旧寨倒虹吸计算书
一、基本资料
设计流量：2.35 m3/s
加大流量：2.94 m3/s
进口渠底高程：1488.137m
进口渠宽：2.0m
进口渠道设计水深:1.31m
加大流量水深：1.56m
出口渠底高程：1487.220m
进口渠道设计水深:1.43m
加大流量水深：1.70m
进出口渠道形式：矩形
进口管中心高程：1487.385m
出口管中心高程：1486.69m
管径DN：1.6m
二、设计采用的主要技术规范及书籍
1、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288—99；
2、《水电站压力钢管设计规范》SL284—2003
3、《混凝土结构设计规范》SL/T191—96；
4、《水工建筑物抗震设计规范》DL5073—1997；
5、《小型水电站机电设计手册-金属结构》；。
6、《水力计算手册》
7、《倒虹吸管》
三、进口段
1、渐变段尺寸确定
L=C(B1-B2)
或L=C1h；
C取1.5～2.5；
C1取3～5：
h上游渠道水深；
经计算取L=4m；
2、进口沉沙池尺寸确定
(1) 拟定池内水深H;
H=h+T
T=（1/3～1/4）h；
T为进口渠底至沉沙池底的高差；取0.8m；
(2) 沉沙池宽B
B=Q/(Hv)；
v池内平均流速0.25～0.5m/s；
经计算取B=3.5m；
(3) 沉沙池长L’
L’≥（4~5）h
经计算取L =8m；
(4) 通气孔
通气孔最小断面面积按下式计算：
P
C KQ A △1265
；
A 为通气管最小断面面积m 2；Q 为通气管进风量，近似取钢管内流量，m 3/s ；C 为通气管流量系数；如采用通气阀，C 取0.5；无阀的通气管，C 取0.7；P △为钢管内外允许压力差，其值不大于0.1N/mm 2；K 为安全系数，采用K=2.8。
经计算A=0.0294 m 2；计算管内径为0.194m ，采用D273(δ=6mm)的螺旋钢管。 四、出口段
倒虹吸管出口消力池，池长L 及池深T ，按经验公式： L=(3~4)h T ≥0.5D 0+δ+0.3
经计算取L =6m ，T=1.2m 。 五、管身段
本倒虹吸管采用Q235B 板钢管，经初步布置和拟定后量得钢管长约410m 。根据地形在全线设4座镇墩，初定钢管内径DN1600mm ，壁厚δ为14和16mm 。下面分别对倒虹吸进行水力计算、钢管和镇墩结构计算： （一） 水力计算
倒虹吸的过水能力及总水头损失按《灌溉与排水工程设计规范》附录N 所列公式计算：
1、倒虹吸的过水能力按下式计算
Q=μωgZ 2
D L /1λμ+∑=
ζ
λ=
2
8C g C=R n
1
1/6
式中：Q －倒虹吸设计流量（m 3/s ）； μ－流量系数；=0.383
ω－倒虹吸过水断面面积；=2.01 g －重力加速度（m/s 2）
Z －上、下游水位差（m ）；0.777m
∑ζ－局部水头损失系数的总和，包括进、出口拦污栅、闸门槽、伸缩节、进人孔、旁通管、转弯段、渐变段等损失系数； ξ闸
=0.2，ξ进口
=0.5，ξ
拦栅
=0.5，ξ
出口
=1，
ξ
弯头
=αξ
90，ξ90=0.36
1#镇墩弯头为14°59′，α=0.32，ξ弯头1
=0.32*0.36=0.115 2#镇墩弯头为37°47′，α=0.63，ξ弯头2
=0.63*0.36=0.227
3#镇墩弯头为44°4′，α=0.69，ξ弯头3
=0.69*0.36=0.248
4#镇墩弯头为11°，α=0.25，ξ弯头4
=0.25*0.36=0.09
∑ξ
弯头
=0.68
∑ζ=2.88
λ－能量损失系数；=0.015338 L －倒虹吸总长度（m ）；410 D －管内直径（m ）；1.6m
C －谢才系数；=71.53 n －糙率；取0.012
经计算Q=3.0 m 3/s 大于加大流量2.94 m 3/s ；所以选择钢管内径为1.6m 是合适的。
2、倒虹吸总水头损失按下式计算 hw=（∑ξ+λL/D ）V 2/2g
v 管道流速设计时为1.17m/s ，加大流量时为1.46 m/s 。
所以设计时hw=0.48m 加大时hw=0.74m 。 （二） 钢管结构计算
管壁应力计算，根据《水电站压力钢管设计规范SL281－2003》规定，采用第四强度理论计算，其计算公式为：
[]σ?τσσσσσ≤+-+=yz y Z y Z 222
13 []σ?χτσσσσσχχ≤+-+=z Z Z 22223 []σ?χτσσσσσχχ≤+-+=y y y 22233
式中：σ1、σ2、σ3－表示任意点作用有三个主应力；
σz －环向正应力； σx －轴向正应力； σy －径向正应力；
τ
yz 、τxz 、τxy －剪应力；
?－焊缝系数，取?=0.9；
[σ]－相应计算情况的允许应力；
不同钢材、板厚，相应计算情况的允许应力见下表
表1：允许应力表
由于本工程采用了鞍形支墩，设置支承环和刚性环，所以选择以下断面核算应力：
断面1：支墩间跨中断面；
断面2：加劲环的断面；
断面3：支承环的断面；
钢管按满水、温升设计，作用在钢管上的主要力有：
1）内水压力；
2）管重和水重在法向上分力；
3）各种轴向力
①水管自重的轴向分力；
②温升时管壁沿支墩面的磨擦力；
③温升时伸缩节内填料的磨擦力；
其余各力均较小，忽略不计。
以1#至2#镇墩之间的钢管为例说明其计算过程，计算简图如图一：
①基本数据
2#镇墩中心至上游伸缩节接头距离L′=57m；
2#镇墩中心至下游伸缩节接头距离L″=15m；
2#镇墩中心处钢管最大静水头H0=107.7m；支墩间距L=5.4m；
管轴与水平线夹角 =37°47′;
图一
1、管壁厚度拟定
管径D=1.6m ，钢管采用Q 235B 钢板焊接而成，基本荷载[σ]=129Mpa ，考虑局部应力的基本荷载[σ]=158Mpa 。
本倒虹吸水压试验压力按正常情况最高内水工作压力的1.25倍计算，所以最大设计水头H 设=1.25*107.7=134.6m 。
初估管壁厚度采用降低允许应力至75%,
]
[75.020
σδ?=
HD
=11.12mm
选用管壁计算厚度选δ=12mm ，考虑2mm 的防锈厚度，管壁的结构厚度取δ=14mm 。
2、管壁弹性稳定计算 计算壁厚δ=12mm<
130D =130
1600
=12.3mm ，需设置加劲环。 3、加劲环断面及间距计算 a 、加劲环对管壁影响范围:
t=0.78（r c *δ）0.5=0.78（0.806*0.012）0.5=0.077m ； 本倒虹吸选择角钢L63×63×6作为加劲环； b 、加劲环有效断面面积为： F R = 728.8+77*2*12+63*12 =3332.8mm 2
c 、加劲环有效断面重心轴距管中心距R ： R=
12
63212778.728806
1221775.8298.728?+??+??+?=811.2mm
注：其中L63×63×6角钢的面积为728.8mm 2；重心在距离角钢外缘17.75mm 处；惯性矩为233820mm 4；
d 、加劲环有效断面惯性距：
J=233820+728.8*18.552+（1/12）*217*123+2604*0.82 =517516.5mm 4
e 、计算加劲环的间距：
L 劲=33KPR EJ =3
52.8111.025
.517516101.23?????=3053mm
加劲环间距为1.8m 。 4、管壁应力计算
断面1的计算
a 、径向内水压力产生的管壁径向压力
σy =-P
设
=1.32MPa
b 、径向内水压力产生的管壁环向应力
σZ1= (P
设
*D 0)/(2*δ)
=88 MPa
σZ2很小，忽略不计。
c 、法向力产生的管壁弯曲轴向应力
σx1=±
δ
π2
4D M
M=10
2
qL
此处q=（g 管+g
水
+ g
地震
）cos α，D=1.614m ，δ=14mm ，
L=5.4m ，考虑12%的附加重g 水
=19.71*1.12=22.1kN/m ，g
管
=5.46*1.12 =6.11kN/m ，g
地震
=0.2*2.5*0.25*（22.1+6.11）=3.52
kN/m ，cos α=cos37°47′=0.79
故M=92.52kN.M
σx1=±δ
π2
2
104D qL =±3.83MPa d 、轴向力产生的管壁轴向应力
σx2=
δ
πr 2A
∑ 水管自重产生的轴向力A 1： 考虑12%的附加重
A 1= g 管*L*sin α=5.46*57*0.613*1.12=213.7kN 伸缩接头处内水压力A 5： A 5=
4
π
（D 12-D 22）H
上伸设
2γ
=（3.14/4）*（1.628*1.628-1.6*1.6）*70*9.81*1.25 =61kN
温度升高伸缩接头边缝间的磨擦力A 6： A 6=πD 1bfH
上伸设
2γ
此处b 2约为0.1D 这里取0.2，μ2=0.3
故A 6=π31.62830.230.33686.731.25=263kN 温度升高管壁沿支墩面的摩擦力A 7： 考虑12%的附加重 A 7=f （g 水+g 管
）L ′cos α1此处f=0.5
=0.5*（19.71+5.46）*1.12*57*0.79
=634.7kN
∑A=213.7+61+263+634.7=1172.4kN 故σx2=-012
.0806.024
.1172??π=-19.3MPa
e 、应力校核：按温升情况计算。校核管顶应力时，σx
取负值（压应力），即
σx =-3.83-19.3= -23.13MPa
σ1=yz 223τσσσσ+-+y Z y Z
=0)32.1(88)32.1(8822+-?--+ =88.7Mpa ＜0.93129=116.1Mpa
σ2=xz 223τσσσσ+-+z x z x
=088)13.23(88)13.23(22+?--+- =101.56Mpa ＜0.93129=116.1Mpa
σ3=xy 2
23τσσσσ+-+y x y
x =0)32.1()13.23()32.1()13.23(22+-?---+- =22.5Mpa ＜0.93129=116.1Mpa
断面2（加劲环）的计算
计算简图如图2：
计算厚度12
图二
a 、径向内水压力产生的管壁环向应力
σZ2=（ P 设*r 0（1-β））/δ
F R ’=7.288+1.2*6.3=14.848cm 2
β=t
*2a ''δδ+-R R F F （管壁外缘断面与环计算断面比值）
=0.22
σZ2=68.64MPa （拉）
横断面上的正应力
σx3=±1.816β
δ
设2P 0D =±35.2 MPa （内缘受拉，外缘受压）
σx2=-19.3MPa （压，同断面1）
管壁外缘应力为：
σx =-35.2-19.3=-54.5（外缘受压）
横断面上剪压力很小可以省去。 径向应力：σ y =-P 设=-1.32MPa （压） 存在局部应力基本荷载[σ]=158Mpa 。
σ1=yz 2
23τσσσσ+-+y Z y Z
=69.3 MPa ＜0.93158=142.2Mpa
σ2=
xz 223τσσσσ+-+z x z x
=106.9<0.93158=142.2Mpa
σ3=xy 2
23τσσσσ+-+y x y
x =53.9MPa ＜0.93158=142.2Mpa
断面3（支承环）的计算
计算简图如图3：
支承环布置形式见支承环结构图，腹板肋板都采用δ=18mm 的钢板。其影响长度为0.077m 。
a 、 确定支承环的有效断面积： F R =200*18+82*18*2+314*12=10320mm 2
b 、 支承环有效断面重心轴距管中心距R ： R=
12
3142188220018806
123148531882290320018?+??+???+???+??=853.28mm
c 、 支承环有效断面绕横轴惯性距：
J R =（18?823?（1/12）+0.282?82?18）?2+200?183?（1/12）+18?200?502+314?123?（1/12）+12?314?472
=19120263.44mm 4
支承环重心轴至环外缘、管壁外缘和管壁内缘距离Z R1、和Z R2、Z R3，各为58.72mm 、41.28mm 和53.28mm 。
d 、 计算由于支承环约束引起的环旁管壁局部轴向应力
图三
σx3=±1.816β
δ
设2P 0
D =±101.5Mpa
β=t
*2a ''δδ+-R R F F = 103206552=0.635
（β管壁外缘断面与环计算断面比值）
将σx3与前面算得的σx1、σx2（用断面1算得的应力）相加，得支承环旁管壁总σx 值。见下表： 表2： 支承环旁管壁总σx 值表
e 、计算内水压作用下支承环及其旁管壁的环向应力
σZ 1=（ P 设*r 0（1-β））/δ=32.12 Mpa
f 、计算在M R 作用下支承环旁管壁内外缘环向应力 b 采用0.04R ，则M R 当θ=0°时， M R =-0.0085GR=-0.9KN.m L=5.4m ，
g 水
=19.71kN/m ，g
管
=5.56kN/m ，考虑附加重
0.12，g
地震
=0.2*1*0.25*（19.71+5.56）=1.26 kN/m ，
cos α=cos37°47′=0.79
G=（g 管+g 水+ g
地震
）*1.12*Lcos α
=26.53*5.4*0.79*1.12
=126.76KN
可得管壁外缘环向应力
σZ 2=-R
R R J Z M 2=1.95 Mpa
管壁内缘环向应力
σZ 2=-R
R R J Z M 3=2.51 Mpa
同理当θ=180°时
σZ 2=-1.95 Mpa 外缘 σZ 2=-2.51 Mpa 内缘
他与θ=0°时数值相同，但符号相反。 支承环有效面积腹板外缘环向应力 θ=0°时
σZ 2=-R
R R J Z M 1=2.29 Mpa
当θ=180°时
σZ 2=-2.29 Mpa
g 、 计算N R 作用下支承环旁管壁环向应力 当θ=0°时 N R =
)79.0r
(-R
G π=5.84kN 得环向应力
σZ 3=R
R F N =0.57 Mpa
当θ=180°时
σZ 3=-0.57 Mpa
把以上算得的σZ 1、σZ 2、σZ 3相加，得总σZ 见下表：
表3：总σZ值表
h、强度校核
因剪应力在θ=0°、180°处可忽略，求合成应力σ2值。从表1、表2中可以明显看出，在θ=0°、180°处，管壁外缘合成应力σ2值较大，起控制作用。计算结果如下：θ=0°处，管壁外缘
σ
2=
xz
2
23τ
σ
σ
σ
σ+
-
+
z
x
z
x
=64
.
34
97
.
116
64
.
34
97
.
1162
2）
（
）
（-
-
+
-
=137.6 MPa＜0.93158=142.2Mpa θ=180°处，管壁外缘
σ
2=
xz
2
23τ
σ
σ
σ
σ+
-
+
z
x
z
x
=6.
29
63
.
124
6.
29
63
.
1242
2）
（
）
（-
-
+
-
=141.8 MPa＜0.93158=142.2Mpa
支承环腹板外缘的合成环向拉应力在θ=90°处的支承点下边为最大，即θ=90°（下）处：
M R=0.01GR=0.01*126.76*0.85328=1.08kN.m
腹板外缘环向拉应力
σ
Z
2=
R R
R J Z
M
1
=
8
10
*191205872
.0*1080- =3.32Mpa N R =
4G =4
76.126 =31.69kN 得环向应力
σZ 3=R
R F N =
01032
.031690
=3.1Mpa
前边e 中以计算
σZ 1=32.12 Mpa
将以上三个环向拉应力叠加，得腹板腹板外缘环向拉应力为：
σZ =σZ 1+σZ 2+σZ 3=32.12+3.32+3.1
=38.54 MPa ＜0.93158=142.2Mpa
以上计算结果设计内水压力都是以2#镇墩中心处钢管设计内水压力来计算的比实际略大些，偏于安全。
5、钢管抗外压稳定计算
支承环同时起着加劲环的作用，现校核管壁、加劲环和支承环的抗外压是否稳定。
a 、 钢管光滑管部分 首先求出
l r =8.18
.0=0.444 δr =012.08.0=66.67 r
l
=2.25 n=2.74*(l
r )0.5（δr
）0.25
=5.19
取n=5、n=6计算中间段管壁稳定性：
）π
μ（）μ（δ）π）（（δ
2
22
222
3232
22222r n 11n 21n 112r n 11n r E Pcr l r E l +--+--++-= 式中μ=0.3，
当n=5时P cr =2.47MPa 当n=6时P cr =2.74MPa
取P cr 最小值，即n=5时，得P cr =2.47MPa>0.2 MPa ，固本钢管光滑管部分不会失稳。 b 、 加劲环管段
先按公式l J 3
R
R 3E Pcr1=
进行稳定计算得: 1800
*811.25.517516*10*1.2*3Pcr135
==0.34 MPa>0.2 MPa;
再按公式l
r F
P c r 2
R s δ=进行强度校核得 180
*80328
.33*235Pcr2==0.54 MPa>0.2 MPa;
计算结果表明加劲环稳定和强度都满足要求。 c 、 支承环段
按公式l
J 3R
R 3E Pcr1=
进行稳定计算得: 1800
*853.2844.19120263*10*1.2*3Pcr13
5==10.77MPa>0.2 MPa; 再按公式l
r F
P c r 2
R s δ=进行强度校核得 180
*802
.103*235Pcr2==1.68 MPa>0.2 MPa;
计算结果表明支承环稳定和强度都满足要求。
从以上的计算结果表明所选管壁厚度、支座间距、加劲环及支承环满足运行工况下温升条件的强度要求。
（三） 镇墩结构计算
根据工程的地质情况和镇墩所处位置的设计内水压力，选择1#和2#镇墩作为代表进行计算：
1、1#镇墩
1#镇墩中心至上游伸缩节接头距离L ′=44m ； 1#镇墩中心至下游伸缩节接头距离L ″=57m ； 1#镇墩中心处钢管工作水头H g =36.22m ； 1#镇墩上游伸缩接头处工作水头H 上伸设
=20m ； 1#镇墩下游伸缩接头处设计水头H
上伸设
=71m ；
1#镇墩上游管段倾角α1=22°47′； 1#镇墩下游管段倾角α2=37°47′； 1#镇墩上游管段管壁厚δ上
=14mm ； 1#镇墩上游管段管壁厚δ
下
=14mm ；
镇墩材料采用c15钢筋砼，容重24kN/m 3，镇墩地基为粉砂质板岩，砼与地基的磨擦系数f=035，地基承载力[σ]=0.35～0.8Mpa 。
如图4：
1:100
1:100
图四
1)运行条件下作用在镇墩上的基本荷载
a、钢管自重的轴向分力A1
上游侧A1′=g管Lsinα1
此处D=1.6m，g管=π（D+δ）3δ3r钢=5.46kN/m
计入附加增重12%，
故A1′=5.463443sin22°47′3112%=104.2 kN
下游侧A1″=g管Lsinα2
=5.463573sin37°47′3112%=213.7 kN
b、镇墩上、下游内水压力A3
上游端A3′=πr2* r水H=3.14*0.8*0.8*9.81*35.2
=693.94 kN
下游端A3″=πr2* r水H=3.14*0.8*0.8*9.81*37.8
=745.2 kN
c、伸缩节管端水压力A5
上游伸缩节A5′=（π/4）*（D12-D22）r水H上伸设=
=（3.14/4）*（1.6282-1.62）9.81*20
=13.92 kN
下游伸缩节A5″=（π/4）*（D12-D22）r水H下伸设=
=（3.14/4）*（1.6282-1.62）9.81*71
=49.42 kN
d、温度变化时，伸缩节止水盘根对管壁摩擦力A6，考虑在进行水压试验时不应产生漏水现象，盘根压缩力取为计算水压力的1.25倍。
上游伸缩节A6′=1.25πD1b2μ2r水H上伸设
=3.14*1.628*0.3*0.2*9.81*20*1.25
第四章静水压力计算 一、是非题 1O重合。 2、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 3、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 4、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50kPa。 5、水深相同的静止水面一定是等压面。 6、静水压强的大小与受压面的方位无关。 7、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 二、选择题 1、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强 （1）数值相等 （2）数值不等 （3）水平方向数值相等 （4）铅直方向数值最大 m，则该点的相对压强为 2、液体中某点的绝对压强为100kN/2 m （1）1kN/2 m （2）2kN/2 m （3）5kN/2 m （4）10kN/2 m，则该点的相对压强为 3、液体中某点的绝对压强为108kN/2 m （1）1kN/2 m （2）2kN/2 m （3）8kN/2 m （4）10kN/2 4、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）数值相等 （2）数值不等 （3）仅水平方向数值相等 5、在平衡液体中，质量力与等压面 （1）重合 （2）平行 （3）正交 6、图示容器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1 ，则A、B 两测压管中的液面必为 （1）B 管高于A 管 （2）A 管高于B 管 （3）AB 两管同高。
7、盛水容器a 和b 的测压管水面位置如图(a)、(b) 所示，其底部压强分别为pa和pb。若两容器内水深相等，则pa和pb的关系为 （1）pa>pb （2）pa< pb （3）pa=pb （4）无法确定 8 （1）牛顿 （2）千帕 （3）水柱高 （4）工程大气压 三、问答题 1、什么是相对压强和绝对压强？ 2、在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说法是正确的？ 3、压力中心D和受压平面形心C的位置之间有什么关系？什么情况下D点与C点重合？ 4、图示为几个不同形状的盛水容器，它们的底面积AB、水深h均相等。试说明： （1）各容器底面所受的静水总压力是否相等？ （2）每个容器底面的静水总压力与地面对容器的反力是否相等？并说明理由（容器的重量不计）。 四、绘图题 1、绘出图中注有字母的各挡水面上的静水压强分布。
船舶静水力计算设计书 船舶静水力计算设计书 班级： 姓名： 成绩： 完成日期： 同组名单： 一．船舶静水力计算 1.船型简介(船名、线形特点、其他) 2.程序简要说明(开发单位、近似计算方法、程序语言、使用情况及可信度、其他) 3.列表计算指定纵倾(首、尾吃水)情况下，排水量△，浮心Xb，Zb。并在此基础上(按组)绘制费尔索夫曲线、v i-x i曲线和纵向下水曲线。 （1）绘制费尔索夫曲线的步骤 1) 在邦戎曲线上选取若干尾吃水d Ai，和若干首吃水d Fi。构成一族倾斜水线面。 2) 计算每根倾斜水线下的排水体积▽i 及浮心的坐标x Bi。并以首吃水为横坐标，以尾吃水为参数，绘制▽及x B 的辅助曲线图。 3) 读出排水体积▽(20)和浮心纵坐标 X B (0.0)等值线与各首吃水交点对应的尾吃水 4) 在费尔索夫曲线上绘制上述各等值线。
（2）计算vi–xi曲线。 1) 绘制极限破舱水线 在邦戎曲线上绘出核算水线和安全限界线，并在安全限界线的最低点处画水平的极限破舱水线PP，然后在首尾垂线向下取Z≈1.6D-1.5d，并将其3~4等分，过各分点做限界线的切线，得到一组极限破舱水线。 2) 计算各极限破舱水线下体积▽i 及对舯的体积静矩Mi用邦戎曲线分别计算▽, M, ▽i, M i，并用下式计算 vi = ▽i - ▽ xi = (Mi - M) / vi 将结果绘成vi–xi 曲线。
（3）下水曲线计算 1）尾浮前用邦戎曲线计算船舶浮力和浮心。以滑程X为参数，根据龙骨坡度β确定倾斜水线。尾浮以后船体浮力和浮心的计算： 2）尾浮后以滑程X为参数，按龙骨坡度β确定最高倾斜水线。适当选择几个低尾吃水，分别计算船体排水体积和浮心，做辅助图，用浮力对前支架力矩等于重力对前支架力矩确定实际尾吃水和浮力。 二．稳性校核 1．概述(船名、船舶类型，依据规范，航区) 2．船舶主尺度：Loa,Lpp,Lw,B,D,d,f(梁拱),Pe(功率),V(航速),W(货船载重量),Ab(舭龙骨),其他3．稳性计算书使用说明 经校核本船虽满足稳性要求, 但船长应根据装载、天气、水流等情况谨慎驾驶，确保船舶航运安全。 4．各种核算状态稳性总表 序号项目符号及公式单位满载出港满载到港空载出港空载到港 1 载货量 2 平均吃水 3 排水量 4 全船重心高 5 初稳性高 6 修正后初稳性高 7 规范要求初稳性高 8 舱室进水角 9 30度静稳性臂L30 10 规范要求静稳性臂L30’ 11 最大静倾角
旧寨倒虹吸计算书 一、基本资料 设计流量：2.35 m3/s 加大流量：2.94 m3/s 进口渠底高程：1488.137m 进口渠宽：2.0m 进口渠道设计水深:1.31m 加大流量水深：1.56m 出口渠底高程：1487.220m 进口渠道设计水深:1.43m 加大流量水深：1.70m 进出口渠道形式：矩形 进口管中心高程：1487.385m 出口管中心高程：1486.69m 管径DN：1.6m 二、设计采用的主要技术规范及书籍 1、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288—99； 2、《水电站压力钢管设计规范》SL284—2003 3、《混凝土结构设计规范》SL/T191—96； 4、《水工建筑物抗震设计规范》DL5073—1997； 5、《小型水电站机电设计手册-金属结构》；。 6、《水力计算手册》
7、《倒虹吸管》 三、进口段 1、渐变段尺寸确定 L=C(B1-B2) 或L=C1h； C取1.5～2.5； C1取3～5： h上游渠道水深； 经计算取L=4m； 2、进口沉沙池尺寸确定 (1) 拟定池内水深H; H=h+T T=（1/3～1/4）h； T为进口渠底至沉沙池底的高差；取0.8m； (2) 沉沙池宽B B=Q/(Hv)； v池内平均流速0.25～0.5m/s； 经计算取B=3.5m； (3) 沉沙池长L’ L’≥（4~5）h 经计算取L =8m； (4) 通气孔
通气孔最小断面面积按下式计算： P C KQ A △1265 ； A 为通气管最小断面面积m 2；Q 为通气管进风量，近似取钢管内流量，m 3/s ；C 为通气管流量系数；如采用通气阀，C 取0.5；无阀的通气管，C 取0.7；P △为钢管内外允许压力差，其值不大于0.1N/mm 2；K 为安全系数，采用K=2.8。 经计算A=0.0294 m 2；计算管内径为0.194m ，采用D273(δ=6mm)的螺旋钢管。 四、出口段 倒虹吸管出口消力池，池长L 及池深T ，按经验公式： L=(3~4)h T ≥0.5D 0+δ+0.3 经计算取L =6m ，T=1.2m 。 五、管身段 本倒虹吸管采用Q235B 板钢管，经初步布置和拟定后量得钢管长约410m 。根据地形在全线设4座镇墩，初定钢管内径DN1600mm ，壁厚δ为14和16mm 。下面分别对倒虹吸进行水力计算、钢管和镇墩结构计算： （一） 水力计算 倒虹吸的过水能力及总水头损失按《灌溉与排水工程设计规范》附录N 所列公式计算： 1、倒虹吸的过水能力按下式计算
虹吸雨水的优势与技术规定 “雨虹（rainbow）”虹吸雨水排水系统是利用重力作用，在管道内产生局部真空从而产生虹吸现象。利用虹吸作用，排水系统可以在不需要任何坡度的情况下快速彻底排清屋面积水，广泛适用于任何材质和形状的屋面。 “雨虹（rainbow）”虹吸雨水排水系统是利用重力作用，在管道内产生局部真空从而产生虹吸现象。利用虹吸作用，排水系统可以在不需要任何坡度的情况下快速彻底排清屋面积水，广泛适用于任何材质和形状的屋面。 虹吸雨水系统的七大绝对优势 1、雨水斗在屋面上布点灵活，更能适应现代建筑的艺术造型，很容易满足不规则屋面的雨水排放。 2、单斗大排量，屋面开孔少，减少屋面漏水几率，减轻屋面防水压力。 3、落水管的数量和直径小，满足了现代建筑的美观要求以及大型标志性建筑，各种大跨度屋面及高层建筑群楼的雨水排放。
4、系统安全性高，管道走向可以根据需要设置，在不影响建筑功能及使用空间的同时满足现代大型购物广场，超市，厂房，仓库及各种网架结构金属屋面的雨水排放。 5、在设计流量下，系统中满管流无空气漩涡，排水高效且噪音小，更能完美配合现代影院，剧场，会展中心，旧点图书馆，学校医院的声学要求。 6、管路设计同时满足正负要求，能保证通过高层，超高层建筑全程管路满水试验检验验收，且能避免负压失控确保系统正常运行。 7、由于管路直径小，总长度和系统安装简便所带来的管道成本和安装费用减少，管道安装无特殊要求，使虹吸雨水排水系统得到众多的业主和施工单位青睐。 对于虹吸雨水设计时的技术规定，则按照下列标准执行。 虹吸雨水排水系统必须选用转用虹吸雨水斗，一个计算汇水面积内，宜放置不少于两个虹吸雨水斗，屋面汇水最低处至少应放置一个虹吸雨水斗；虹吸雨水斗的距离不宜大于20m；无天沟的平屋面宜采用YG50型虹吸雨水斗，同一悬吊管上接入的雨水斗应采用同一规格，其进水口应在同一水平面上；虹吸雨水排水系统的悬吊管设计流速不宜小于1m/s，设计流速不宜小于2.2/s，不宜大于10m/s，悬吊管计算负压值不大于80kpa。 同一系统不同支路的节点压差不应大于10kpa；排水管道总水头损失与流出水头之和不得大于雨水系统进、出口的几何高差；虹吸雨水排水系统接入市政重力流系统之前应放大管径，起流速不宜大于2.0m/s,否则需设置消能设施；凡设计虹吸雨水排水工程的建筑屋面均应设置溢流口（外檐沟除外），溢流堰，溢流管系等溢流设施。溢流排水设施不得危害建筑设施。在雨季前后，应及时清理屋面及虹吸雨水斗导流罩上的杂物。
倒虹吸管设计计算 一、倒虹吸管总体布置（根据地形和当地需水量情况确定） 1.布置原则；13P 2.布置型式；{地面式（露天或浅埋式）、架空式} 3.管路布置；（斜管式和竖井式） 4.进口段布置；{渐变段、拦污栅、节制闸、连接段﹙进水口、通汽孔﹚、沉沙、冲沙及泄水设施} 5.出口段布置；（设消力池） 二、倒虹吸管的构造 1.管身构造；（钢筋混泥土管、钢管、铸铁管） 2.支承结构；（管座、镇墩、支墩） 三、倒虹吸管的水力计算 1.管道断面尺寸的确定； ①灌溉面积的确定：（根据土地利用参加够调整表查出整理后土地的灌溉面积。） ②补水量的计算： 项目区水田和旱地需水量除去项目区降雨量即为需补给水量。项目区分为水田和旱地，主要农作物为水稻、玉米、油菜，各种农作物所在区需水量不同。根据贵州省《灌溉用水定额》编制分区图：项目区属Ⅰ区，灌溉定额根据贵州省灌溉用水定额编制Ⅰ区水稻净定额为2703m/亩，毛灌溉定额为6443m/亩。
需水量公式 W M A n =??毛需 W 需—— 农业生产总需水量，3 m ； M 毛—— 综合毛灌溉定额，3m ； A —— 灌溉面积，亩； n —— 农作物复种指数，采用综合灌溉定额时，已经考虑了复种指数，可不再计入。 M M η = 净 毛 M 净—— 作物净灌溉定额，3m /亩； η—— 灌溉水利用系数。Ⅰ区渠系水利系数为 0.465； 田间水利用系数为0.95，故灌溉水利用系数为0.465×0.95 得0.44。 ③.流量计算 根据当地全年水田需水量表、旱地需水量表和全年降雨量表查出全年需水量和降雨量的最大值和最小值，计算出最大补水量和最小补水量，以推出其流量。 ④．确定尺寸； o D （圆管） o D —— 管道内径，m;
5.1重力坝剖面设计及原则 5.1.1剖面尺寸的确定 重力坝坝顶高程1152.00m，坝高H=40.00m。为了适应运用和施工的需要，坝顶必须要有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取坝高的8%～10%，且不小于2m。若有交通要求或有移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。综合考虑以上因素，坝顶宽度m B10 。 考虑坝体利用部分水中增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡坡率n=0～0.2，下游边坡坡率m=0～0.8。故上游边坡坡率初步拟定为0.2，下游边坡坡率初步拟定为0.8。上游折坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄洪孔等建筑物的进口高程来定，一般折坡点在坝高的1/3～2/3附近，故初拟上游折坡点高程为1138.20m。下游折坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面计算得到（最常用的是其基本剖面的顶点位于校核洪水位处），故初拟下游折坡点高程为1148.50m。 5.1.2剖面设计原则 重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生压应力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。 非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。 遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得到一个经济的剖面。 5.2重力坝挡水坝段荷载计算 5.2.1基本原理与荷载组合 重力坝的荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、泥沙压力、浪压力、动水压力、冰压力、地震荷载等。本次设计取单位长度的坝段进行计算。相关荷载组合见表4.5。 表4.5 荷载组合表 组合情况相关 工况 自 重 静水 压力 扬压 力 泥沙 压力 浪压 力 冰压 力 地震 荷载 动水 压力 土压 力 基本正常√√√√√√
虹吸系统组成和材质 虹吸系统由虹吸试雨水斗、尾管、连接管、悬吊管、立管、埋地管、检查口和固定及悬吊系统组成。 虹吸试雨水斗： 雨水斗一般由反旋涡顶盖、格栅片、底座和底座支管组成。额定流量分12L/s、 25L/s、40L/s、60L/s和72L/s等，最常用的为25L/s和40L/s两种额定流量的雨水斗。 虹吸试雨水斗材质可采用铸铁、铝合金、不锈钢、高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）等。 管材和管件： 用于虹吸式屋面雨水排水系统的管道，应采用铁管、钢管（镀锌钢管、涂塑钢管）、不锈钢管和高密度聚乙烯（HDPE）管等材料。用于同一系统的管材和管件以及与虹吸式雨水斗的连接管，宜采用相同的材质。这些管材除承受正压外，还应能承受负压。 固定件： 管道安装时应设置固定件。固定件必须能承受满流管道的重量和高速水流所产生的作用力。对高密度聚乙烯（HDPE）管道必须采用二次悬吊系统固定。）系统布置 根据所计算的有关数据，确定雨水斗的数目和分布位置，在图纸上绘制雨水斗位置和管道系统的布置设计，除了在建筑平面图纸上布置雨水斗和管道，还要进行系统的设计。 系统设计应符合有关规范规定并具备以下要求： 1、当连接有多个虹吸式雨水斗时，雨水斗宜与雨水立管做对称布置，以减少管道用量；雨水斗的排水连接管应连接在悬吊横管上，不得直接接在雨水立管的顶部。 2、虹吸式雨水斗应设置在每个汇水区域屋面的最低点或天沟内的最低点。 3、每个汇水区域的雨水斗数目不宜少于2个。 4、2个雨水斗之间的间隔不宜大于20m。 5、设置在裙房屋面上的雨水斗距裙房与塔楼交界处的间隔不应小于1m，且不大于10m。
6、对于汇水面条中大于5000m2的大型屋面，宜设置不少于2组独立的虹吸排水系统。在进行初步的图纸设计时应与设计院相关的设计职员沟通、协调以免与其他专业产 生冲突。 需要留意的是，管道布置根据不同的工程有不同的要求，可能在柱边，也可能有固 定的管道井，严格按要求来布置的。立管位置宜布置在间隔雨水井较近的位置，这 样可以减少埋地管道的长度和相应的施工量。 在虹吸屋面雨水排放系统中，高密度聚乙烯（HDPE）管材具有卓越的理化性能和耐 腐蚀性能，与金属管材相比，HDPE管同样具有一定的强度、钢度、柔韧性、搞冲击性、耐磨性、耐腐蚀性等。国外的使用经验表明，HDPE管连接方便、可靠施工简单 维修少，使用寿命长、经济上风明显，因此，较多的虹吸供给商选择了HDPE管材，并开发了配套组件和特别适合HDPE管固定安装的管道固定系统和固定件。 高密度聚乙烯管材（HDPE）的连接工艺 在虹吸屋面雨水排放系统应用中，HDPE管连接可采用对口热熔连接和电焊管箍连接。尽不可采用粘接口连接。热熔连接多用于预制管段，首先将管道放在专用焊接设备 的夹具上对齐，使两段管道的中心轴线保持在同一直线上，如管口有偏差应调平夹牢，清除管真个杂质，使用管口创刀或管道切割机具创切，管口应垂直于管中心轴线，移动管道对齐应使两段管道管端平整，紧密无间隙，然后用电加热板进行加热，加热时间应控制得当，可根据管道的壁厚和不同季节环境温度的影响适当调整，并 观察管端加热时管口的软化、膨胀情况，当管端软化程度与管壁厚一半相当，管口 膨胀高度相当于管壁厚的1/4时，即可撤除电加热盘，（留意加热时不可对管道加压） 电加热盘撤除后应立即将两管道段靠紧、施加压力，使熔融表面连成一体，此时两 管端表面会外翻，外翻半径到相当于管壁厚一半即可。施加压力应保持到接口自然 冷却，尽不能采用浇水或其它快速冷却方式。电焊管箍连接，此方式多用于预制完 成的管段在排水管道系统中的连接，具体操纵如下：对接的两管道管口应创切平整，对口无间隙或在答应的微小间隙范围内，管道端部表面就清洁无杂质，可使用细砂 布磨刷。套进电热熔套管前须用色笔作记号，记号应标明电热熔套管套进的深度以 确保两段管道紧密连接，套紧后用电熔焊机加进电流焊接。焊接时管道内应干燥， 尽不能有水滴溢出。电热熔焊接过程由电熔焊设备自动控制，但焊接完后应观察电
倒虹吸管水力计算书 项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、示意图： 二、基本设计资料 1．依据规范及参考书目： 武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版） 华东水利学院《水工设计手册》（第二版） 中国水利水电出版社《灌区建筑物的水力计算与结构计算》（熊启钧编著）2．计算参数： 计算目标: 已知流量及管径，求水头损失L。 设计流量Q = 20.000 m3/s 倒虹吸管断面形状：圆形；孔口数量：3孔 倒虹吸管孔直径D = 2.000m 管身长度L = 220.00m，斜管段边坡1 : 4.00 弯管中心半径R = 2.00倍管径，管身粗糙系数n = 0.0140 上游渠道流速V1 = 0.700 m/s，下游渠道流速V2 = 0.700 m/s 门槽局部水头损失系数ξ4 = 0.050，管进口局部水头损失系数ξ5 = 0.200 三、计算过程 门槽局部水头损失系数ξ4 = 0.050。 管进口局部水头损失系数ξ5 = 0.200 斜管段边坡1:4.00，相应弯道中心的圆心角为: α = tan-1(1/4.00) = 14.036° 弯道中心半径R＝2.00D，每个弯道的局部水头损失为: ξ6 = [0.131+0.1632(H/R)3.5+(α/90)1/2 = {0.131+0.1632×[2.000/(2.00×2.00)]3.5}×(14.036/90)1/2=0.057 管身流速为：V管= Q/*3×π×(D/2)2] = 20.000/[3×3.14×(2.000/2)2] = 2.122 m/s 管出口局部水头损失系数为:
COMPASS 静水力计算 SRH11( Ver. 2010 ) 控 制 号 ： 1234567 船 名 ： 46 设 计 ： 制 造 ： 计算人员 ： 建模日期 ： 2014-10-18 计算日期 ： 2014-10-21 中 国 船 级 社
垂线间长...............................................................................................................................................13.000m 型 宽................................................................................................................................................... 4.250m 型 深................................................................................................................................................... 1.913m 设计吃水...............................................................................................................................................0.589m 设计纵倾...............................................................................................................................................0.000m 单 位 定 义 ______________________________________________ 长度单位 : 米 [ m ] 重量单位 : 吨 [ t ] 角度单位 : 度 [deg] 坐 标 轴 定 义 ______________________________________________ X 轴 : 向右为正 Y 轴 : 向首为正 Z 轴 : 向上为正 纵倾 : 尾倾为正 横倾 : 右倾为正 _____________________________________________________________________________________________ 本程序可用于计算船舶的静水力数据。
船舶静水力曲线计算 一、船舶静水力曲线计算任务书 1、设计课题 1）800t油船静水力曲线图绘制 2）9000t油船静水力曲线图绘制 3）86.75m简易货船静水力曲线图绘制 4）5200hp拖船静水力曲线图绘制 5）7000t油船静水力曲线图绘制 6）12.5m多功能工作艇静水力曲线图绘制 2、设计任务 船舶静水力曲线的计算是在完成船舶静力学课程的教学任务下，按照静水力曲线计算课程设计的要求，在提供所设计船舶全套型线图纸的前提下，完成静水力曲线的计算和绘制。 3、计算方法 （1）计算机程序计算 （2）手工计算（包括：梯形法、辛氏法、乞氏法等）。 本课程设计计算以梯形法为例，因其原理相同，其余方法在此不做介绍，可参考教材和相关书籍。 4、完成内容 静水力曲线计算书一份及静水力曲线图一张(用A3坐标纸) 二、船舶静水力曲线计算指导书 本静水力曲线计算指导书以内河20t机动驳计算实例为例。 （一）前言 静水力曲线是表达船在静水正浮各种吃水情况下的各浮性及初稳性系数，并作为稳性计算、纵倾计算及其他计算的基础。通过计算可得到船舶的各项性能参数，其主要内容见表1。
表1 静水力曲线图的内容 （二）设计前的准备和已知条件 1、设计前的预习与准备 静水力曲线计算，首先是要熟悉所计算船的主尺度及各船型参数，然后是熟悉各类计算公式，选用计算方法。其次是进行计算，按计算结果绘制曲线图，最后进行检验和修改，完成静水力曲线的计算任务。 2、已知条件 20t内河机动驳型线图一套，梯形法表格一套，见静水力曲线计算书。 （三）设计的主要任务 1、计算公式 A=ι[(y0+y1+······+y n-1+y n)- 1 2 （y0+y n）] 梯形法基本式 A=ι[(y0+y1)+（y1+y2）+······+（y n-1+y n) ] 梯形法变上限积分式 式中：ι—等分坐标间距。注：y1表示各站号的纵坐标值（i=1，···，n） 2、静水力曲线计算表格及算例 在实际的计算中，采用下述表格很方便。表中附20t内河机动驳计算实例，供同学自己推演。
1非溢流坝段设计计算 1.1设计校核洪水位的确定 由堰流公式 相应洪水位= 堰顶高程+ H0 H0=1.05H d B=Q/q n=B/b 式中:Q--流量m3/s B--溢流堰孔口宽m H0--堰顶以上作用水头 G--重力加速度9.8m3/s m—流量系数 n—孔口数 H d—堰面曲线定型设计水头 B—溢流孔的净宽 b—孔口净宽 q—单宽流量 --侧收循系数,根据闸墩厚度及墩头形状而定, =1, =0.95,m=0.502,q=60㎡/s,b=5m,堰顶高程=1057.00m 计算成果见表： 表5.2 堰顶高程 1.2坝顶高程的确定 坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算：
波浪要素按官厅公式计算。公式如下： 1/3 1/121022000.0076gh gD v v v -??= ???...............................① 1/3.75 1/2.15022000.331gL gD v v v -??= ??? ...............................② 2 12z h H h cth L L ππ= ...............................③ 库水位以上的超高h ?： 1c z h h h h ?=++ 式中1h --波浪高度，m z h --波浪中心线超出静水位的高度，m c h --安全超高，m(查规范得,设计情况取0.3m,校核情况取0.2m) o v --计算风速。水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年 平均最大风速的1.5~2.0倍,取19m/s ，校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速，15 m/s D-风区长度；取800m L--波长；M H--坝前水深 1.2.1.1 设计情况下 gD/v 02=9.8×800/192=21.72,在20—250之间,故h 的累积频率为5%的波高,带入①中, 9.8×h 5%/192=0.0076×19-1/12×(9.81×800/192)1/3 得h 5%=0.55m 查《混凝土重力坝设计规范》表B.6.3得 h 5%/hm=1.95 hm=0.55/1.95=0.282m h 1%/hm=2.42 h 1%=0.282×2.42=0.682m 将各值带入②得
一、压力流（虹吸式）雨水系统设计计算步骤 ⑴.计算屋面总的汇水面积； ⑵.计算总汇水面积上的暴雨量； ⑶.确定雨水斗的口径和数量； ⑷.布置雨水斗，组成屋面雨水排水管网系统； ⑸.绘制水力计算草图，标注各管段的长度，雨水斗、悬吊管和埋地干管起端与末端的标高； ⑹.估算计算管路的单位等效长度的阻力损失 ⑺.估算悬吊管的单位管长的阻力损失。 ⑻.初步确定管径。根据最小允许流速Vmin和悬吊管的单位管长的阻力损失Rxo查附录6-5虹吸式雨水管道水力计算表，初步确定悬吊管管径。立管与排出管管径可采用相应的控制流速初选管径，立管管径一般可比悬吊管末端管径小一号。 ⑼.列表进行水力计算求出各管段的沿程水头损失、局部水头损失、位置水头、各节点的压力。 ⑽.校核 ①系统的最大负压值（悬吊管与立管连接处）； ②不同支路计算到某一节点的压力差 ③系统出口压力余量。 若不满足，则应对系统中某些管段的管径进行调整，必要时有可能对系统重新布置，然后再次进行水力计算，直至满足为止。 ⑾.按最后结果绘制正式图纸
二、压力流屋面雨水排水系统水力计算要点 水力计算的目的是充分利用系统提供的可利用的水头，减小管径，降低造价；使系统各节点由不同支路计算的压力差限定在一定的范围内，保证系统安全、可靠、正常地工作。 压力流屋面雨水排水系统的水力计算应包括对系统中每一管路的水力学工况作精确的计算。计算结果应包括每一计算管段的管径、计算长度、流量、流速、压力。 （1）压力流屋面雨水排水系统雨水斗至过渡段总水头损失与过渡段流速水头之和小于雨水斗至过渡段的几何高差，其压力余量宜大于-0.01MPa。 （2）雨水斗顶面至悬吊管管中的高差不宜小于1m。 （3）雨水斗顶面至过渡段的高差在立管管径小于DN75时宜大于3m，在立管管径大于等于DN90时宜大于5m。 （4）悬吊管设计流速不宜小于1m/s，使管道有良好的自净功能，立管设计流速宜小于6m/s，以减少水流动时的噪音。系统底部的排出管流速宜小于1.8m/s，减少水流对排水井的冲击，当流速大于1.8m/s 时，出口处应采取消能措施。 （5）压力流屋面雨水排水系统的最大负压值在悬吊管与雨水立管的交叉点。该点的负压值，应根据不同的管材而有不同的限定值。对于使用铸铁管和钢管的排水系统应小于-0.09MPa；对于塑料管道，管径DN50-DN150应小于-0.08MPa；管径DN200-DN300应小于- 0.07MPa。
龙洞河水电站有压引水隧洞结构计算书 1工程概况 公明供水调蓄工程供水隧洞是从鹅颈至公明水库连通隧洞L0+387 桩号接往石岩水库的一条供水隧洞，全长 6.397km，桩号为 G0+000~G6+397。根据初步设计报告供水隧洞为 2 级建筑物，设计流量为 10.24m3/s，采用圆型断面，内径为 3.4m。供水隧洞进口底高程为 29.60m，出口底高程为 27.50m，隧洞全段纵坡为 -0.0328%。供水隧洞Ⅱ类围岩 3576m、Ⅲ 类围岩 1836m、Ⅳ类围岩 345m、Ⅴ类围岩 310m。 2设计依据 2.1 规范、规程 《水工隧洞设计规范》（ SL279-2002）（以下简称“隧洞规范”） 《水工隧洞设计规范》（ DL/T 5195-2004）（电力行业标准，下称“电力隧洞规范”）《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》（SDJ20-78）（以下简称“砼规” ） 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001） 2.2 参考资料 《深圳市公明水库调蓄工程初步设计报告》（深圳市水利规划设计院， 2007.05） 《G-12 隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序》 《PC1500 程序集地下结构计算程序使用中的几个问题》（新疆水利厅，张校正） 《取水输水建筑物丛书－隧洞》 《水工设计手册－水电站建筑物》（水利电力出版社， 1989） 《水击理论与水击计算》（清华大学出版社， 1981） 《水力学－下册》（吴持恭，高等教育出版社，1982） 3计算方法 隧洞支护及衬砌结构按新奥法理论进行设计，支护型式采用锚喷支护通过工程类比确 定，喷锚支护类型及其参数参照电力隧洞规范附录 F 表 F.1 选取；衬砌型式采用钢筋混凝 土衬砌。根据隧洞规范 6.1.8 条第 2 点规定，围岩具有一定的抗渗能力、内水外渗可能造 成不良地质段的局部失稳，经处理不会造成危害者，宜提出一般防渗要求，本工程按限制
虹吸排雨水系统设计原理 近几年来，屋面虹吸排雨水系统在国内众多大、中、小型建筑应用像雨后春笋般展现，为不少建筑设计师解除了诸多建筑造型的限制，现代建筑的复杂性，以及建筑界与工程界提出的严格要求，常常使得落后于现代先进建筑科技的传统屋面排水方案不具有可行性，如排水量大，重力排水系统影响建筑造型；室内排雨悬吊管放坡影响室内使用空间，排水管与建筑不协调。同时把屋面排雨水设计带到新的领域。自从UV排水系统在1968年发明以来，第一个UV系统（1968年发明）提供了屋面排水技术的突破，它在雨水斗周围的水深达到一定高度时，可以避免空气通过雨水斗进入排水管内。世界各国越来越多对虹吸排雨水系统的研究。，一些科学家和工程师，如Bernouilli， Prandtl， Darcy， Weisbach， Colebroke等建立起来的设计理论便可以用来进行精确的满管流排水系统的设计，这项技术对于建筑界的贡献立即表现出来。 一、虹吸系统基本原理介绍 原理简介 基本上，屋面雨水排放系统可分为重力流系统与满管流或虹吸系统。 重力流系统 在重力流系统中，水沿着立管的管壁流下。一般情况下，管材断面约1/5-1/3为水，剩余为空气。水平管的流量系数则可能达到1。因此，重力流系统的流量得视其管子所装置的坡度而定。 虹吸系统 在虹吸系统中，所有的管子在指定的降水强度下将达到1的流量系数。管子内的压力也有别于大气压强。通过利用建筑物（雨水斗与排放点的高度差距）所产生的压头，管径设计可达到满管流。因此，概念上，利用较小于传统管径的管道便可更快速地排出相同的水量。
虹吸系统电脑软件利用建筑物所产生的压头 (h1-h2)来平衡管子内的磨擦系数损失以及计算出以最小的管径来排放所设计的水量。捷流系统电脑软件通过分析水平管与立管的剖面以及管子的长度来平衡系统的压力。 正如以上所提及的，管子里的压力有别于大力气强。基本上，系统可接受管子里的压力超出于大气压强。 无论如何，管子内的压力若相当于水的蒸发压力，可能会导致气化作用的产生。为避免气化作用的发生，管子里的压力必需维持在水的蒸发压力以上。也就是说，如果大力气强被制定为0，管内负压力则需高于－8.0m。 重力流系统与系统的比较 重力流雨水系统 特点：气液二相流 1．雨水斗数量多 2．管径大 3．立管数量多 4．水平集水管需要坡度 5．雨水检查井数量多 6．大屋面工程，地面需布置排水沟 7．影响建筑美观 虹吸雨水系统 特点：满管流
学习单元二 静水压强与静水压力计算 【教学基本要求】 1．正确理解静水压强的两个重要特性和等压面的性质。 2．掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算。 3．掌握静水压强的单位和三种表示方法：绝对压强、相对压强和真空度；理解位置水头、压强水头和测管水头的物理意义和几何意义。 4．掌握静水压强的测量方法和计算。 5．会画静水压强分布图，并熟练应用图解法和解析法计算作用在平面上的静水总压力。 6．会正确绘制压力体剖面图，掌握曲面上静水总压力的计算。 【学习重点】 1．静水压强的两个特性及有关基本概念。 2．重力作用下静水压强基本公式和物理意义。 3．静水压强的表示和计算。 4．静水压强分布图和平面上的静水总压力的计算。 5．压力体的构成和绘制以及曲面上静水总压力的计算。 【内容提要和学习指导】 本章研究处于静止和相对平衡状态下液体的力学规律。 2.1 静水压强及其特性 静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水压强，单位为（N/ m 2），也称为帕斯卡（P a ）。某点的静水压强p 可表示为： （2—1） 静水压强有两个重要特性： （1）静水压强的方向垂直并且指向受压面； （2）静止液体内任一点沿各方向上静水压强的大小都相等，或者说每一点的静水压强仅是该点坐标的函数，与受压面的方向无关，可表示为p = p (x ，y ，z )。这两个特性是计算任意点静水压强、绘制静水压强分布图和计算平面与曲面上静水总压力的理论基础。 2.2 等压面 液体中由压强相等的各点所构成的面（可以是平面或曲面）称为等压面，静止液体的自由表面就是等压面。 对静止液体进行受力分析，导出液体平衡微分方程和压强全微方程，根据等压面定义，可得到等压面方程式： X d x+Y d y+Z d z = 0 （2—2） A P p A ??=→?0lim
雨水流量计算软件 【篇一：雨泰屋面虹吸雨水排放系统水力分析软件】 第一章屋面虹吸雨水排放 1.系统特点 1.1 工法在使用功能上的特点 由于雨泰屋面虹吸雨水排放系统水力分析软件依据虹吸原理，在雨 水排放过程中极易达到管内满水状态，且流速快，流量大，在使用 中明显的体现出了屋面排水能力强的特点。 虹吸雨水管道的理论流量，在设计阶段参考了该地区的年均降水量 和数十年来的最大降雨量，尤其是当雨季来临时，雨水量的突然增 大更有利于虹吸现象的形成。换言之，就是当屋面的雨水累积量越大，其排放的速度就越快，这一难能可贵的特点在普通的重力排放 系统中是根本无法实现的。 1.2 工法和传统施工方法的先进性和新颖性 雨泰屋面虹吸雨水排放系统水力分析软件采用高密度聚乙烯管，这 种管材能承受较大的冲击力，且不会因弯曲而破裂、折断，还具有 耐腐蚀性，其抗极端温度范围也大，一般在-30℃～100℃，同时管 材的自身重量轻，施工方便，可使安装工效大大提高。因此，在和 传统的屋面重力流排水系统相比较，虹吸排水具有十大优点： 1.2.1 适用于各种类型、各种用途的建筑物（平屋顶建筑同样适用）； 1.2.2 排水管道无需坡度排设； 1.2.3 由于虹吸排水在产生虹吸作用时，管道内呈满水状态，且系统 的水流流速很高，故其泄流量较之重力排水系统大大提高； 1.2.4 系统所需的地下埋管较少； 1.2.5 现场的施工量减少； 1.2.6 管道及配件的使用量减少； 1.2.7 降低了排水管道的管径；
1.2.8 由于重力排水系统悬吊水平管道需要有坡度，这样其他管道、设备安装标高随之降低，安装空间减小，而虹吸排水的管道本身就少，加之其无需敷设坡度，进而节约了安装空间； 1.2.9 当虹吸排水系统产生虹吸作用时，水流流速很高，管道具有较好的自洁能力； 雨泰屋面虹吸雨水排放系统 水力分析软件 1.2.10 从设计到施工简单快捷。 在以上这十大优点中，最为可贵的是建筑物屋面即使是平屋顶也能使用，以及现场施工量大大减少这两点。 2 适用范围 本工法适用于公用建筑、民用建筑及各类工业厂房等建筑物的屋面雨水排放系统以及生活污水、生产废水等的排放，对屋面及管道的坡度没有过于严格的要求。 雨泰屋面虹吸雨水排放系统水力分析软件具有很大的推广价值，在现代建筑中，科学技术的发展、新型材料的使用，人们对建筑的实用性、美观性的要求越来越高，因此，雨泰屋面虹吸雨水排放系统水力分析软件具有广泛的发展前景和空间，特别是在厂房、机场、体育馆、展览馆等建筑中其适用性将日益体现。 3 工艺原理 4 施工工艺流程及操作要点 4.1 施工工艺流程图： 钢筋混凝土板 不锈钢底盘模板 图4.1.1雨水斗固定示意图
虹吸式雨水排水系统 【篇一：虹吸排雨水系统设计原理】 虹吸排雨水系统设计原理 近几年来，屋面虹吸排雨水系统在国内众多大、中、小型建筑应用 像雨后春笋般展现，为不少建筑设计师解除了诸多建筑造型的限制，现代建筑的复杂性，以及建筑界与工程界提出的严格要求，常常使 得落后于现代先进建筑科技的传统屋面排水方案不具有可行性，如 排水量大，重力排水系统影响建筑造型；室内排雨悬吊管放坡影响 室内使用空间，排水管与建筑不协调。同时把屋面排雨水设计带到 新的领域。自从uv排水系统在1968年发明以来，第一个uv系统（1968年发明）提供了屋面排水技术的突破，它在雨水斗周围的水 深达到一定高度时，可以避免空气通过雨水斗进入排水管内。世界 各国越来越多对虹吸排雨水系统的研究。，一些科学家和工程师， 如bernouilli， prandtl， darcy， weisbach， colebroke等建立 起来的设计理论便可以用来进行精确的满管流排水系统的设计，这 项技术对于建筑界的贡献立即表现出来。 一、虹吸系统基本原理介绍 原理简介 基本上，屋面雨水排放系统可分为重力流系统与满管流或虹吸系统。重力流系统 在重力流系统中，水沿着立管的管壁流下。一般情况下，管材断面 约1/5-1/3为水，剩余为空气。水平管的流量系数则可能达到1。因此，重力流系统的流量得视其管子所装置的坡度而定。 虹吸系统 在虹吸系统中，所有的管子在指定的降水强度下将达到1的流量系数。管子内的压力也有别于大气压强。通过利用建筑物（雨水斗与 排放点的高度差距）所产生的压头，管径设计可达到满管流。因此，概念上，利用较小于传统管径的管道便可更快速地排出相同的水量。虹吸系统电脑软件利用建筑物所产生的压头 (h1-h2)来平衡管子内的磨擦系数损失以及计算出以最小的管径来排放所设计的水量。捷流 系统电脑软件通过分析水平管与立管的剖面以及管子的长度来平衡 系统的压力。 正如以上所提及的，管子里的压力有别于大力气强。基本上，系统 可接受管子里的压力超出于大气压强。
课程设计成果说明书 题目：船舶静水力性能及稳性计算 学生姓名：__________________________________ 学号：__________________________________ 学院：船舶与建筑工程学院 班级：________________________________ 指导教师：_______________________ 浙江海洋学院教务处 2012年12月25日
浙江海洋学院课程设计成绩评定表 2012 —2013学年第一学期 学院东科班级C10 船舶2班专业船舶 船舶静力学》课程设计指导书
、设计目的 《船舶静力学》是船舶与海洋工程专业的一门重要专业课，在课程中学习船体几何形体的表达方法；学习船舶安全漂浮水面保持一定稳性和浮态的基本原理和计算方法以及抗沉性能的研究。根据教学大纲要求的重点内容，本课程设计包括两方面内容★：一是运用所学基本方法和知识完成某一条船的静水力性能计算并绘制出静水力曲线图，使学生在了解和掌握基本原理的前提下实践计算流程；二是采用变排水量法计算并完成某一条船的静、动稳性曲线绘制。通过该课程设计环节达到对课程重点内容的消化和吸收，提高学生的工程技术素养，为后续课程学习和今后从事船舶设计、建造和开发等科研工作打下结实的理论基础。 注★:第一部分内容大部分学生完成，第二部分内容指定学生完成。 1 班10， 2 班12 二、内容 1、静水力性能计算。依据提供的船型图纸资料，完成以下设计任务: 选取合适方法计算并绘制 浮性和稳性曲线包括: (1) 型排水体积曲线 (2) 排水量曲线 (3) 浮心纵向坐标x B 曲线 ⑷ 浮心垂向坐标Z B(或KB)曲线 (5)水线面面积Aw曲线 ⑹漂心纵向坐标X F曲线 (7)每厘米吃水吨数TPC曲线 (8)横稳心半径BM曲线 (9)纵稳心半径BM曲线 (10)每厘米纵倾力矩MTC曲线 (11)水线面系数C W P曲线 (12)中横剖面系数C M曲线 (13)方形系数Q曲线 (14)棱形系数G曲线 2、依据提供的船型图纸资料，完成以下设计任务：采用变排水量计算法计算并绘制设计排水量时对应的静、动稳性曲线，计算后得出稳性衡准数K 值。
虹吸屋面排水系统天沟尺寸计算的基本方法 虹吸屋面排水系统中天沟尺寸需要满足以下几方面的要求： 保证最大雨量下斗前水深的安全高度； 最大雨量上升速度下虹吸形成所需要的缓冲容积； 系统最大溢流状态下必要的天沟深度。 斗前水深需要的安全高度是最基本的高度，在实践中这个高度远远低于后两项要求，所以天沟尺寸验算只需要考虑后两项要求。 当系统设计的暴雨重现期按50年以上考虑时，就不需考虑溢流问题。 雨量的极端上升条件是瞬间达到最大雨量，可以按照这个条件对天沟容积进行校核。 从达到斗前水深到尾管完全充满需要的时间一般不会超过3秒，计算中可以忽略这一段时间。尾管完全充满时的系统流量与尾管高度有关，当尾管高度大于1米时，尾管充满流量Q1可以按这个流量的30%估算。 虹吸形成的过渡时间主要取决于水平管的容积Vs和立管的高度H，由于立管充满速度很快，所以立管充满时间占过渡过程时间很小，可以忽略。 水平管充满时间Ts=Vs/Q1 在此时间段内，有70%的雨量将积留在天沟内，要求天沟的最大水深不超过天沟深度的90%。 例： 如系统YL-68.YL-69的斗所在天沟，其包含的屋面面积为1180平米，100年暴雨重现期降雨强度为8.01L/s.100m2，总流量为94.52L/s，尾管充满流量为31.5L/s，水平管总容积为1.519m3，水平管充满时间Ts=1.519/0.0315=48.22s，此段时间内总降雨量的70%为0.095*48.22*70%=3.2m3。 设天沟为环形，外环周长为23.88m,内环周长为18.85m，宽度0.8m，深度0.4m，天沟水面积＝[（23.88+18.85）/2]x0.8=21.365x0.8=17.09 水深上升量为h1=3.2/17.09=0.19m。 斗前水深按0.1m计算，则最大水深为0.29m, 天沟水深的安全高度为0.4*0.9=0.36m，远高于最大水深，故天沟是安全的。 如果尾管高度小于1米，则需要采用更为准确的校核方法校核天沟。 当天沟比较浅时，增大尾管高度，加大雨水斗规格，减小水平管长度，都是有