差动式调压室设计

1FJD34130FJD水利水电工程技术设计阶段差动式调压室设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1998年3月2水电站技术设计阶段差动式调压室设计大纲主编单位主编单位总工程师参编单位主要编写人员软件开发单位软件编写人员勘测设计研究院年月3目次1引言42设计依据文件和规范43设计基本资料44调压室工作布置105设计工作内容与方法106专题研究（必要时）147应提供的设计成果1441引言_工程位于_，是以_为主，_等综合利用的水利水电枢纽工程。水库最高洪水位_，正常蓄水位_，死水位_。最大坝高_。电站设计水头_，最大水头_，最小水头，发电设计引用流量_3，装机_台，单机容量_，总装机容量_，保证出力_，多年平均发电量_H。2设计依据文件和规范21有关本工程的文件（1）预可行性研究和可行性研究报告（包括补充文件等）；（2）预可行性研究和可行性研究报告审批文件；（3）预可行性研究和可行性研究专题研究报告；（4）有关文件或会议纪要等。22主要设计规范（1）GB5020194防洪标准（2）13484水工隧洞设计规范；（3）2078水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）；（4）G8685锚杆喷射混凝土支护技术规范；（5）1078水工建筑物抗震设计规范（试行）（6）G20483钢筋混凝土工程施工及验收规范（7）17385水力发电厂机电设计技术规范（试行）（8）21283水工建筑物地下开挖工程施工技术规范（9）DL/T50581996水电站调压室设计规范。3设计基本资料31工程等别和建筑物级别建筑根据G5020194，本工程为_等工程。调压室为_级物。32地震烈度5（1）基本烈度根据中国地震烈度区划图（1990）或经国家地震局等有关单位鉴定，本工程区地震基本烈度为_度。（2）建筑物设计烈度根据1078的规定，确定调压室设计烈度为_度。33洪水标准根据G5020194的规定（1）本工程设计情况洪水重现期,坝区为_A，厂区为_A。（2）本工程校核情况洪水重现期,坝区为_A，相应流量_3厂区为_A,相应流量_3。34水位与流量关系表1水位与流量关系设计工况水库水位大坝下泄流量3S发电引用流量3S厂房尾水位备注校核洪水情况设计洪水情况正常蓄水位情况库水位限制情况35气象资料1月平均气温表2月平均气温单位月份123456789101112年平均气温（2）绝对最高气温_绝对最低气温_（3）历年平均水温_历年最高水温_历年最低水温_；（4）地下洞室围岩恒温_（5）风荷载；（6）最大雪荷载MAX_KG2；（7）最大冻土深度_。36机电设备及其主要参数（1）机组额定转速_/MIN；6（2）机组飞逸转速_/MIN；（3）机组飞轮力矩GD2_2。361水轮机（1）水轮机型式_；台数_台；（2）水轮机额定出力_；（3）水轮机水头设计水头P_；最大水头_；最小水头；（4）单机引用流量设计_3；最大_3；最小_3；（5）水轮机的安装高程_；尾水管的吸出高度_；（6）水轮机调速时间及其行程曲线图；（7）水轮机的特征曲线（8）水轮机导叶关闭时间。362发电机（1）发电机型式_；台数_台；（2）发电机额定容量_；（3）发电机转动惯量_237地形图提示一般需要比例不小于11000的地形图,如能达到1500则更好。38地质资料381工程地质资料（1）围岩分类及其岩石物理力学指标表3围岩分类及其岩石物理力学指标围岩类别项目单位容重）KN/M3弹性模量EGPA变形模量E0GPA干抗压强度RMPA饱和抗压强度RMPA凝聚力CKPA内摩擦角7泊松比）侧压力系数岩石坚固系数F单位弹性抗力系数K0MPA/CM（2）地质图提示包括平面、剖面、平切面图等（3）洞口开挖边坡永久开挖边坡_临时开挖边坡_。382水文地质资料（1）地下水水位_；渗流量_3；（2）地下水水质分析。39引水发电系统布置391图纸技术设计阶段引水发电系统的平、剖面布置图。392特征参数（1）进水口主要高程及尺寸等；（2）引水隧洞断面形式与尺寸、长度、支护型式及底板纵坡等参数；（3）压力管道断面形式与尺寸、长度、支护型式、控制点高程等参数。310材料特性及安全系数3101混凝土（1）混凝土设计强度与弹性模量表4混凝土设计强度与弹性模量单位MPA设计强度混凝土标号轴心抗压A弯曲抗压抗拉抗裂弹性模量（2）容重素混凝土容重_KN/M3钢筋混凝土容重_KN/M3（3）混凝土抗渗标号_；抗冻标号_。3102喷混凝土（1）喷混凝土设计强度与弹性模量表5喷混凝土设计强度与弹性模量单位A8设计强度喷混凝土强度等级轴心抗压弯曲抗压抗拉弹性模量（2）喷混凝土容重_KN/M3（3）喷混凝土与围岩间粘结力_A。3103钢筋表6钢筋设计强度与弹性模量单位MPA设计强度钢筋品种符号与直径受拉（G）受压（G）弹性模量（G）级钢筋28级钢筋28级钢筋5号钢筋3104普通锚杆表7普通锚杆设计强度与弹性模量单位MPA设计强度锚杆材料品种直径受拉受剪弹性模量（G）3105强度安全系数（1）混凝土结构构件强度安全系数表8混凝土强度安全系数建筑物级别12、34、5荷载组合基本特殊基本特殊基本特殊受力按抗压强度计算的受压构件、局部承压特征按抗拉强度计算的受压、受弯、受拉构件（2）钢筋混凝土结构构件强度安全系数表9钢筋混凝土强度安全系数建筑物级别12、34、5荷载组合基本特殊基本特殊基本特殊受力轴心受压构件、偏心受压构件、局部承压、斜截面受剪、受扭特征轴心受拉、受弯、偏心受拉构件（3）锚喷支护安全系数9表10锚喷支护安全系数受力特征锚杆对局部危岩抗力局部砂浆内锚头锚杆锚入稳定岩体的长度喷混凝土对局部不稳定岩体的抗力安全系数311水力计算参数（1）引水隧洞过水断面积_2；（2）引水隧洞长度_；（3）引水隧洞糙率_；_；（4）引水隧洞最大水头损失_2,；（5）引水隧洞最小水头损失_2,；（6）压力管道水头损失_2,；（7）蜗壳及尾水管的水头损失0_2,；（8）尾水道的水头损失_2,；（9）调压室断面净面积_2；（10）调压室升管断面净面积1_2；（11）调压室升管溢流口高程_；（12）调压室升管溢流周长_；（13）调压室阻抗孔口断面积2_2；（14）阻抗孔口的流量系数丢荷时1_；增荷时2_；（15）溢流口的流量系数丢荷时1_；增荷时2_；（16）机组导叶关闭与开启时间_。4调压室工程布置提示根据本阶段设计要求、新的枢纽布置及资料、水力计算成果,对调压室布置进行调整和修改,确定控制性高程与尺寸,提出新的布置图。1021G5设计工作内容与方法51基本资料复核提示根据技术设计阶段的枢纽布置，复核引水系统建筑物的尺寸、位置和高程，以及水力计算参数等基本资料。52水力计算521调压室稳定断面积计算调压室的稳定断面积按托马（O）准则计算并乘以系数确定式中FTH托马临界稳定断面积，2；压力引水隧洞长度，；压力引水隧洞断面积，2；0发电最小静水头，；自水库至调压室之间的水头损失系数（包括局部损失和沿程损失），在无连接管时用代替0压力引水隧洞水头损失，；压力管道水头损失，；系数，一般可采用10110,选用10时，应有可靠的论证。522涌浪水位计算工况分析提示根据调压室的布置特点、压力管道的供水方式以及电站的运行情况，分析确定电站负荷变化的可能工况。523涌浪水位计算涌浪水位计算包括最高涌浪水位和最低涌浪水位计算。最高涌浪水位计算情况以水库最高水位，引水隧洞采用最小糙率,共用一调压室的全部机组满载运行，瞬时丢弃全部负荷。最低涌浪水位计算情况以水库最低运行水位，引水隧洞采用最大糙率，共用一调压室的全部N台机组，由（1）台增至台，或全部机组由23负荷突增至满载。310WNTHHHGLFKF11涌浪水位计算方法详见水电站调压室设计规范报批稿提示水电站调压室设计规范报批稿尚未正式发布，参考水力计算还可参考水工设计手册等有关资料。53结构设计531结构布置提示根据水力计算成果对调压室顶高程、底高程等进行调整。调压室最高涌浪水位以上的安全超高不宜小于1；调压室最低涌浪水位与调压室处压力引水隧洞顶部之间的安全高度应不小于2M3；调压室底板应留有不小于10的安全水深。532圈梁与穹顶结构设计（1）设计原则按限裂设计，限制裂缝宽度_；（2）主要荷载垂直山岩压力衬砌自重灌浆压力；（3）计算方法将圈梁与穹顶视为整体，按薄壳基础理论进行计算；在地质条件许可情况下，穹顶尽可能采用锚喷支护，支护参数选择可通过壳体薄膜理论计算、空间赤平投影稳定性分析及工程类比法等综合分析确定。533井筒及底板的结构设计（1）设计标准按_级建筑物设计；（2）设计原则按限裂设计，限制裂缝宽度_；（3）主要荷载及其组合见表11。表11主要荷载及其组合荷载计算情况内水压力外水压力围岩弹性抗力山岩侧压力衬砌自重温度应力灌浆压力运行情况检修情况施工情况（4）荷载假定根据地质条件、施工情况、井筒与底板的连接方式等因素，对计算情况的荷载组合作出分析后确定。（5）计算方法结构力学方法。可按潘家铮编著的“调压井衬砌”一书或“水工隧洞设计规范”所推荐的公式计算。必要时可进行有限元分析。534升管的结构设计（1）设计标准按_级建筑物设计；（2）设计原则按限裂设计；（3）主要荷载内水压力（升管的最高水位与井筒的最低水位之差或者采用升管的最高水12位与井筒底板高程之差）和外水压力（井筒的最高水位与升管的最低水位之差）。（4）计算方法结构力学方法。可按SD13484中所推荐的公式计算。必要时可按有限元分析计算。535闸门井的结构设计（1）设计标准按_级建筑物设计；（2）设计原则按限裂设计；（3）主要荷载内水压力和外水压力，根据闸门井的布置情况以及不同工况下涌浪水位计算成果分析确定。（4）计算方法结构力学方法。536起闭机操作平台的结构设计（1）设计标准按_级建筑物设计；（2）设计原则按限裂设计；（3）主要荷载衬砌自重启闭机设备重楼板活荷载（4）基本假定及计算方法视平台为简支于井筒上的楼盖板，按板梁结构分析方法进行计算。537横撑梁结构设计及其与大井连接处的结构设计（1）计算假定将升管视为环形断面的连续梁，底部假定为固端，支撑作为简支进行结构计算；（2）设计原则按限裂设计；（3）计算荷载地震荷载，包括升管自重和管内水重的地震惯性力以及内水压力的附加水平惯性力；（4）计算方法结构力学方法。538渐变段结构设计（1）设计原则按限裂设计，限制裂缝宽度_；（2）荷载及其组合运行情况内水压力山岩压力围岩弹性抗力衬砌自重放空情况外水压力山岩压力衬砌自重施工情况山岩压力灌浆压力衬砌自重（3）计算方法参照SD13484计算。13539通气检修洞结构设计提示1通气检修洞断面积应大于10的引水隧洞断面积，同时要考虑施工要求及闸门运输要求，2采用锚喷支护时，根据围岩条件，采用工程类比法，确定支护参数；3采用浇筑混凝土支护时，可按照SD13484进行设计。5310有关构造、细部结构设计提示包括伸缩缝设置、金属结构预埋件、拦杆、排水孔、闸门通气孔等。54灌浆设计提示根据围岩的地质条件、施工情况、结构布置等因素确定回填灌浆、固结灌浆的部位。灌浆孔的布置（孔深、孔距、排距）、灌浆程序、灌浆压力及检查标准等参数的选择，可参照SD13484或采用工程类比法确定。55调压室水位与围岩观测设计提示观测设计应结合差动式调压室规模、地质条件和运行等条件，提出观测和布置要求。除参照某些安全监测技术规范有关条文规定外，并应考虑本调压室的特点（如结构设计中若推荐了锚喷支护等）提出观测设计补充要求。56调压室运行与维修要求提示1每台机组加荷的间隔时间要求；2维修事故检修闸门上游水库水位限制；3事故检修闸门放置的位置4要把运行和维修要求写入技术设计说明书；57工程量计算571工程量计算说明提示说明工程量计算的原则、规定和方法等