某水电站压力管道结构设

第十三章水电站的压力管道第六节明钢管的管身应力分析及结构设计一、明钢管的荷载明钢管的设计荷载应根据运行条件，通过具体分析确定，一般有以下几种：(1)内水压力。

包括各种静水压力和动水压力，水重，水压试验和充、放水时的水压力。

(2)钢管自重。

(3)温度变化引起的力。

(4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。

(5)风荷载和雪荷载。

(6)施工荷载。

(7)地震荷载。

(8)管道放空时通气设备造成的负压。

钢管设计的计算工况和荷载组合应根据工程的具体情况参照钢管设计规范采用。

二、管身应力分析和结构设计明钢管的设计包括镇墩、支墩和管身等部分。

前二者在上节中已经讨论过，这里主要讨论管身设计问题。

明钢管一般由直管段和弯管、岔管等异形管段组成。

直管段支承在一系列支墩上，支墩处管身设支承环。

由于抗外压稳定的需要，在支承环之间有时还需设加劲环。

直管段的设计包括管壁、支承环和加劲环、人孔等附件。

支承在一系列支墩上的直管段在法向力的作用下类似一根连续梁。

根据受力特点，管身的应力分析可取如图13-14所示的三个基本断面：跨中断面1-1；支承环附近断面2-2和支承环断面3-3。

以下介绍明钢管计算的结构力学方法。

图13-14 管身计算断面（一）跨中断面（断面1-1)管壁应力采用的坐标系如图13-15所示。

以x表示管道轴向，r表示管道径向，θ表示管道切向，这三个方向的正应力以、、表之，并以拉应力为正。

图中表明了管壁单元体的应力状态，剪应力r下标的第一个符号表此剪应力所在的面（垂直x轴者称x面，余同），第二个符号表示剪应力的方向，如表示在垂直x轴的面上沿e向作用的剪应力。

1.切向（环向）应力。

管壁的切向应力主要由内水压力引起。

对于水平管段，管道横截面上的水压力如图13-16(a),它可看作由图13-16(b)的均匀水压力和图13-16(c)的满水压力组成。

这两部分的水压力在管壁中引起的切向应力为式中D、δ--管道内径和管壁计算厚度，cm；γ--水的容重，0.001；H--管顶以上的计算水头，㎝；θ--管壁的计算点与垂直中线构成的圆心角，如图13-16(c)所示。

４ 压 力钢 管设计
４１ 压 力管道 布 置 ．
电站共 布 ３台机 组 ， 总装 机 １ ， 管供 水 方 ５ＭＷ 钢 式 为一 管 三机 ， 设计 流 量 ９ ３ｍ／ ． ３。管 材采 用 １ ， ０ ｓ ６Ｍｎ 主管 内径 １８ｎ ．Ｉ，壁厚 分别 为 １ ｍ 和 ｌ ｍ两种 规 ４ｍ ８ｍ 格 ， 、 管 内径 ０７Ｔ， 厚 １ ｍ。 支 岔 ．Ｉ 壁 Ｉ ４ｍ
程。根据《 水利水 电工程等级划分及洪水标准》 防 和《
洪标 准》 的规定 ， 程 等别 为 Ⅳ等 ， 工 规模 为 小 （ ） 工 一 型 程， 主要建 筑 物按 ４级设 计 ， 要建 筑 物 按 ５级设 计 。 次 正常 蓄水位 ９ ５ 调 节库 容 ｌ＿ ｍ 。 ５ ｍ， ３３万 ３
山 水利鲁 西 警
长 寨 水 电 站 压 力 钢 管 设 计
杨 学宏
（ 西省 水利 水 电勘 测 设 计研 究 院 ， 山 山西 太 原 ００２ ） ３ ０ ４
［ 摘要 ］ 压力钢管作为引水式电站 的一个重要组成部分 ， 其尺寸的选取对电站造价影响很大 ， 因此压 力钢 管的 设计至 关重要。在介绍长寨水电站工程概况和工程 地质情 况的基础上 ， 对其压力钢 管进 行 了设计 ， 旨在 为类
似 工 程 提 供借 鉴 。
［ 关键词 ］ 力钢管 ； 压 设计 ； 长寨水电站 ［ 中图分类号］ Ｖ ３ ． １ Ｔ ７２４ ＋ ［ 文献标识码 ］ ｃ ［ 文章编号 ］０ ４ ７ ４ （０ ０ ０ — ０ ９ ０ １０ — ０ ２ ２ １ ）９ ０ ５ — ２
１ 工程概 况
１ 。； ：２ 三条支 管分 别长 １ １ ３ ０ｍ，０ｍ，８Ｔ， １ １ 内径 ０８１。 Ｉ ． ２ ｃ ｌ 电站 主厂 房 长 ５ 宽 １ 总 高 １． ｎ， 主 ４ｍ， ｍ， ５ ｌ由 ７ 机 间 和安 装 间组 成 ， 装 间地 面高 程 ７ ５１ 发 电机 安 ５ ．ｍ， 层 地 面高 程 ７ ９３ｍ。 副厂 房 布 于 主厂 房 后 右 侧 ， ４＿ 宽 ６ｍ， 呈折 线布 置 。主变压器 及变 电站 均布 置于 厂房后 右 侧 的开挖 平 台上 ， 面高 程均 为 ７５１ｎ 地 ５ ．Ｉ。

合理利用资源，降低能耗，推 广使用环保材料和设备。
控制施工噪音、粉尘和废弃物 排放，减少对周边环境的影响 。
加强与当地政府和社区居民的 沟通协调，积极履行社会责任
。
07
施工进度计划与保障 措施
施工进度计划编制依据
1 2
工程量清单及施工图纸
根据镇泉水电站调压井压力管道的具体工程量， 结合施工图纸进行详细分析，确定合理的施工顺 序和方法。
预期目标与效果
01
02
03
04
通过实施本施工方案，确保调 压井和压力管道的施工符合设
计要求和相关标准。
实现施工过程中的质量控制和 安全管理，降低质量问题和安
全事故的风险。
提高施工效率，缩短工期，为 水电站的整体建设进度提供有
力保障。
确保调压井和压力管道在投运 后能够安全、稳定、高效地运 行，满足水电站长期运行的需
对检测不合格的焊缝进行返修或重新焊接，直至合格为止。
04
调压井内部结构施工 要点
井壁混凝土浇筑技术
01
02
03
混凝土浇筑前准备
清理井壁基础，检查钢筋 、模板等是否符合设计要 求。
混凝土浇筑方法
采用分层浇筑法，每层浇 筑厚度不超过30cm，振 捣密实，确保混凝土与钢 筋紧密结合。
浇筑后养护
混凝土浇筑完成后，应及 时进行养护，保持适宜的 温度和湿度，防止混凝土 开裂。
施工组织设计及技术规范
遵循施工组织设计的要求，参照相关技术规范， 确保施工进度计划的可行性和科学性。
3
现场条件及环境因素
充分考虑现场地形、地质、水文、气象等条件， 以及周边环境和交通状况对施工的影响。
关键节点工期安排和保障

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。

第六章水电站压力钢管设计目录第一节概述一、压力钢管在水电工程设计中的作用与地位二、压力钢管的分类三、压力钢管的附件及其他设备第二节材料一、钢材的基本特性二、钢材的设计强度三、结构用材料四、质量监督要点第三节设计基本原则与观测设计一、管道设计特点二、布置形式三、压力钢管选型四、管道的线路五、水力计算六、设计作用(荷载)及作用效应组合七、允许应力法设计八、概率极限状态设计九、一般构造要求十、观测设计十一、水压试验十二、质量监督要点第四节明管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第五节地下埋管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第六节坝内埋管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第七节坝后背管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第八节岔管一、岔管的种类二、布置特点三、结构计算四、构造特点五、质量监督要点第九节防腐蚀一、水质二、环境三、高速水流的腐蚀或侵蚀四、影响防腐蚀质量的关键因素五、大型钢管除锈工艺六、质量监督要点第六章水电站压力钢管设计第一节概述一、压力钢管在水电工程中的作用与地位压力管道是水电站输水道最常用的形式，特别是在中高水头的水电站中，他将水从水库、前池、或调压室中在承受压力的条件下引入水轮机或其他设备，以满足发电、供水等要求。

管道可用钢材、钢筋混凝土或木材制造。

战前用木板条和钢箍制成的木输水管道，运行情况不坏，在许多电站上，一直到今天，还在运转。

在现代的水电站和水泵站中，已不再使用木管。

钢筋混凝土管，包括预应力钢筋混凝土管，常在水泵站和水电站上作为引水管道和中压（水头60～100m）水轮机管道使用；钢筋混凝土管加钢衬后组成钢衬钢筋混凝土管，承受内压可高达150m～200m，甚至更高。

钢筋混凝土管道和钢管相比耐久性好，运行费用低，造价省，大直径钢筋混凝土管可比钢管节约大量钢材，造价平均低30～40%，但是主要制作工作应在预制厂完成，所以总长度不小于1000m的管道，才划算。

水电站压力管道设计标准是指在设计和建造水电站压力管道时，需要遵循的一系列规范和要求。

这些标准主要包括以下几个方面：
1. 材料选择：压力管道的材料应该具有足够的强度、韧性和耐腐蚀性，能够承受高压水流的冲击和腐蚀作用。

常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。

2. 结构设计：压力管道的结构应该合理、稳定，能够承受水流的压力和振动。

常见的结构形式包括直管、弯头、三通、四通等。

3. 尺寸计算：压力管道的尺寸应该根据水流的流量、速度和压力等因素进行计算，确保管道能够正常工作并避免出现堵塞或破裂等问题。

4. 安装要求：压力管道的安装应该符合相关的规范和要求，包括管道的连接方式、支架的设置、管道的固定等。

同时，还需要进行严格的质量检查和测试，确保管道的安全性和可靠性。

5. 维护管理：压力管道的维护管理应该定期进行，包括清洗、检修、更换等工作。

同时，还需要建立完善的档案管理制度，记录管道的使用情况和维护记录等信息。

总之，水电站压力管道设计标准是保证水电站安全运行的重要保障。

只有严格按照相关标准进行设计和建造，并进行有效的维护管理，才能确保水电站的长期稳定运行。

180
-0.1112066 0.068309886 -389.548539 -77843.1287
轴向应力σx
σx1 -6707.538564
σx3
69175.676
内壁取正值
管外壁取负 值
-m/3.14*r^2* δ
2490.89032
σx2计算表
计算断面θ
σx2(kPa)
0
2490.89032
67
-0.15399601 -204.823963
-0.25 -332.515053
0.25 332.5150528
0.153996008 204.8239633
-0.0443276 -58.9583756
0.182
ZR3
计算断面θ
0 67 90
K3
K4
MR
管内壁
0.11120661 -0.068309886 389.5485394 77843.12866
δ/r
26.75247147
0.007174173
三、钢管受力 分析
参数输入区
数 加劲环间距
8
n2-1 24
泊松比 0.3 是否满足2倍大气压值
满足条件
水容重
钢材容重 平均直径
壁厚
管线与 水 平夹角
9.81 轴力计算
每米水重
192.619 伸缩节内水压 力
97.352 四、管壁应力 分析
78.5
5.018
K1
0
-0.2387324
67
-0.2645964
90
-0.25
90
0.25
113
0.26459637
180

水电站的压力管道明钢管的敷设方式丶镇墩丶支墩和附属设备在水电站建设中，压力管道起到了非常重要的作用。

而当涉及到管道敷设时，明钢管的使用是一种非常常见的方式。

本文将介绍水电站的压力管道明钢管的敷设方式以及镇墩、支墩以及附属设备的使用。

压力管道明钢管的敷设方式压力管道明钢管的敷设方式是水电站中常常采用的方法之一。

具体来说，明钢管的敷设可以分为地下敷设和地面敷设。

在地下敷设的情况下，需要建设足够宽度的管道路基，并对路基进行均匀地填筑，以防止管道在使用过程中出现偏斜或破损的情况。

然后，在路基上安装管沟，安装管沟的深度需要达到一定的标准，具体标准可以参照相关规定。

在管沟内铺设石子等基础材料，放置明钢管，并对明钢管进行固定。

其他管道敷设的步骤可以参照明钢管的地下敷设方式进行。

在地面敷设的情况下，首先需要进行地面平整处理。

然后，在平整的地面上设置专门的管道支撑架或碳素此和车用钢支撑，放置明钢管，并对其进行固定。

其他管道敷设的步骤可以参照明钢管的地面敷设方式进行。

需要注意的是，在进行明钢管敷设时要严格遵守相关规定和标准，以保证管道的质量和安全性。

镇墩和支墩镇墩和支墩是水电站压力管道敷设中常用的两种管道支撑方式。

镇墩一般用于跨越河流、湖泊、龙门等地方，起到承托管道和分散管道荷载的作用，同时也可以减小管道对地面或地基的冲击。

支墩则用于支撑在地面敷设的管道，起到承托支撑管道的作用。

在使用镇墩和支墩时，需要根据管道的位置和长度以及地形等因素进行合理的设置，在镇墩和支撑之间的距离和设置比例也需要符合相关规定和标准。

同时，在进行设置之前，也需要进行严密的计算和评估，确保设置的镇墩和支撑可以承载相应的荷载。

附属设备水电站压力管道的附属设备是管道敷设中不可或缺的一部分。

这些设备包括法兰、膨胀节、隔震器和阀门等。

法兰一般用于连接管道和管道或管道和设备之间，起到连接和密封的作用。

膨胀节则用于管道的热胀冷缩，以及降低管道振动和管道变形等问题，保证管道的安全性和可靠性。

高水头小流量水电站压力钢管结构分析与设计摘要:hm水电站属于小流量、高水头的引水式电站，该电站压力管道部分全线采用地下埋管，调压井与主厂房之间采用一竖井一平洞连接。

本文结合压力钢管设计，对压力钢管主、岔、支管的总体布置、水力计算、管材及壁厚选择、结构设计进行分析。

关键词: 地下埋管竖井外水压力结构设计分析岔管abstract: hm hydropower station belongs to a small flow, high water head of water diversion type power station, the power of the pressure piping all buried pipes, surge tank and main building between the shaft well a flat a hole connection. combining with the design pressure pipe, steel pipe to pressure the bifurcation, pipe, the overall layout, hydraulic calculation, piping and wall thickness selection, structure design for analysis.keywords: buried pipes external water pressure of vertical shaft structure design analysis bifurcation pipe中图分类号：tu318文献标识码：a 文章编号：1 工程概况hm水电站发电引用流量19.71 m3/s,总装机容量为3×25mw，年发电量3.6125亿kw·h，其年利用小时数为4817h。

2 水力计算选定主管直径为3.0m、2.8m、2.6m和2.2m四种，支管直径1.2m，管道过最大引用流量19.71m3/s，主管的流速为2.79～5.16m/s，支管的流速为5.81m/s，相应坝前正常蓄水位1430.0m时，压力钢管的最大静水头为457m，在该水头下，电站带满负荷时，水头损失按9.67m计。

水电站压力管设计标准水电站压力管设计标准是指在水电站建设中，对于压力管道的设计、安装、使用和维护等方面所制定的规范和标准。

这些标准是为了确保压力管道的安全运行，保障水电站的正常运营，同时也是为了保护环境和人员安全而制定的。

以下是一份关于水电站压力管设计标准的2000字范例：水电站压力管设计标准第一章总则1.1 目的本标准的目的是规定水电站压力管道的设计、安装、使用和维护等方面的要求，保证压力管道的安全运行，减少事故发生的可能性，最大限度的保护环境和人员安全。

1.2 适用范围本标准适用于水电站压力管道的设计、制造、安装、改造、维修和使用。

第二章基本要求2.1 材料压力管道的材料应符合国家相关标准，且经过合格的质量检验。

2.2 设计压力水电站压力管道的设计压力应考虑管道所承受的最大压力，以保证其安全运行。

2.3 设备安装水电站压力管道的安装应由具有相关资质的施工人员进行，安装过程中应符合相关技术规范，确保安装质量和安全。

第三章设计要求3.1 压力管道设计水电站压力管道的设计应考虑管道材料、工作环境、承载压力等因素，保证管道的稳定性和安全运行。

3.2 管道连接管道连接应采用符合相关标准的连接方式，连接部位应经过严格的检测和试验，确保连接的牢固和安全。

3.3 防腐蚀设计对于暴露在潮湿环境或易腐蚀的管道部位应采取防腐蚀措施，保证管道的可靠性和使用寿命。

第四章使用和维护4.1 压力管道使用水电站压力管道在使用过程中应经常进行检查和维护，确保管道的安全运行。

4.2 管道维修对于存在问题的压力管道，应及时进行维修和更换，确保管道的完好和安全运行。

4.3 突发事件处理一旦发生压力管道突发事件，应迅速组织人员进行应急处理，保障人员和设施的安全。

第五章监督和管理5.1 监督水电站应建立健全的压力管道监督体系，定期对压力管道进行检查和评估。

5.2 管理水电站应建立健全的压力管道管理制度，制定相应的管理规定，保障管道的安全运行。

水电站压力管设计标准一、前言水电站是指利用水资源来发电的设施，其中压力管作为输送水力能源的关键设备之一，在水电站中起着至关重要的作用。

为了保障水电站的安全运行，提高设备的可靠性和工作效率，制定水电站压力管设计标准是必不可少的。

二、设计依据1. 《水利水电工程施工及验收规范》2. 《水电站工程技术规范》3. 《水电站安全生产管理规程》4. 相关国家标准及行业标准三、设计范围本标准适用于水电站压力管的设计、选型和安装，包括主压力管道、支路管道等。

四、设计要求1. 材料选择：压力管道应选用高强度、耐腐蚀、耐高温的材料，如碳钢、不锈钢等。

2. 设计压力：根据水电站的实际工况和水头高度确定设计压力，确保管道在工作状态下不发生爆裂和泄漏。

3. 结构设计：考虑到水电站工作环境的特殊性，压力管道应具有良好的抗震性能和抗冲击能力，确保在自然灾害和外部冲击下不受损。

4. 排气设计：在管道设计中要考虑排气装置，以防止气体在管道中积聚，影响水流的稳定性。

5. 清洗和防腐设计：对于压力管道的设计应考虑清洗和防腐涂层，以延长管道使用寿命。

6. 连接方式：管道连接方式应采用可靠的焊接或螺纹连接，确保连接处不漏水、不破裂。

五、设计流程1. 方案设计：根据水电站的实际情况和工艺要求，制定压力管道的设计方案。

2. 结构设计：包括管道的大小、材料、壁厚等细节设计。

3. 力学校核：对设计结果进行力学校核，确保管道的强度和稳定性。

4. 材料选型：根据设计要求选择合适的材料，并进行验收。

5. 安装调试：管道安装完成后进行调试和验收，确保安装质量符合要求。

六、设计验收1. 设计文件：提交完整的施工图、设计计算书等设计文件。

2. 校核：经过专业工程师的校核，确保设计符合相关标准和法规。

3. 材料验收：管道材料应符合国家标准和相关规定，经过验收合格。

4. 安装验收：管道安装后进行验收，确保安装质量符合设计要求。

5. 系统调试：对整个管道系统进行调试，确保系统运行稳定、无泄漏。

三、几种常用的岔管
1、贴边式岔管 v 贴边式岔管是在卜形布
置的主、支管相贯线两 侧用补强板加固，补强 板与管壁焊固形成一个 整体。
v 补强板刚度较小，不平衡区的水压力由补强板和 管壁共同承担。
v 常用于中、低水头卜型布置的地下埋管。
PPT文档演模板
水电站压力管道 (二)PowerPointTEMPLA
水电站压力管道(二)PowerPointTEMPLA
PPT文档演模板
2024/2/10
水电站压力管道 (二)PowerPointTEMPLA
第七节 分岔管
PPT文档演模板
三梁岔管
水电站压力管道 (二)PowerPointTEMPLA
一、分岔管的功用、特点
1、功用：作用是分配水流。采用联合供水或分组供 水时，需要设置分岔管，岔管位于厂房上游侧。
v 在围岩/混凝土/钢管之间存在缝隙，需要用灌浆进 行处理，压力不小于0.2MPa。
v 对于不太完整的围岩，需要进行固结灌浆处理，灌 浆压力0.5~1.0MPa，深度2~4m。
v 地下水位较高地区，可打排水洞(效果好)、设排水 管(易堵塞)，也可外设加劲环。
PPT文档演模板
水电站压力管道 (二)PowerPoபைடு நூலகம்ntTEMPLA
n-同一截面上的锚筋数，l-锚筋间距
PPT文档演模板
水电站压力管道 (二)PowerPointTEMPLA
(五) 防止钢衬受外压失稳的措施
1. 降低地下水水压力是防止钢衬失稳的根本方法， 措施是排水廊道结合排水孔；
2. 精心施工做好钢衬与混凝土之间的灌浆，减小 缝隙，但灌浆时要注意鼓包问题，可采取临时 措施或限制灌浆压力；
v 坝与厂房之间不设纵缝而厂坝连成整体时，由于 二者横缝也必须在一条直线上，管道在平面上不 得不转向一侧布置，这时钢管两侧外包混凝土厚 度不同。

9.2.2 压力管道的供水方式
a. 单元供水。管道末端可不设 阀门。
b. 联合供水。管道末端必须设 置阀门。
c. 分组供水。管道末端必须设 置阀门。
压力前池 压力钢管 (a)
压力前池 压力钢管 (b)
厂房
尾水渠
河流
厂房 尾水渠
河流
调压室 压力钢管
(c) 阀门
厂房 尾水渠
河流
9.2.3 压力管道的引近方式
(b)
(c)
(d)
(e)
(a)、(b)—正向引近；(c)、(d)—纵向引近；(e)—斜向引近
1. 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。 2. 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区
以及山水集中的地区和沉降量很大的地段，可沿山脊布置。 3. 宜避开村镇居民区及交通道路等，若避不开应考虑环境影响。 4. 尽量减小起伏, 避免出现负压；转弯半径R≯3D。
9.2.2 压力管道的供水方式
项目9 压力管道
1
压力管道的功用与类型
2
压力管道的线路选择和布置方式
3
明钢管的构造、附件及敷设方式
4
钢岔管
3
钢筋混凝土管
4
地下埋管
项目9 压力管道
9.2 压力管道的线路选择和布置方式
1
压力管道线路选择
2

压力管道的供水方式
3
压力管道的引近方式
9.2.1 压力管道线路选择
➢ 压力管道线路选择应结合其它建筑物(前池、调压室)和水电站 厂房布置统一考虑。
1. 正向引近：适用于低水头电站。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：适用于高、中水头电站。水头损失大，钢管发生 事故时可避免水流直冲厂房。

水电工程设计论文：某水电站工程压力钢管及钢岔管设计【摘要】根据某水电站工程的工程规模和特点、结合主要的设计计算研究压力钢管和钢岔管的布置设计,使其结构布置安全、合理、经济,满足运行要求。

【关键词】某水电站;压力钢管;设计1. 工程概况从调压井后直接压力管道。

压力管道内径4.6m,主管全长804.473m,由上平洞段、上下转弯段、斜井段和下平洞段组成,上下转弯段转弯半径为15m,考虑施工方便,斜井段坡度1:0.8391。

上平洞段长10.0m,断面中心点高程1812.700m;上弯段长度为13.09m,断面中心点高程1812.700m~1807.342m;斜井段长度为277.304m,断面中心点高程1807.342m~1594.915m;下弯段长度为13.015m,断面中心点高程1594.915m~1589.557m;下平洞段长度为451.312m,断面中心点高程1589.557m~1587.300m;明管段长度为39.752m,断面中心点高程1587.300m(水轮机安装高程)。

压力钢管外采用C20素混凝土衬砌,抗冻标号F200,抗渗标号W6,衬砌厚度0.6m。

岔管及支管为明钢管,外包C25钢筋砼。

1#岔管是一分为二的卜型内加强月牙肋岔管,分岔角70°,主锥、支锥各由三节锥管过渡;2#岔管是一分为二的卜型内加强月牙肋岔管,分岔角72°,主锥、支锥各由三节锥管过渡。

岔管的设计内水压力3.25 N/mm 2(包括水击压力)。

与1#岔管相连接的主管内半径2.3 m,1#岔管公切球内半径2.7 m,与1#岔管相连接的支管内径分别为1.7m和1.1m。

与2#岔管相连接的主管内半径1.7 m,2#岔管公切球内半径2.0 m;与2#岔管相连接的支管内半径1.1 m,支管间距15m。

3. 材质选择压力管道主管段管径4.6m,支管管径1.1m,岔管最大直径5.4m,最大内水压325m。

由于钢管的HD 值较大,从结构应力分布、抗外压稳定、制作卷板能力、焊接工艺和经济性等综合比较决定,钢材采用高强钢。

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.2．地质条件好。

外表面
r 0
2）切向应力σθ2 断面1-1是加劲环断面，考虑加劲环对管壁的约束， 忽略管道直径影响，管壁的切向应力（书P36式323）为：
2
pr

(1 )
551 .25 1 0.008
(1 0.53 ) 32385 .9( kN / m 2 ) 32 .39 MPa
温升时伸缩节填料与管壁的摩擦力为：
A7 D b1 w H 1 2.06 0.3 9.8 7.89 0.3 45 .04 ( kN )
式中，D’’为止水填料盒外径。
温升时支承墩对钢管的摩擦力为：
A8 nql f 3 26 .33 16 0.1 126 .38 ( kN )
3
0.43 ( MPa ) 2 0.1 0.2( MPa )
满足稳定要求。
此外支承环刚度较大，不必验算。
法向荷载强度为：
q ( q s q w ) cos 26 .33 ( kN / m )
3）轴向力：钢管自重的轴向分力为：
A1 q s L sin 5.81 (64 2 8) sin 44 217 .94 ( kN )
伸缩节处管壁端面上的内水压力为：
A6 D w H 2 0.. 01 9.8 7.89 4.86 ( kN )
FK a ( h ) 1.4 (10 0.8) 15 .12 (cm 2 )
加劲环的有效面积为
FK ah ( a 2l ' ) 1.4 10 15 .4 0.8 26 .32 (cm 2 )
加劲环有效断面重心轴至中心距离为
rK 1.4 10 (5 0.8 100 ) 15 .4 0.8 100 .4 1.4 10 15 .4 0.8