品 BS EN 10029 热轧钢板允许偏差 BS EN 10210 热加工非合金及细晶粒结构空心截面 BS 7668 热加工耐候钢可焊结构空心截面 BS EN10216 压力无缝钢管 BS EN 10217 压力焊接钢管
锦屏一级电站 压力钢管安装施工方案 1 工程概述 1.1 工程概况 本合同设有6 条压力管道，管道平行布置。压力钢管布置在压力管道的上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段、渐变段和连接段，由直管、弯管、锥管、连接段及其部件组成，连接段出口与蜗壳相接。 上平洞和60 °斜井的钢管内径?9.0m，渐变管段长14m，钢管内径由 ?9.0m变为? 7.0m。本标6条压力钢管总制作安装工程量约 17619.4t ，钢管内径有D=9m 和D=7m ，材质有16MnR 和600MPa 高强钢，壁厚3 =24?62mm，其中16MnR低合金钢壁厚3 =24?36mm , 600MPa高强钢壁厚3=36?62mm。附件主要包括阻水环、加劲环。 根据现场的运输条件，拟定：上平段和斜井段压力钢管单节制造长度为3.0m ,单节出厂，最大体形尺寸为? 9648 x3000mm ,最大起吊运输重量为 30t ；下平段制造长度为3.0m 单节出厂，最大体形尺寸为?9596 X3000mm，最大起吊运输重量约为36t。 6 条引水洞压力钢管设计制作安装总重量为17619.4t （比投标文件工程量17163t 增加456.4t ），6 条压力钢管轴线总长度为1732.146m 。 1.2 编制依据 本措施主要编制依据为相关设计图纸、相应的施工规范和验收规范，主要编制依据如下：
5017-2007) 2、《四川省锦屏一级水电站压力钢管制造及安装技术要求》设计 通知 （总 640 号） 3、《引水发电系统土建及金属结构安装工程招标文件（ 及投标文件。 CD66-SG-435-1(17,21,25,29,33,37)】 CD66-SG-435-1(18,22,26,30,34,38)】 CD66-SG-435-1(19,23,27,31,35,39)】 【 CD66-SG-435-1(20,24,28,32,36,40)】 2 钢管运输 2.1 钢管运输路线 下平段钢管运输路线： 从右岸大坪营地北沟（钢管1#拼装厂）出发-3#公路-5#公路的 1#隧洞-1 #公路的1 #隧洞-进厂交通洞-地下厂房安装间-各引水支 洞-钢管安装位置； 下弯段、斜井段、上弯段、上平段钢管运输路线： 从进水口 1777 平台（钢管 2#拼装厂）出发- 1#施工支洞-钢管 翻身场-3#引水洞-1#-1 施工支洞与的 3#引水洞交叉（钢管吊转） 处-1#-1 施工支洞与各引水支洞处的钢管吊转处-各引水洞-钢管安 装位置 1、 《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》 DL/T C401 )》 4、 压力管道钢衬 1/4 5、 压力管道钢衬 2/4 6、 压力管道钢衬 3/4 7、 压力管道钢衬 4/4
抽水蓄能电站引水钢岔管设计及施工技术要点分析 发表时间：2016-03-31T10:00:30.893Z 来源：《基层建设》2015年28期供稿作者：张娆 [导读] 中国水利水电第一工程局有限公司面对国内电力需求的攀升，抽水蓄能电站的修建速度和修建数量。张娆 中国水利水电第一工程局有限公司长春 摘要：近年来，我国在水电工程方面投入的力度较大，很多地区都在积极的修建抽水蓄能电站，并且取得了较好的成就。从客观的角度来分析，抽水蓄能电站的修建过程中，钢岔管的设计，是一个非常重要的组成部分，这不仅关系到抽水蓄能电站的运行效果，同时对日后的维护，也具有较大的影响。因此，在今后的钢岔管设计过程中，必须根据当地的条件限制来决定，同时在施工技术要点方面，要充分的掌握，不能出现任何的安全隐患。 关键词：抽水蓄能电站；钢岔管；设计；技术 面对国内电力需求的攀升，抽水蓄能电站的修建速度和修建数量，均有一定的提升，这对国内供电的情况有了一定的缓解，但也在某些程度上，提高了施工的要求。我们在抽水蓄能电站的施工过程中，质量是最重要的指标，其次才能追求速度的提升。供水系统及废水处理系统当中，钢岔管的设计和施工，是业界近年来讨论的重要内容，提出的设计方法和施工技术，也在不断的进行优化处理，很多方面都实现了技术的进步。在此，本文主要针对抽水蓄能电站，讨论钢岔管的设计及施工要点。 一、工程概况 抽水蓄能电站钢岔管的设计和施工，需结合具体工程来进行讨论和分析。本次研究中，选择某地区抽水蓄能电站为例，该电站具体情况如下：工程总装机规模1500 MW，单机容量250 MW，共安装6台机组，额定水头259.000m，单机发电时最大引用流量110.9 m3/s，单机抽水时最大引用流量101.6m3/s。上水库正常蓄水位291.00 m，死水位254.00m；下水库正常蓄水位19.00m，死水位0.00m。引水系统采用1洞3机布置方式，由上水库进（出）水口、2条引水主洞、4个“Y”形钢岔管、6条引水支管组成。尾水系统由6条尾水支洞、4个“Y”形钢岔管、2条尾水主洞、2个阻抗式尾水调压室及下水库出（进）水口等建筑物组成。引水钢岔管为地下埋藏式内加强月牙肋岔管，布置区山体雄厚，最小埋深约300m，岩体自重与内水压力之比为2.0～2.2，岔管部位具有足够的埋置深度。钻孔揭露岔管布置区岩体完整性差，存在多处节理密集带和断层破碎带，预测以Ⅳ类围岩为主。 二、抽水蓄能电站钢岔管设计 供水系统及废水处理系统当中钢岔管的设计，是抽水蓄能电站的核心组成部分，其在很多方面都表现出了较大的积极作用。但该项内容的设计，需要考虑到较多的情况，不能随意的进行设计，而是要从客观实际出发，确保供水系统及废水处理系统当中钢岔管的功能可以全部的实现。 首先，在岔管的布置当中，必须结合当地的一些实际情况完成基本的布置，包括地形条件、地质条件、厂房输水系统等等。岔管本身要长时间的运行，因此在特性方面，必须具备较强的受力特性，岔管在水利特性方面也要表现的较为突出。供水系统及废水处理系统当中钢岔管的具体布置，可将其划分为对称布置和非对称布置两种。在本次的工程当中，选择的布置方法为非对称布置，优势在于，不仅在岔管内部的水流较为流畅，同时水头的损失是比较小的。另一方面，为进一步配合工程的建设和运营，将岔管的布置方式，优化为对称加弯管的布置形式。 其次，在管径设计方面，依然要考虑到较多的情况，对于钢岔管而言，管径的大小设计，将会对岔管的管壁和肋板的厚度，造成比较大的影响，针对岔管的水头损失，也会产生一定的影响。为此，在实际的岔管管径设计当中，原定的主管管径为8.5m，但在测试过程中，发现管内的流速仅为5.86m/s，并未取得理想的效果。经过大量的测试和分析，发现应将管径有所减小。当岔管的管径缩小后，结构所需要的钢板会表现为变薄的状态，钢材的用量也会不断的减少，整体上的施工难度并不高，符合客观的需求。但是，这样的方法在实施后，将会对岔管段的水头损失，造成增加的情况。在考虑到多项因素的作用和影响后，认为将岔主管管径，设定在7.0m时，可取得最佳的工作效果。 第三，体形设计。抽水蓄能电站的运营是是长久的，不可能在运营后反复的维护。而钢岔管作为核心的部分，其体形的设计，必须高度符合将来的发展，要为拓展工作提供较多的帮助。在体形设计当中，分岔管是比较重要的部分，其主要是一种由薄壳和刚度相对较大的加强梁所组成的，是一种比较复杂的空间组合结构。该结构在受力状态方面，表现较为复杂。所以，体形方面的设计，理想的岔管必须具备较好的受力状态，在水头损失方面应有所降低，避免对今后的工作造成影响。另一方面，体形设计的过程中，需针对分岔角、扩大率、肋宽比等指标，进行详细的讨论，减少误差，提高精度。 三、施工技术要点 抽水蓄能电站在目前受到了国家的高度重视，很多方面都会对今后的社会建设产生影响。供水系统及废水处理系统当中钢岔管的设计工作在完成后，具体的施工技术要点，也要进行深入的分析，否则无法确保理论与实践具有高度的符合性。第一，在运输工作当中，必须按照稳妥的原则来施工。钢岔管的运输工作，应经过进厂交通洞、引水下平段施工支洞，有效的运送到具体的安装部位。通过使用该方案，能够将岔管的运输工作，实现水平运输，总体上是比较安全可靠的，基本上不会影响总体工程的进度情况。第二，岔管的焊接工作是必须引起注意的。施工当中，有很多工作仅仅需要按部就班就可得到理想效果。但在焊后的热处理、焊缝的探伤、焊接残余应力的消除等方面，必须结合多项条件来完成。例如，在焊缝的工作中，需经过100%的超声波进行检测分析，针对所有的焊缝“丁”字接头，进行X射线的检查，如果发现任何的问题，均要有效解决，并反复检查，避免造成安全隐患。 总结 本文对抽水蓄能电站钢岔管的设计及施工技术要点展开分析，从客观的角度来看，现阶段的抽水蓄能电站在建设过程中，钢岔管的设计基本上可获得理想的效果，多项工作均按照正确的原则和规范来执行，所获得的效果是值得肯定的。今后，应针对不同地区，选择差异化的设计方法，提高施工技术水平，创造出更大的效益。 参考文献： [1]冯艳，胡旺兴.溧阳抽水蓄能电站引水钢岔管水力特性研究[J].水利水电技术，2014，02：119-122+125. [2]宁永升，胡育林，胡旺兴，胡林江.溧阳抽水蓄能电站枢纽布置设计[J].水力发电，2013，03：29-31.
钱塘垅电站1#内加强月牙肋钢岔管设计 发表时间：2015-01-07T15:03:06.567Z 来源：《科学与技术》2014年第11期下供稿作者：陈知渊[导读] 钱塘垅水库位于兰溪市梅溪支流马涧溪东源的小支流上，其坝址位于马涧镇溪源村上游约1km处。 陈知渊 （浙江省水利水电勘测设计院，杭州 310002） 摘要：本文介绍钱塘垅水电站1#内加强月牙肋岔管的设计过程，并用CAD建立钢岔管模型，用ANSYS软件进行有限元分析，在正常运行和水压试验等工况中，岔管及月牙肋的应力均满足要求。 关键词岔管月牙肋 ANSYS 有限元 1 工程概况 钱塘垅水库位于兰溪市梅溪支流马涧溪东源的小支流上，其坝址位于马涧镇溪源村上游约1km处，距兰溪市区30km，距离马涧镇8km。电站厂址位于该水库大坝下游约200m处右岸。钱塘垅水库电站利用水库供水隧洞，通过改造部分供水管道，在保障下游水厂供水的同时，利用富余水头发电。 2 岔管体型设计 本文介绍钱塘垅电站1#岔管的设计，岔管体型图见图1。 图1 1#岔管体型图 1#岔管采用“卜”型结构，主管直径1.6m，支管直径分别为1.6m，1.5m。设计中，经试算及体型优选[2][3]，采用轴线岔角57.5°，分岔角60°。 3 有限元分析 本次设计中用CAD做实体建模，用ANSYS进行有限元分析[4][5][6]。 3.1 模型的建立 主管和支管的长度都取大于三倍管径长，采用四边型壳单元，对于网格的剖分，考虑到计算精度和计算机的计算能力，将网格作了较细的剖分，直管段圆周向布置40个结点，每条相贯线上布置20个结点，共计3590个单元。 3.2 初始条件与边界条件 本工程中，原输水管道与改造后的管道均采用浅层地下埋管。在岔管处，钢管周边浇筑80cm厚的混凝土，再在其上部回填相对密度不小于0.7的石渣1.2m至原地面高程。经估算钢管底部受到混凝土的压力大约70Kpa，与运行工况的内水压力1.08Mpa及水工试验的内水压力1.35Mpa相比均可忽略。因此管道的受力分析中可不考虑围岩的作用，而只受内水压力的作用。 主管端部周边采用全约束，支管端部周边采用X、Y、Z三个方向约束的铰支座，其余结点无约束。 3.3 有限元计算成果 1）正常运行工况 设计内水压力P=1.08Mpa，计算得到岔管内外表面Mises应力、岔管变形如图2、图3。 图2 钱塘珑1#岔管Mises应力云图(外表面) 图3 钱塘珑1#岔管变形矢量图 2）水压试验工况 设计内水压力P=1.35Mpa，计算得到岔管内外表面Mises应力、岔管变形如图4、图5。
施工方案 施工程序及施工方法 、开工准备: 1、我公司决定为该工程组建*********** 电站压力钢管待工程除锈防腐施工处，施工人员抽调曾参加过防腐施工的技术骨干和有经验的人员投入本工程施 工，并具有水利部颁发的相关资格证书，施工负责人将根据《工程项目施工现场 管理标准》组织好现场施工。 2、在本工程施工时将严格按国家及水利部有关防腐行业的标准规范执行。具体依据的标准和规范如下： 2.1GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级。 2.2SID014-84涂装通用技术标准。 2.3SL105-95水工金属结构防蚀规范。 2.4GB50221-95钢结构工程质量评定标准。 2.5GB50252-94工业安装工程质量检验评定统一标准。 2.6水工金属结构防腐涂装技术。 2.7HGJ229-91工业设备管道防腐蚀工程施工及验收规范。 2.8SD144-85水电站压力钢管设计规范。 2.9DL5017-93压力钢管制造安装及验收规范。 、材料准备
注：1、各种主要材料、辅助材料、消耗材料的储备量，应满足施工进度的要求, 材料应有防潮和防雨水浇淋措施。 2、氯化橡胶面漆具有很好的耐候性、耐水性能，长期暴晒漆膜稳定，水工建筑物的防 腐，常采用此类材料。 1、材料的检验控制 材料使用前，应会同质检人员，对材料按下列要求核对验收，合格签字后，方可使用，严禁使用伪劣、过期、不合格产品。 1.1材料出厂合作证或产品质量证书的各项技术指标，应符合设计文件或其 它质量指标的规定。 1.2根据订货合同核对品种、型号、规格、数量及有效使用期等。 1.3外观检查。 1.4抽查粘度等。 2、其它准备 2.1为保证各种气候条件下防腐施工，同时，也要防止磨料、粉尘和漆料四处飞溅，击伤他人，污染环境，必须做施工前的准备工作，将粉尘污染降至最低限度。 2.2现场应准备好可能用上的各类消防器材，包括灭火器和消防用水管等同时应准备好帆布、加热器等物品、设备，以备雨季、高温等条件下施工用。 2.3施工现场应配齐安全设施及劳动保护用品。 2.4现场应有完整的技术资料、规范和记录表格，以利于施工时随时做好质量检测记录及隐蔽工程记录。 3、施工技术交底 3.1施工前项目部技术负责人要认真学习领会甲方防腐工艺流程和施工技术要求。编制作
钢管施工方案厄瓜多尔CCS 施工方案
1 厄瓜多尔CCS钢管施工方案 施工程序及施工方法 一、开工准备： 1、我公司决定为该工程组建***********电站压力钢管待工程除锈防腐施工处，施工人员抽调曾参加过防腐施工的技术骨干和有经验的人员投入本工程施工，并具有水利部颁发的相关资格证书，施工负责人将根据《工程项目施工现场管理标准》组织好现场施工。 2、在本工程施工时将严格按国家及水利部有关防腐行业的标准规范执行。具体依据的标准和规范如下： 2.1 GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级。 2.2 SID014-84涂装通用技术标准。 2.3 SL105-95水工金属结构防蚀规范。 2.4 GB50221-95钢结构工程质量评定标准。 2.5 GB50252-94工业安装工程质量检验评定统一标准。 2.6 水工金属结构防腐涂装技术。 2.7 HGJ229-91工业设备管道防腐蚀工程施工及验收规范。
2.8 SD144-85 水电站压力钢管设计规范。 2.9 DL5017-93 压力钢管制造安装及验收规范。 二、材料准备 2 厄瓜多尔CCS钢管施工方案 2 无机富锌底漆采购正规厂家的产品 、各种主要材料、辅助材料、消耗材料的储备量，应满足施工进度的要求，注：1 材料应有防潮和防雨水浇淋措施。、氯化橡胶面漆具有很好的耐候性、耐水性能，长期暴晒漆膜稳定，水工 2 建筑物的防腐，常采用此类材料。、材料的检验控制1材料使用前，应会同质检人员，对材料按下列要求核对验收，合格签字后，方可使用，严禁使用伪劣、过期、不合格产品。应符合设计文件或其材料出厂合作证或产品质量证书的各项技术指标，1.1 它质量指标的规定。根据订货合同核对品种、型号、规格、数量及有效使用期等。1.2 1.3外观检查。1.4抽查粘度等。2、其它准备为保证各种气候条件下防腐施工，同时，也要防止磨料、粉尘和漆料四 2.1 处飞溅，击伤他人，污染环境，必须做施工前的准备工作，将粉尘污染降至最低限度。包括灭火器和消防用水管等同2.2 现场应准备好可能用上的各类消防器材，时应准备好帆布、加热器等物品、设备，以备雨季、高温等条件下施工用。施工现场应配齐安全设施及劳动保护用品。2.3 现场应有完整的技术资料、规范和记录表格，以利于施工时随时做好质2.4 量检测记录及隐蔽工程记录。3 厄瓜多尔CCS钢管施工方案
水电站压力钢管制作、安装工程焊接工艺规程 编制： 审批：
1.焊前准备 1.1坡口准备和焊接区的清理 施焊前应认真检查坡口型式和尺寸是否满足工艺要求，焊接接头应符合工艺规定的装配间隙。坡口表面及每侧应将水、铁锈、油污、积渣等清理干净，清理的范围： 1）埋弧自动焊对接缝 40～50mm 2）其他焊接方法对接缝 10～20mm 3）角焊缝焊角K+10～20mm 1.2 焊接材料的准备 1）焊接材料应放置于通风、干燥且相对湿度不大于60%的专用库房内，由专人保管、烘焙、发放。使用前进行外观检查，并严格按使用说明书规定烘干； 2）焊丝使用前清除表面油污和锈斑； 3）烘干后的焊条应保存在100～150℃的恒温箱内，随用随取，焊工应配备焊条保温箱。 CHE507/CHE506 350℃烘焙1小时，随烘随用； 2．焊件组装 1）焊件对接要平齐，角焊缝连接的焊件应尽可能贴紧，除工艺特殊要求外一般不留间隙。焊件组装局部间隙不超过5mm，累计长度不大于焊缝全长的15%时允许作堆焊处理，堆焊要求为： a）堆焊时严禁填充异物；
b）堆焊后修磨平整达到规定尺寸并保持原坡口形状； c）根据堆焊长度和间隙大小，对堆焊部位的焊缝酌情进行探伤检验。 2）定位焊 a）定位焊的质量要求及工艺措施应与正式焊缝相同； b）一、二类焊缝定位焊应由持有效合格证书的焊工承担； c）定位焊应有一定的强度，但其厚度一般不应超过正式焊缝的1/2，通常为4～6mm，长度为 60mm，间距为100～400mm为宜； d）定位焊的引弧、熄弧均应在坡口内进行，定位焊后的裂纹、气孔、夹渣等缺陷均应清除。 3．焊接形式及工艺规范参数见焊接工艺卡 4．操作技术 1）多层多道焊接宜连续施焊，焊道之间应均匀搭接，交接处不应形成凹槽、咬边或凸鼓等缺陷，层间接头应错开30mm以上，收弧时必须填满弧坑； 2）手工电弧焊焊缝长度大于1000mm时宜采用分段退位焊法施焊，角焊缝转角处应连续绕角施焊，起落弧点距焊缝端部宜大于10mm； 3）压力钢管焊接焊工布置和焊接顺序：安排4～6名焊工分段退步焊接，岔管焊接顺序：管节纵缝—管节环缝—月牙板对接焊缝—月牙板与管壳对接焊缝 4）焊接完毕后，作业人员应进行焊缝外观检查，清理焊缝及其两侧的熔渣及飞溅，焊件表面被电弧，碳弧气刨
第三章水电站压力管道 第三章水电站压力管道 要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和步骤。 第一节压力管道的功用和类型 一、功用及特点 (一)功用 压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。 (二)特点 (1) 坡度陡 (2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力) (3) 靠近厂房。严重威胁厂房的安全。 压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。 当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) N g H 当N g相同时，H愈大，HD愈大。目前最大达5000m2。 目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。 二、分类 按布置方式分按材料分 明管：暴露在空气中(无压引水式电站) 钢管(大中型水电站) 钢筋混凝土管(小型电站) 地下埋管（隧洞埋管)：埋入岩体。(有压引水电站) 不衬砌、锚喷或混凝土衬砌、 钢衬混凝土衬砌，聚酯材料管 混凝土坝身埋管：依附于坝身(混凝土重力坝及重力拱坝)，包括：坝内管道、坝上游面管、坝下游面管 钢筋混凝土结构、钢衬钢筋混凝土结构
第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定 一、供水方式 1．单元供水：一管一机。不设下阀门。 优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管 缺点：造价高 适用：(1)单机流量大、长度短的地下埋管或明管；(2)混凝土坝内 管道和明管道 2．联合供水：一根主管，向多台机组供水。设下阀门。 优点：造价低 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差 适用：、(1)机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管3．分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。设下阀门。 适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。地下 单元供水联合供水分组供水 埋管和明管 二、明管布置 管道与主厂房的关系： 1．正向引近：低水头电站。水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通方便。钢管发生事故时直接危机厂房安全。 2．纵向引近：高、中水头电站。避免水流直冲厂房。 3．斜向引近：分组供水和联合供水。
第一章总则 第二章布置 第三章材料 第四章水力计算 第五章结构分析 第六章岔管 第七章构造要求 第八章水压试验 第九章原型观测和检查维修 附录(一) 明管结构分析方法 附录(二) 地下埋管结构分析方法 附录(三) 坝内埋管结构分析方法 附录(四) 岔管结构分析方法 附录(五) 钢管防腐蚀措施 附录(六) 规范用词说明 参考附录(七) 打印 刷新 水电站压力钢管设计规范（试行） SD144—85 中华人民共和国水利电力部 关于颁发《SD144—85水电站压力 钢管设计规范（试行）》 (85)水电水规字第32号 根据国家计委关于编制设计规范的要求，我部委托部昆明勘测设计院会同有关设计、科研和高等院校等十一个单位编制了《SD144—85水电站压力钢管设计规范》。 在编制过程中得到了各有关单位的积极支持，进行了广泛的调查研究和征求意见，并吸收了有关科研成果。现颁发《SD144—85水电站压力钢管设计规范(试行)》。于一九八五年十月实施。 各单位在试行中，如有意见，请随时告知部水利水电建设总局和昆明勘测设计院。 一九八五年四月二十九日 本规范主要编写人员 编写内容单位主要编写人员 水电部昆明勘测设计院诸葛睿鉴、金章瑄、黄伟 通用部分、明管、地下埋管 及 汇编全文坝内埋管水电部西北勘测设计院袁培义 水电部北京勘测设计院潘玉华、邱彬如 三梁岔、球岔及汇编岔管部 水电部华东勘测设计院巫必灵、吕谷生 分
月牙岔及无梁岔浙江大学力学系洪嘉智、钟秉章 贴边岔及明管振动同济大学数学力学系徐次达 强度理论和埋管抗外华东水利学院河川系刘启钊 压稳定分析 水力计算及地下埋管清华大学水利系谷兆琪 结构分析 构造要求水电部第十四工程局安装处张树森 防腐蚀措施江苏省三河闸管理处王宁强 伸缩节结构分析长江流域规划办公室刘奕光 第一章总则 第1.0.1条本规范适用于： 一、水电站1、2、3级压力钢管(引水发电钢管)的设计。4、5级压力钢管设计可参照使用。 钢管级别划分应按水利电力部：《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)(SDJ12—78试行)执行。 二、参数不大于表1.0.1的压力钢管。 参数超过表1.0.1的钢管，可参照使用，并作必要的补充研究。 第1.0.2条水电站压力钢管的结构型式可分为(见图1.0.2)： 明管：暴露在空气中； 地下埋管：埋入岩体中，钢管与岩壁之间填筑混凝土或水泥砂浆； 坝内埋管：埋设在坝体混凝土中； 其他：坝后背管、回填管(在地面挖沟，安装钢管后回填土)等。 本规范仅对明管、地下埋管及混凝土重力坝坝内埋管作出规定，其他型式可参照有关条文执行。
目录 第一章工程概况 (1) 一、流域概况 (1) 二、水文及气象 (1) （一）气象概况 (1) （二）水文特性 (1) 三、压力前池基本地质条件及评价 (4) （一）基本地质条件 (4) （二）前池工程地质评价 (4) 四、地震 (4) 五、工程总体布置 (4) 第二章压力钢管设计 (5) 一、工程的级别确定 (5) 二、压力管道的经济直径 (5) 三、压力钢管的布置 (5) 四、管壁厚度的确定 (6) 五、镇墩的稳定分析 (7) （一）计算条件 (8) （二）运行条件下作用在镇墩上的基本荷载 (9) （三）检修条件下的基本荷载 (11) （四）校核条件下（水压试验情况）作用在镇墩上的基本荷载 (12) （五）运行条件下荷载组合后的水平、垂直分力 (14) （六）检修条件下荷载组合后的水平、垂直分力 (16) （七）校核条件下荷载组合后的水平、垂直分力 (17) （八）镇墩尺寸的拟定 (19) 六、支墩的稳定分析 (22) （一）计算条件 (22) （二）荷载计算 (22) （三）、抗滑、抗倾覆稳定及地基承载能力校核 (23) 七、管身应力分析 (25) （一）抗外压稳定核算 (25) （二）钢管受力计算 (25) （三）轴向力计算 (26) （四）管壁应力计算 (26) 八、管道附件 (38) 九、管道工程量 (38) 一、钢材工程量 (38) 二、土石方工程量计算 (38) 参考文献 (39) 致谢............................................. 错误！未定义书签。
第一章工程概况 一、流域概况 隔界河为怒江右岸支流，流域位于东经98°42′～98°51′50″、北纬26°19′14″～26°24′之间。行政区划属云南省怒江州沪水县称杆乡。电站取水口以上径流面积为64.02km2，多年平均流量2.51m3/s。 拟建的隔界河一级水电站位于高山峡谷区，除其下游建有隔界河二级水电站（目前二级水电站主体工程已基本完工）以及规划有泸水电站外，无其它水利设施。电站所在下游无重大防洪对象，故不承担下游的防洪任务。 二、水文及气象 （一）气象概况 隔界河流域位于高黎贡山东麓，沪水县城以北，为低纬度北亚热带与北温带过渡带气候，夏季炎热，冬季偏暖湿润，四季分明，无霜期长。区域内最高气温41.70C，最低气温－2.80C，多年平均气温17.00C。多年平均日照1100h，多年平均蒸发量1018 mm，最大风速12.0m/s，本流域西北部和西部处于多雨区及较多雨区，东北部处于较少雨区，流域降水量从上游至下游呈递减的趋势。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号坝多年平均降水为2223.4mm，2号坝多年平均降水为1937.1mm。多年平均气温为7℃左右，极端最高气温为25℃左右，极端最低气温为-10 ℃左右。 （二）水文特性 1.径流 对推求出的隔界河1、2号坝址1960年6月至1999年5月径流采用P—III型频率曲线适线，频率分析的统计参数为：均值1号坝为2.60m3／s；2号坝为0.23 m3／s，Cv=0.23，Cs=2Cv[5]，隔界河电站坝址多年平均流量成果见表1-1。 1
锦房一级电站 压力钢管安装施工方案 1工程概述 1.1工程概况 本合同设有6条压力管道，管道平行布置。压力钢管布置在压力管道的上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段、渐变段和连接段，由直管、弯管、锥管、连接段及其部件组成，连接段出口与蜗壳相接。上平洞和60 °斜井的钢管内径（|）9.0m，渐变管段长14m ,钢管内径由49.0m变为§ 7.0m。本标6条压力钢管总制作安装工程量约 17619.4t，钢管内径有D=9m 和D=7m，材质有16MnR 和600MPa 高强钢，壁厚3 =24?62mm，其中16MnR低合金钢壁厚3 =24?36mm , 600MPa 高强钢壁厚5=36?62mm。附件主要包括阻水环、加劲环。 根据现场的运输条件，拟定：上平段和斜井段压力钢管单节制造长度为 3.0m ,单节出厂，最大体形尺寸为§ 9648 X3000mm ,最大起吊运输重量为 30t;下平段制造长度为3.0m单节出厂，最大体形尺寸为§9596 X3000mm，最 大起吊运输重量约为36t。 6条引水洞压力钢管设计制作安装总重量为17619.4t （比投标文 件工程量17163t增加456.4t ） , 6条压力钢管轴线总长度为1732.146m。 1.2编制依据 本措施主要编制依据为相关设计图纸、相应的施工规范和验收规范，主要编制依据如下：
5017-2007） 2、〈〈四川省锦屏一级水电站压力钢管制造及安装技术要求》设计通知（总640号） 3、〈〈引水发电系统土建及金属结构安装工程招标文件（C401 ）? 及投标文件。 4、〈〈压力管道钢衬段管 【CD66-SG-435-1（17,21,25,29,33,37丫 节图 (1/4 ) ? 5、〈〈压力管道钢衬段管 【CD66-SG-435-1（18,22,26,30,34,38丫 节图 (2/4 ) ? 6、〈〈压力管道钢衬段管 【CD66-SG-435-1（19,23,27,31,35,39丫 7、〈〈压力管道钢衬段管 【CD66-SG-435-1（20,24,28,32,36,40丫2钢管运输 2.1钢管运输路线节图(3/4 ) ?节图(4/4 ) ? 下平段钢管运输路线： 从右岸大坪营地北沟（钢管1#拼装厂）出发r 3#公路^5#公路的1#隧洞t 1#公路的1#隧洞r进厂交通洞r地下厂房安装间r各引水支洞r钢管安装位置； 下弯段、斜井段、上弯段、上平段钢管运输路线： 从进水口1777平台（钢管2#拼装厂）出发r 1#施工支洞r钢管翻身场^3#引水洞^1#-1施工支洞与的3#引水洞交叉（钢管吊转）处r 1#-1施工支洞与各引水支洞处的钢管吊转处r各引水洞r钢管安 1、〈〈水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》(DL/T