倒虹吸計(jì)算書.doc

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1、舊寨倒虹吸計(jì)算書一、基本資料設(shè)計(jì)流量：2.35m3/s加大流量：2.94m3/s進(jìn)口渠底高程：1488.137m進(jìn)口渠寬：2.0m進(jìn)口渠道設(shè)計(jì)水深:1.31m加大流量水深：1.56m出口渠底高程：1487.220m進(jìn)口渠道設(shè)計(jì)水深:1.43m加大流量水深：1.70m進(jìn)出口渠道形式：矩形進(jìn)口管中心高程：1487.385m出口管中心高程：1486.69m管徑DN：1.6m二、設(shè)計(jì)采用的主要技術(shù)規(guī)范及書籍1、《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50288—99；2、《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》SL284—20033、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T191—96；4、《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》DL50

2、73—1997；5、《小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)-金屬結(jié)構(gòu)》；。6、《水力計(jì)算手冊(cè)》7、《倒虹吸管》三、進(jìn)口段1、漸變段尺寸確定L=C(B1-B2)或L=C1h；C取1.5～2.5；C1取3～5：h上游渠道水深；經(jīng)計(jì)算取L=4m；2、進(jìn)口沉沙池尺寸確定(1)擬定池內(nèi)水深H;H=h+TT=（1/3～1/4）h；T為進(jìn)口渠底至沉沙池底的高差；取0.8m；(2)沉沙池寬BB=Q/(Hv)；v池內(nèi)平均流速0.25～0.5m/s；經(jīng)計(jì)算取B=3.5m；(3)沉沙池長(zhǎng)L’L’≥（4~5）h經(jīng)計(jì)算取L=8m；(4)通氣孔通氣孔最小斷面面積按下式計(jì)算：；A為通氣管最小斷面面積m2；Q為通氣管進(jìn)風(fēng)量，近似

3、取鋼管內(nèi)流量，m3/s；C為通氣管流量系數(shù)；如采用通氣閥，C取0.5；無(wú)閥的通氣管，C取0.7；為鋼管內(nèi)外允許壓力差，其值不大于0.1N/mm2；K為安全系數(shù)，采用K=2.8。經(jīng)計(jì)算A=0.0294m2；計(jì)算管內(nèi)徑為0.194m，采用D273(δ=6mm)的螺旋鋼管。四、出口段倒虹吸管出口消力池，池長(zhǎng)L及池深T，按經(jīng)驗(yàn)公式：L=(3~4)hT≥0.5D0+δ+0.3經(jīng)計(jì)算取L=6m，T=1.2m。五、管身段本倒虹吸管采用Q235B板鋼管，經(jīng)初步布置和擬定后量得鋼管長(zhǎng)約410m。根據(jù)地形在全線設(shè)4座鎮(zhèn)墩，初定鋼管內(nèi)徑DN1600mm，壁厚δ為14和16mm。下面分別對(duì)倒虹吸進(jìn)行水力計(jì)算

4、、鋼管和鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)計(jì)算：（一）水力計(jì)算倒虹吸的過水能力及總水頭損失按《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄N所列公式計(jì)算：1、倒虹吸的過水能力按下式計(jì)算Q=μωλ=C=1/6式中：Q－倒虹吸設(shè)計(jì)流量（m3/s）；μ－流量系數(shù)；=0.383ω－倒虹吸過水?dāng)嗝婷娣e；=2.01g－重力加速度（m/s2）Z－上、下游水位差（m）；0.777m∑－局部水頭損失系數(shù)的總和，包括進(jìn)、出口攔污柵、閘門槽、伸縮節(jié)、進(jìn)人孔、旁通管、轉(zhuǎn)彎段、漸變段等損失系數(shù)；ξ閘=0.2，ξ進(jìn)口=0.5，ξ攔柵=0.5，ξ出口=1，ξ彎頭=αξ90，ξ90=0.361#鎮(zhèn)墩彎頭為14°59′，α=0.32，ξ彎頭1=0.32*0.

5、36=0.1152#鎮(zhèn)墩彎頭為37°47′，α=0.63，ξ彎頭2=0.63*0.36=0.2273#鎮(zhèn)墩彎頭為44°4′，α=0.69，ξ彎頭3=0.69*0.36=0.2484#鎮(zhèn)墩彎頭為11°，α=0.25，ξ彎頭4=0.25*0.36=0.09∑ξ彎頭=0.68∑=2.88λ－能量損失系數(shù)；=0.015338L－倒虹吸總長(zhǎng)度（m）；410D－管內(nèi)直徑（m）；1.6mC－謝才系數(shù)；=71.53n－糙率；取0.012經(jīng)計(jì)算Q=3.0m3/s大于加大流量2.94m3/s；所以選擇鋼管內(nèi)徑為1.6m是合適的。2、倒虹吸總水頭損失按下式計(jì)算hw=（∑ξ+λL/D）V2/2gv管道流速設(shè)

6、計(jì)時(shí)為1.17m/s，加大流量時(shí)為1.46m/s。所以設(shè)計(jì)時(shí)hw=0.48m加大時(shí)hw=0.74m。（一）鋼管結(jié)構(gòu)計(jì)算管壁應(yīng)力計(jì)算，根據(jù)《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范SL281－2003》規(guī)定，采用第四強(qiáng)度理論計(jì)算，其計(jì)算公式為：式中：1、2、3－表示任意點(diǎn)作用有三個(gè)主應(yīng)力；z－環(huán)向正應(yīng)力；x－軸向正應(yīng)力；y－徑向正應(yīng)力；τyz、τxz、τxy－剪應(yīng)力；－焊縫系數(shù)，取=0.9；[]－相應(yīng)計(jì)算情況的允許應(yīng)力；不同鋼材、板厚，相應(yīng)計(jì)算情況的允許應(yīng)力見下表表1：允許應(yīng)力表鋼材鋼板厚度(mm)屈服點(diǎn)s(Mpa)允許應(yīng)力[δ]（Mpa）膜應(yīng)力區(qū)局部應(yīng)力區(qū)基本組合[]=0.55s特殊組合[]=0.7

7、s基本組合[]=0.67s特殊組合[]=0.8sQ235≤16235129165158188≥16～40225124158151180Q345≤16345190242231276＞16～25325179228218260＞25～36315173221211252由于本工程采用了鞍形支墩，設(shè)置支承環(huán)和剛性環(huán)，所以選擇以下斷面核算應(yīng)力：斷面1：支墩間跨中斷面；斷面2：加勁環(huán)的斷面；斷面3：支承環(huán)的斷面；鋼管按滿水、溫升設(shè)計(jì)，作用在鋼管上的主要力有：1）內(nèi)水壓力