烏溪江水電站有壓引水式地面廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書（一）

- 1 - 目目 錄錄 目目 錄錄.- 1 - 第一章第一章 基本資料基本資料.- 4 - 第二章第二章 水輪機(jī)水輪機(jī).- 4 - 2.1 水電站水頭的確定水電站水頭的確定- 4 - 2.1.1 最高水位的確定最高水位的確定.- 4 - 2.1.2設(shè)計(jì)低水位設(shè)計(jì)低水位的確定的確定- 6 - min H 2.1.3 加權(quán)水頭的確定加權(quán)水頭的確定.- 6 - 2.2 水輪機(jī)型號選擇：水輪機(jī)型號選擇：- 6 - (1)HL200 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 .- 7 - (2) HL180 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 - 8 - （3）HL220 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇- 10 - 接力器的選擇接力器的選擇.- 11 - 2.3.1 接力器直徑的計(jì)算接力器直徑的計(jì)算- 11 - 2.3.2 接力器最大行程的計(jì)算接力器最大行程的計(jì)算- 12 - 2.3.4 接力器容積的計(jì)算接力器容積的計(jì)算.- 12 - 蝸殼尺寸蝸殼尺寸.- 13 - 第三章第三章 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī).- 14 - 3.1 主要尺寸估算主要尺寸估算- 14 - 1、極距、極距.- 14 - 2、定子內(nèi)徑、定子內(nèi)徑.- 15 - i D 3、定子鐵芯長度、定子鐵芯長度(采用空冷采用空冷) - 15 - t l 6 102 . 5c 4、定子鐵芯外徑、定子鐵芯外徑- 15 - a D 32 外形尺寸估算外形尺寸估算.- 15 - （一）平面尺寸估算（一）平面尺寸估算.- 15 - (二二) 軸向尺寸計(jì)算軸向尺寸計(jì)算- 16 - （三）（三） 水輪發(fā)電機(jī)重量估算水輪發(fā)電機(jī)重量估算.- 17 - - 2 - 第四章第四章 混凝土重力壩混凝土重力壩.- 17 - 41 確定壩高確定壩高- 17 - 壩頂寬度壩頂寬度.- 18 - 4.4 穩(wěn)定和應(yīng)力校核（以下計(jì)算均取單寬穩(wěn)定和應(yīng)力校核（以下計(jì)算均取單寬=1M,混凝土采用混凝土采用 C20）- 19 - 第五章第五章 溢流壩溢流壩.- 25 - 5.1 溢流壩孔口尺寸的確定溢流壩孔口尺寸的確定.- 25 - 5.1.1 溢流壩下泄流量的確定溢流壩下泄流量的確定.- 25 - 5.1.2 溢流孔口尺寸確定和布置溢流孔口尺寸確定和布置- 25 - 5.1.3 堰頂高程的確定堰頂高程的確定- 25 - 5.1.4 閘門布置閘門布置.- 26 - 5.2 溢流壩的剖面布置溢流壩的剖面布置- 26 - 5.2.1 溢流面曲線溢流面曲線.- 26 - 5.2.2 溢流重力壩剖面如下圖所示：溢流重力壩剖面如下圖所示：- 28 - 圖圖 5-1 溢流壩剖面示意圖溢流壩剖面示意圖.- 28 - 5.3 溢流壩穩(wěn)定驗(yàn)算溢流壩穩(wěn)定驗(yàn)算.- 28 - 1 基本組合：（上游為正常蓄水位，下游水位為基本組合：（上游為正常蓄水位，下游水位為 0）- 28 - 圖圖 5-2 溢流壩剖面在校核洪水位時(shí)的示意圖溢流壩剖面在校核洪水位時(shí)的示意圖.- 30 - 5.5.1 鼻坎的型式和尺寸鼻坎的型式和尺寸- 32 - 5.5.2 挑射距離和沖刷坑深度的估算挑射距離和沖刷坑深度的估算- 32 - 第六章引水建筑物第六章引水建筑物.- 32 - 6.1 基本尺寸基本尺寸- 32 - 6.1.1 隧洞斷面隧洞斷面- 32 - 6.1.2 閘門斷面閘門斷面- 32 - 6.1.3 攔污柵斷面攔污柵斷面.- 33 - 6.2 托馬斷面托馬斷面- 34 - 6.2.1 引水隧洞的水頭損失引水隧洞的水頭損失- 34 - 6.2.2 壓力鋼管的水頭損失壓力鋼管的水頭損失.- 36 - - 6. 2.3 斷面計(jì)算斷面計(jì)算.- 37 - 6.3 調(diào)壓室設(shè)計(jì)選擇：調(diào)壓室設(shè)計(jì)選擇：- 38 - 差動(dòng)式方案：差動(dòng)式方案：.- 38 - 第七章第七章 廠房廠房.- 42 - - 3 - 7.1 廠房長度確定廠房長度確定.- 42 - 7.1.1 機(jī)組段長度機(jī)組段長度- 42 - 7.1.2 端機(jī)組段長度端機(jī)組段長度- 43 - 7.1.3 裝配場長度裝配場長度- 43 - 7.2 主廠房寬度確定主廠房寬度確定.- 43 - 7.3 主廠房頂高程確定主廠房頂高程確定- 43 - 7.3.1 水輪機(jī)安裝高程：水輪機(jī)安裝高程：- 43 - 7.3.2 尾水管底板高程尾水管底板高程- 44 - 7.3.3 基巖開挖高程：基巖開挖高程：- 44 - 7.3.4 水輪機(jī)層地面高程水輪機(jī)層地面高程.- 44 - 4 7.3.5 發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式）發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式）- 44 - 7.3.6 橋吊安裝的高程橋吊安裝的高程- 44 - 7.3.7 廠房頂部高程廠房頂部高程- 45 - 8：專題計(jì)算：專題計(jì)算.- 46 - 尾水管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算尾水管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算.- 46 - 選出最危險(xiǎn)截面下最危險(xiǎn)狀況來進(jìn)行彎矩計(jì)算，以求得配筋選出最危險(xiǎn)截面下最危險(xiǎn)狀況來進(jìn)行彎矩計(jì)算，以求得配筋.- 49 - 討論邊墩的配筋情況。討論邊墩的配筋情況。.- 51 - 討論頂梁和地基梁。討論頂梁和地基梁。.- 54 - - 4 - 第一章第一章 基本資料基本資料 第二章第二章 水輪機(jī)水輪機(jī) 2.1 水電站水頭的確定水電站水頭的確定 2.1.1 的確定的確定 max H 1. 校核洪水位+滿發(fā) Z=240.00m =8500由獲青水位流量關(guān)系曲線得： 上下 Qsm3 Z=128.33m 下 = Z- Z=240.00-128.33=111.67m 毛 H 上下 =96%111.67= 107.2m 凈 H 2. 設(shè)計(jì)洪水位設(shè)計(jì)洪水位+滿發(fā)滿發(fā) Z=238.00m =4800由獲青水位流量關(guān)系曲線得： 上下 Qsm3 Z=124.18m 下 =238.00-124.18=113.82m 毛 H =96%113.82=107.57m 凈 H 3. 正常蓄洪水位正常蓄洪水位+一臺(tái)機(jī)組發(fā)電一臺(tái)機(jī)組發(fā)電 Z232m 上 - 5 - 發(fā)電機(jī)出力 N=5.6 萬千瓦則即水輪機(jī)出力為=5.83 水 N 5.6 0.96 萬 KW（96%為大中型水電站 根據(jù) N=9.8QH ，水電站的效率一般為 85%即 =85% 試算過程： 表 2-1 試算過程 Q（）sm3 Z（m 上 ） Z(m) 下 (m) 毛 H(m) 凈 H(萬萬 KW) 水 N 20232115.17116.83112.161.90 40232115.48116.52111.863.80 60232115.57116.43111.775.69 由 NQ 關(guān)系曲線，N=5.83 萬 KWQ=58.2 Z=115.39m sm3 下 =232-115.39=116.61m 毛 H =96%116.61=111.95m 凈 H 2.1.2設(shè)計(jì)低水位設(shè)計(jì)低水位的確定的確定 min H 設(shè)計(jì)低水位（即設(shè)計(jì)死水位）+機(jī)組滿發(fā) Z192.00m 上 發(fā)電機(jī)出力 N=9.8QH=5.6*4=22.4 萬千瓦，即水輪機(jī)出力為 23.33 萬 千瓦 試算 表 2-2 試算過程 Q（）sm3 Z（m 上 ） Z(m) 下 (m) 毛 H(m) 凈 H(萬萬 KW) 水 N 400192.00117.0574.9571.9524.43 300192.00116.7675.2472.0918.39 - 6 - 200192.00116.4775.5371.9512.31 由 NQ 關(guān)系曲線，N=23.33 萬 KWQ=366 Z=116.95m sm3 下 =192.00-116.78=75.05m 毛 H =96%75.05=72.21m 即=72.05m 凈 H min H 2.1.3 加權(quán)水頭的確定加權(quán)水頭的確定 加權(quán)平均水位=m maxmin 0.6*0.4*95.99hh 引水式水電站=95.99m r H av H 2.2 水輪機(jī)型號選擇水輪機(jī)型號選擇： 根據(jù)該水電站的水頭工作范圍 72.05111.39，查水電站教材型譜 表選擇合適的水輪機(jī)型有 HL200、HL180 和 HL220 三種?，F(xiàn)將這三種 水輪機(jī)作為初選方案，分別求出其有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行比較分析。 (1)HL200 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 2.2.1.1 轉(zhuǎn)輪直徑(假定=91.1%) 1 D =2.72 m rr 1 r 1 HH81Q . 9 N D 4 5.8333 10 9.81 0.96 95.9995.9990.7% 取標(biāo)稱直徑=2.75m 1 D 2.2.1.2 轉(zhuǎn)速 n 取 n=250r/m 10av 1 nH6895.99 n242.26r min D2.75 - 7 - 2.2.1.3 效率及單位參數(shù)修正 1M 5 5 maxMmax 1 D0.46 1 (1)1 (1 90.7%)93.4% D2.75 %7 . 2% 7 . 90% 4 . 93 maxMmax =1.0% =1.7% % 4 . 92%7 . 1% 7 . 90 Mmaxmax （與上述假定相同） % 1 . 91%7 . 1% 4 . 89 M 3% %93 . 0 1% 7 . 90% 4 . 921 n n Mmaxmax 10 1 單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量也可不加修正。 1 Q 2.2.1.4 范圍的檢驗(yàn) 4 r 1max 22 1rr N5.8333 10 Q 9.81D HH9.81 2.7595.9995.9990.7% =0.9220.95sm3sm3 =68.31 22 max1max1r QQDH0.922 2.7595.99sm3 1 1min max nD250 2.75 n64.98r min H111.95 1 1max min nD250 2.75 n80.90r min H72.21 1 1r r nD250 2.75 n70.17 /min H95.99 r 在圖上做出工作范圍。 - 8 - 2.2.1.5 氣蝕系數(shù) 查水電站教材 =0.107 (2) HL180 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 1.轉(zhuǎn)輪直徑(假定=90.9%) 1 D =2.63 m rr 1 r 1 HH81Q . 9 N D 4 5.8333 10 9.81 0.86 95.9995.9992% 取標(biāo)稱直徑=2.75m 1 D 2.轉(zhuǎn)速 n 取 n=250r/m 10av 1 nH6795.99 n238 D2.75 3.效率及單位參數(shù)修正 % 4 . 94 75 . 2 46 . 0 %)921 (1 D D )1 (1 5 5 1 M1 Mmaxmax %4 . 2%92% 4 . 94 maxMmax =1.0% =1.4% % 4 . 93%4 . 1%92 Mmaxmax （與上述假定相同） % 9 . 90%4 . 1% 5 . 89 M 3% %93 . 0 1% 7 . 90% 4 . 921 n n Mmaxmax 10 1 單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量也可不加修正。也可不加修正。 1 Q - 9 - 4工作范圍的檢驗(yàn) 4 r 1max 22 1rr N5.8333 10 Q 9.81D HH9.81 2.7595.9995.9992% =0.7840.86sm3sm3 =56.9628.9257 . 2784. 0HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 minr86.64 34.112 57 . 2025 H nD n max 1 min1 minr90 . 0 8 21.72 57 . 2250 H nD n min 1 max1 minr75 . 17 28.92 57 . 2025 H nD n r 1 r1 在圖上做出工作范圍。 5 氣蝕系數(shù) 查水電站教材 =0.079 （3）HL220 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 1 轉(zhuǎn)輪直徑(假定=90.8%) 1 D =2.98 m rr 1 r 1 HH81Q . 9 N D 4 58333 10 9.81 0.67 92.2892.2890.8% 取標(biāo)稱直徑=3.0m 1 D 2 轉(zhuǎn)速 n 取 n=250r/m 10av 1 nH6795.99 n214.5r min D3.0 - 10 - 3 效率及單位參數(shù)修正 %8 . 39 0 . 3 46 . 0 %)191 (1 D D )1 (1 5 5 1 M1 Mmaxmax %8 . 2%0 . 19%8 . 39 maxMmax =1.0% =1.8% %8 . 29%8 . 1%19 Mmaxmax （與上述假定相同） % 8 . 90%8 . 1% 0 . 89 M 3% %1 . 11%8 . 09% 8 . 921 n n Mmaxmax 10 1 單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量也可不加修正。也可不加修正。 1 Q 4工作范圍的檢驗(yàn) 4 r 1max 22 1rr N5.8333 10 Q 9.81D HH9.81 3.095.9995.9990.8% =0.700.67不滿足不滿足sm3sm3 要求要求 =57.0628.920 . 366. 0HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 5 氣蝕系數(shù) 查水電站教材 =0.07 HL200 型水輪機(jī)方案的調(diào)速設(shè)備選擇minr250n,75m . 2 D1 調(diào)速功計(jì)算 5 3 r max N5.8333 10 Q56.488m s 9.81H9.81 11534 0.911 - 11 - 30000NmNm10)20. 276. 1 ( DHQ250200A 5 1max 屬大型調(diào)速器，接力器、調(diào)速柜和油壓裝置應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算和選擇。 接力器的選擇接力器的選擇 2.3.1 接力器直徑的計(jì)算接力器直徑的計(jì)算 采用兩個(gè)接力器來操作水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，選用額定油壓為 2.5MPa， 則每個(gè)接力器的直徑為： s d 2 . 0 D b 1 0 1 0 s1max b dDH D 0.027 2.750.2 111.95 0.359m359mm 由此，在水電站機(jī)電設(shè)備表 4-4 中選擇與之接近而偏大的 的標(biāo)準(zhǔn)接力器。的標(biāo)準(zhǔn)接力器。 s d375mm 2.3.2 接力器最大行程的計(jì)算接力器最大行程的計(jì)算 0maxmax a8 . 14 . 1S 導(dǎo)葉最大開度可由模型的求得： 0max a 0Mmax a 00M 0max0Mmax 0M0 D Z aa DZ 3217.5 24 32192.8mm 534 24 01 0Mmax0M D1.17D1.17 2.753.2175m3217.5mm aD15 與查附圖 - 12 - 當(dāng)選用計(jì)算系數(shù)為 1.8 時(shí)，則 max S(1.4 1.8) 193mm270 347mm 2.3.4 接力器容積的計(jì)算接力器容積的計(jì)算 兩個(gè)接力器的總?cè)莘e兩個(gè)接力器的總?cè)莘e s V 2 23 ssmax Vd S0.3590.3470.077m 22 調(diào)速器的選擇： 大型調(diào)速器的型號 是以主配壓閥的直徑來表征的，主配壓閥的直徑 (選用 s Sm V0.077 d1.131.130.074m74mm T V4 4.5 ) sm5 . 4V,4sT ms 由此在水電站機(jī)電設(shè)備表 4-1 中選擇與之相鄰而偏大的 DT-80 型電氣液壓型調(diào)速器。 油壓裝置的選擇 此處油壓裝置不考慮空放閥和進(jìn)水閥的用油，則壓力油罐的容積 3 KS V(18 20)V(18 20) 0.0771.386 1.54m 由此，在水電站機(jī)電設(shè)備表 4-2 種選則與之相鄰而偏大的 HYZ-1.6 型組合式油壓裝置 HL200 型轉(zhuǎn)輪流道尺寸（型轉(zhuǎn)輪流道尺寸（）查教材）查教材水電站機(jī)電設(shè)備水電站機(jī)電設(shè)備75m . 2 D1 207 P 蝸殼尺寸蝸殼尺寸 r H95.99m 3 max Q65.69m s 55m . 0 75m . 2 2 . 02D . 0 b 10 查教材水電站機(jī)電設(shè)備附表 3 211 P55m . 4 Da65m . 3 Db - 13 - 斷面形狀采用圓形，尾部采用橢圓形 包角=345 0 （查教材水電站 ）圖 2-8sm1 . 9vc 32 P 表 2-2 渦殼計(jì)算表格 角度（） （m） i (m) i a(m) i R 345 1.5863.8615.447 300 1.4793.7545.233 255 1.3643.6395.002 210 1.2373.5134.750 165 1.0973.3724.469 120 0.9353.2104.146 750.740 3.0143.754 300.468 2.7433.210 尾水管尺寸的確定（變肘形）： 1 1 51 41 41 61 11 51 56 2.22.2 2.756.05 4.54.5 2.7512.375 2.722.72 2.757.48 1.351.35 2.753.71 1.351.35 2.753.71 0.6750.675 2.751.856 1.825 1.221.22 2.753.355 tan hDm LDm BDm DDm hDm hDm LDm hDm hh a LL 1 555 11 2 3124 343 3.355 1.856 0203 12.3755 11.50 (0.1 0.15)0.4972 0.745811 (0.04350.146)0.1895 2.750.5211 0.02 6.050.5211 0.023.711.80 2tan (8 ) 3.71 2 1 a bBmbm hDm hm hhhhhm DDh 考慮到閘墩的厚度取為米， .80 tan8 3.2m - 14 - 第三章第三章 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 3.1 主要尺寸估算主要尺寸估算 1、極距、極距 KVA 4 f SN cos5.6 10 0.8565882.35 cm f 4 4 j S65882.35 k1072.38 2p2 12 2、定子內(nèi)徑、定子內(nèi)徑 i D cm i 2p24 D72.38553.22 3.14 3、定子鐵芯長度、定子鐵芯長度 (采用空冷采用空冷) t l 6 102 . 5c cm f t 262 ie S65882.35 l132.47 cD n6.5 10553.22250 比較合理 t l132.47 1.833 72.38 4、定子鐵芯外徑、定子鐵芯外徑 a D 166.7r/min Da=Di+=553.22+72.38=625.6cm e n - 15 - 32 外形尺寸估算外形尺寸估算 （一）平面尺寸估算（一）平面尺寸估算 1、定子機(jī)座外徑 1 D 214300 r/min e n 1a D1.20D1.20 625.6750cm7.5m 2、風(fēng)罩內(nèi)徑 2 D 20000KVA D2=D1+2.4m=7.5+2.4=9.9m f S 3、轉(zhuǎn)子外徑 3 D 3i DD5.53m 4、下機(jī)架最大跨度 4 D 10000214r/min e n 1t hl2132.472 72.38277cm2.77m 2、上機(jī)架高度 2 h 所以采用懸式 e n 2i h0.25D0.25 553.22138.3cm1.38m - 16 - 3、推力軸承高度、勵(lì)磁機(jī)高度、副勵(lì)磁機(jī)高度和永磁機(jī)高度 3 h 4 h 5 h 6 h （起重機(jī)架高（起重機(jī)架高 0.8）1.0m 3 h2.0m 4 h2.0m 0m . 1 h57m . 0 h6 4、下機(jī)架高度 7 h 7i h0.12D0.12 553.2266.38 5、定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離 8 h 懸式 8i h0.15D0.15 553.2282.98cm0.83m 6、下機(jī)架支承面主主軸法蘭底面距離=700mm1500mm 9 h 這里取0m . 1 1000mmh9 7、轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 10 h 無風(fēng)扇時(shí) +(500600)mm=132.47cm+(5060) t10 lh cm=182.47192.47m 這里取 10 h1.90m 8、發(fā)電機(jī)主軸高度 11 h 12345689 Hhhhhhhhh 2.77 1.382.02.0 1.00.70.83 1.0 11.68 m =（0.70.9）H=8.17610.512 取為 9m 11 h 9、定子鐵芯水平中心線至法蘭盤底面距 12 h 12110 h0.46hh0.46 2.77 1.903.17m - 17 - （三）三） 水輪發(fā)電機(jī)重量估算水輪發(fā)電機(jī)重量估算 水輪發(fā)電機(jī)的總重量 2 2 3 3 f f1 e S65882.35 GK9369.94t n250 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量= f 1 G184.97t 2 第四章第四章 混凝土重力壩混凝土重力壩 41 確定壩高確定壩高 吹程 1000m， 1 1 3 12 2 0.0076* ghgd v vv 推出 5% 0.775hm 1% 0.95h 1 12 3.75 0 2.15 2 0 1 3.75 2.15 0.331* 19.81*1000400 0.331* 4009.8120 7.86 mo vgd Lv vg 2 1% 0.361 z m h h l 1% 0.950.360.4 1.71 zc hhhh 設(shè)計(jì)洪水位+ h設(shè)=238+1.71=239.71m 壩頂高程=max 校核洪水位+ h校=240+1.71=241.75 =242m B= )( 1 f KH - 18 - = )5.00(68.0 126 10 24 =97.5m 壩頂寬度壩頂寬度 壩頂寬度=8%10%130=10.413m，取壩體寬度 12m 圖圖 4-1 非溢流壩剖面圖非溢流壩剖面圖 4.4 穩(wěn)定和應(yīng)力校核（以下計(jì)算均取單寬穩(wěn)定和應(yīng)力校核（以下計(jì)算均取單寬=1m,混凝土采用混凝土采用 C20） 穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算 設(shè)計(jì)狀況 壩基面： - 19 - 自重: G1=GGk=1.00.555024=3000KN 力臂：m 1 53.7L 彎矩：58.3*300016100.Mknm G2=GGk=1.0*12*130*24=37440KN 力臂：46Lm 彎矩：37440*461722240M G3=GGk=1.00.5（130-12/0.8）9224=126960KN 力臂： 3 9.33Lm 彎矩： 3 9.33*1269601184960.MkN m 水壓力： P1=GGk=1.00.59.81(240112)2=80363.52KN 力臂： 1 128/342.7Lm 彎矩： 1 80363.5*42.73431521.MkN M P2=GGk=1.00.59.81(12850128) 5=6278.4 KN 力臂： 2 56Lm 彎矩： 2 53*6278.4357868.9.Mknm P3=GGk=1.00.59.8124.22=2872.5642KN 力臂： 3 526.4545.55Lm - 20 - 彎矩： 3 2872.5*45.5518537.2.Mknm P4=GGk=1.00.59.8124.2*24.2*0.8=2298.05136KN 力臂： 3 45.55Lm 彎矩：45.55*229814829.Mknm 浪壓力： 1% 1 * *() 4 1 *9.81*7.86*(0.950.361) 4 25.27 wkmz pr lhh 揚(yáng)壓力: 浮托力：U1=GGk=1.024.29.81109=25876.818KN 力臂： 1 0Lm 彎矩：為 0 滲透力： p1=GGk = 1.29.81(12824.2)*1.25*10*0.5= 7637.085 KN/m 力臂： 1 58Lm 彎矩：7637*58442946.Mknm p2=GGk =9.81*（128-24.2 ）*0.25*99*1.2*0.5 = 15121.43kn/m 力臂： 2 14Lm 彎矩： 2 14*15121.43211700.Mknm 綜上， W =G1+G2+G3+P2+P4U1p1-p2 = 154879.14kn - 21 - P = 83261.35kn 滿足要求 () 0.68*140879.14 1.15 83261.35 fwu k p 16100 1722240 11849603431521 357868.9 18537 1482964693442946211700565278.9 M d 1 R(*)= d 1 ( k f f W + k c c A)=2 . 1 1 (3 . 1 0 . 1 154879.14 +0 . 3 900 104)=101345.8KN 0 S(*)= 0 P =1.10.9583261.35=87007.12KN y =B W 2 6 B =+=1688.03KPa 154879.14 109 2 565278.9*6 109 y =B W 2 6 B =-=1117.09KPa 154879.14 109 2 565278.9*6 109 0 S(*)= 0 y =1.10.951688=1755.5KPa, 0 S(*)= 0 y =1.10.951117.09=1161.741KPa, 折坡面： - 22 - G2 G3 自重: G1=GGk=1.0128024=23040KN 力臂 L1=26 m 彎矩 M1= G2L2=23040*26=599040KN.m G2=GGk=1.00.5806424=61440KN 力臂 L2=2.7m 彎矩 M2= G3 L 3=6174402.7=163840KN.m 水壓力： P1=GGk=1.00.59.81(240162)2=28331.28 KN 力臂 L1=25.33m 彎矩 M1= P1L1=28331.28*25.33=717725.8KN.m - 23 - P2、M2、P3、M3、 P4、M4 均為零 浪壓力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=49.1 KN 力臂 L1取為 84 m 彎矩 M1=P1 L1=49.184=4120.8KN.m 揚(yáng)壓力: 浮托力：U1=0、彎矩 M1=0 滲透力： p1=GGk = 1.29.81(238162)=745.56KN/m p2=p1 =0.3745.56=223.668KN/m U2=0.5223.759=7157.4 KN 力臂 L2=5m 彎矩 M2= U2 L2=7157.45=26392.5 KN.m U3=0.5（745.56+223.7）5=2423.4KN 力臂 L3=29.5m 彎矩 M3= U3 L3=4247.222=71482.9 KN.m 綜上， W =G1+G2U1U2 =23040+614407157.42423.4 =74899.2KN P =P1+P1P2 =28331.28+49.10 =28380.1KN - 24 - 滿足要求 * 0.68*74899.2 1.79 28380 fw k p M =M1+M2M3M1M2M1+M2 =599040+163840717725.84120.8+26392.571482.9 =- 4059 KN.m d 1 R(*)= d 1 ( k f f W + k c c A)=2 . 1 1 (3 . 1 25 . 1 （-4059）+0 . 3 1450 64)=27032KN 0 S(*)= 0 P =1.10.9528380=25847KN y =B W 2 6 B =+=1170KPa 74899.2 64 4059*6 64*64 y =B W 2 6 B =- 2 2 . 63 8 . 3313156 =1164KPa 74899.2 64 0 S(*)= 0 y =1.10.951170=12220KPa, 0 S(*)= 0 y =1.10.951328.4=1216.18KPa, d 1 R(*)= d 1 ck c f f =8 . 1 1 5 . 1 18500 =6852KPa 第五章第五章 溢流壩溢流壩 5.1 溢流壩孔口尺寸的確定溢流壩孔口尺寸的確定 5.1.1 溢流壩下泄流量的確定溢流壩下泄流量的確定 按千年一遇設(shè)計(jì)。 - 25 - 通過溢流壩頂?shù)南滦沽髁繛椋?3 0 48000.8 215.674627.47 s QQQms 5.1.2 溢流孔口尺寸確定和布置溢流孔口尺寸確定和布置 取單寬流量為 90， 取 L=52mqsm3 4726.47 51.47 90 Q Lm q 按規(guī)范閘墩取為 4.0m=1.0m+1.5m2，邊墩取為 2.0m。 5.1.3 堰頂高程的確定堰頂高程的確定 堰頂高程=設(shè)計(jì)洪水位-H 33 22 000 252 0.49 0.92 9.814726.4713.46QL mgHHHm 5.1.4 閘門布置閘門布置 閘門高度=正常蓄水位-堰頂高程+安全超高 =232-224.54+1 =8.46m 選擇平面閘門，按規(guī)范所給值，又閘孔凈寬=13m，所以閘門取為 13m9m。 工作閘門一般布置在溢流堰頂點(diǎn)，但本設(shè)計(jì)取稍偏上游。檢修閘門位于 工作閘門之前，為便于檢修，兩者之間留有 13m 的凈寬，本設(shè)計(jì)取凈 寬 1.0m。 22 0 0 0.17 238.0(13.46)224.54 29.81 V HHm g - 26 - 5.2 溢流壩的剖面布置溢流壩的剖面布置 5.2.1 溢流面曲線溢流面曲線 5.2.1.1 溢流前沿： max 240.0224.5415.46HHm 校核 堰頂高程 mHHd87.1395.1095 . 0 75 . 0 max ）（ 取， 則 13.46 d Hm0.2823.8 d Hm0.2763.71 d Hm 0.1752.35 d Hm 1 0.56.73 d RHm 2 0.22.69 d RHm 3 0.040.54 d RHm 5.2.1.2 溢流段：（溢流面曲線采用 WES 曲線） yKHX n d n1 定型設(shè)計(jì)水頭 d H K、n 與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查設(shè)計(jì)手冊 知 k=2, n=1.85） 即： 1.85 1 18.2 yx 則切點(diǎn)的坐標(biāo)為:(23.77 , 17.14) 5.2.1.3 直線段： 直線段采用與基本剖面一樣的坡度，直線段方程為： 14.56 0.8 x y 5.2.1.4 反弧段設(shè)計(jì) 下有最高水位=128.3-112=16.3 根據(jù)鼻坎應(yīng)高出下游水位 12m，取為 18m - 27 - 假設(shè)反弧段半徑為 16m，挑射角為 20. 則反弧段圓心距壩底距離為 1 18 16cos2033.03Hm 反弧段與壩后坡面切點(diǎn)距壩點(diǎn)距離為 33 16cos(arcsin0.8)23.4m 鼻坎超出基本 坡面距離=33-16=17m 選擇挑流消能， ，查水力學(xué) （下） 53 P 2 0 2 2 00 2 c c hg q hT 總有效水頭，m； 0 T 臨界水深（校核洪水位閘門全開時(shí)反弧處水深） ，m； 0c h 流速系數(shù) 查表取 0.95。 3 4800 92.3 52 Q qms L 0 109Tm 經(jīng)試算， 0 2.3 c hm 反孤段半徑，取 0 6 1013.8 23 c Rhm16Rm 鼻坎挑角，取352020 溢流壩斷面如下圖所示： - 28 - 5.2.2 溢流重力壩剖面如下圖所示：溢流重力壩剖面如下圖所示： ：0.8 ：0.1 （1） （2） 圖 5-1 溢流壩剖面示意圖 5.3 溢流壩穩(wěn)定驗(yàn)算溢流壩穩(wěn)定驗(yàn)算 1 基本組合：（上游為正常蓄水位，下游水位為基本組合：（上游為正常蓄水位，下游水位為 0） 壩體自重：（閘門作為安全儲(chǔ)備） （垂直向下） 將溢流壩作于方格紙上利用數(shù)格子的方法，計(jì)算溢流壩的自重 = 1 133531G 上游水壓力： 水平向右的水壓力 22 10 11 19.81(232 112.0)175031.3 22 PhKN 垂直向下的水壓力 20 19.81 5/2 (120 12050) 14660PSKN - 29 - 揚(yáng)壓力：（垂直向上） 壩踵處的揚(yáng)壓力=（232-112.0）9.81=1177.2KN 排水處的揚(yáng)壓力=0.31177.2=353.16KN 1 353.16 103531.6UKN 2 1 353.16 94.6 116704.67 2 UKN 3 1 (1177.2353.16) 10 14120.8 2 UKN 根據(jù)抗剪強(qiáng)度公式： () 0.7*(133531 3531.6 16704.674120.84660) 1.06 75031.3 fWU K P 滿足要求。 偶然組合：（上游水位為校核水位，即 240.0m，下游水位由下瀉流量 ，對應(yīng)山前巒的水位流量關(guān)系曲線可得 3 8500215.678284.33Qms 下游水位=136-110=20m） - 30 - （2） （1） ：0.8 ：0.1 圖 5-2 溢流壩剖面在校核洪水位時(shí)的示意圖 壩體自重：（垂直向下） 1 133531G 上游水壓力： （水平向右） 22 10 11 19.81(240 112.0)184500 22 PhKN （垂直向下） 20 110 9.81 (13050) 17860PSKN 下游水壓力： （水平向左） 22 10 11 19.811611258.68 22 PhKN 揚(yáng)壓力：（垂直向上） 壩踵處的揚(yáng)壓力=（240.0-112.0）9.81=1255.68KN 壩趾處的揚(yáng)壓力=169.81=156.96KN - 31 - 排水處的揚(yáng)壓力=0.31255.68）=376.7KN 2 376.7 10 13767UKN 3 1 (1255.68376.7) 104394.9 2 UKN 4 1 312 94.6 115216.2 2 UKN 動(dòng)水壓力： 2 20 3 8500 161.86 52 Q qms L 0 240 112 18110Tm95. 0 2 0 2 2 00 2 c c hg q hT 經(jīng)試算， mhc90 . 2 0 0 161.86 55.81 2.9 c q vm s h 0 21 coscos 10 55.81 161.86 cos30 -cos52.01 9.81 1307.6 x qv P g KN 水平向右 0 21 sinsin 10 55.81 161.86 sin30sin52.01 9.81 7825.6 y qv P g KN 垂直向下 驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度 ： () 0.7*(133531 786037674394.9 15216.2) 1.01 84500 1258.68 fWU K P 滿足要求滿足要求 - 32 - 5.5.1 鼻坎的型式和尺寸鼻坎的型式和尺寸 鼻坎采用平順連續(xù)式的,高程比下游水位高出兩米,即坎頂高程為 138m. 5.5.2 挑射距離和沖刷坑深度的估算挑射距離和沖刷坑深度的估算 0 8500 38.68 882.3 95.54 c Q V h 45 . 2 cos 1 hh 2 18hm68.37 1 V mhhgL32.165230sin68.3730cos68.3730cos30sin68.37 18 . 9 1 21 222 0.50.50.50.25 1.5 161.861042626.88 rr tk qHtm 第六章引水建筑物第六章引水建筑物 6.1 基本尺寸基本尺寸 6.1.1 隧洞隧洞斷面斷面 隧洞采用圓形斷面，取經(jīng)濟(jì)流速為 4。sm 設(shè)計(jì)水位下機(jī)組滿發(fā)時(shí)隧洞流量 3 4 57.75231Qms 實(shí)際取為 8.5m 44 231 8.52 3.14 4 Q Dm v 6.1.2 閘門斷面閘門斷面 閘門高度取為 8.5 m - 33 - 寬度m S b34 . 7 5 . 8 4 5 . 8 1 . 1 5 . 8 1 . 1 2 隧洞 取漸變段長度為 13m，則擴(kuò)散角 55 . 2 132 34 . 7 5 . 8 arctan 6.1.3 攔污柵斷面攔污柵斷面 smv0 . 1 攔污柵凈過水面積 引用流量 允 取，則 1.0vm s 允 攔污柵凈過水面積 2 231 231 1.0 Sm 進(jìn)水口段，上唇線采用四分之一橢圓 1 2 2 2 2 b y a x 根據(jù)水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮到攔污柵面積要求取 24 P 橢圓方程為： 1 925 2 2 2 2 yx 淹沒深度 c 取 0.7， 231 3.67 62.9 Q vm s S ，實(shí)際取為 9m。mdcvScr78 . 8 69.1167 . 3 7 . 0 進(jìn)水口底部高程= m 5 . 1745 . 89192 攔污柵傾角為，實(shí)際取為 60，這樣過水面積大，且易于清污。7060 攔污柵凈高度=（8.5+9）/sin60=20.21m 攔污柵高度=，考慮到一定的安全超高實(shí)際m 2 . 2060sin 5 . 174192 - 34 - 取為 21m。 攔污柵寬度 h S d S=231 88.6 2 mmh21.20 .取寬度為 15.6m 2 . 253 2 . 279 2 . 2032 . 5% 6 . 88S 故滿足要求。 6.2 托馬斷面托馬斷面 6.2.1 引水隧洞的水頭損失引水隧洞的水頭損失 （1）沿程水頭損失 f h m D R125 . 2 4 計(jì)算托馬斷面時(shí)混凝土襯砌，選用最小糙率 0.012。 279.2 4.83 57.75 vm s 49.94 1 6 1 R n c 22 22 4.831290 1.589 94.492.125 f v L hm cR （2）局部水頭損失 j h 攔污柵處 j1 h - 35 - （具有獨(dú)立支墩）（具有獨(dú)立支墩） 238 . 0 60sin 8 . 4 2 . 1 035 . 1 10 . 0 01 . 0 42 . 2 sin 3 4 3 4 3 4 2 2 2 3 4 1 1 11 b S b S 22 11 1 0.2380.015 22 j v hm gg 1、喇叭口段喇叭口段