乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计毕业论文.doc

水利水电工程专业毕业设计 1 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计毕业论文乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计毕业论文 目目 录录 1 1 基本基本资资料料 4 2 2 水水轮轮机机 4 2 1 水电站水头的确定 4 2 1 1 的确定 4 max H 2 1 2 设计低水位的确定 5 min H 2 1 3 的确定 6 av H 2 2 水轮机型号选择 6 2 2 1 HL200 型水轮机方案的主要参数选择 6 2 2 2 HL180 型水轮机方案的主要参数选择 7 2 2 3 HL160 型水轮机方案的主要参数选择 9 2 3 1 调速功计算 10 2 3 2 接力器选择 10 2 3 3 调速器的选择 11 2 3 4 油压装置的选择 11 3 3 发发电电机机 14 3 1 主要尺寸估算 14 3 2 外形尺寸估算 14 3 2 1 平面尺寸估算 14 3 2 2 轴向尺寸计算 15 3 2 3 水轮发电机重量估算 16 4 4 混凝混凝土土重重力力坝坝 17 4 1 坝底宽度 17 4 2 坝顶宽度 17 4 3 坝顶高程 17 4 4 稳定和应力校核 18 4 4 1 基本组合 18 4 4 2 偶然组合 25 5 5 混凝土溢流混凝土溢流坝坝 33 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 2 5 1 溢流坝孔口尺寸的确定 33 5 1 1 溢流坝下泄流量的确定 33 5 1 2 溢流孔口尺寸确定和布置 33 5 1 3 堰顶高程的确定 33 5 1 4 闸门布置 33 5 2 溢流坝的剖面布置 34 5 2 1 溢流面曲线 34 5 2 2 溢流重力坝剖面如下图所示 35 5 3 溢流坝稳定验算 35 5 5 1 鼻坎的型式和尺寸 39 5 5 2 挑射距离和冲刷坑深度的估算 39 6 6 引水建引水建筑筑物物 41 6 1 基本尺寸 41 6 1 1 隧洞断面 41 6 1 2 闸门断面 41 6 1 3 拦污栅断面 41 6 2 托马断面 42 6 2 1 引水隧洞的水头损失 42 6 2 2 压力钢管的水头损失 44 6 2 3 断面计算 45 6 3 调压室设计比较 46 6 3 1 阻抗式调压室 46 6 3 2 差动式方案 50 7 7 厂厂房房 57 7 1 厂房长度确定 57 7 1 1 机组段长度 57 7 1 2 端机组段长度 57 7 1 3 装配场长度 57 7 2 主厂房宽度确定 58 7 3 主厂房顶高程确定 58 7 3 1 水轮机安装高程 58 7 3 2 尾水管底板高程 58 7 3 3 基岩开挖高程 58 7 3 4 水轮机层地面高程 58 7 3 5 发电机层地面高程 59 7 3 6 桥吊安装的高程 59 7 3 7 厂房顶部高程 59 8 8 专专题题 厂厂房房排架设计排架设计 60 水利水电工程专业毕业设计 3 8 1 排架布置及荷载 60 8 1 1 恒载 60 8 1 2 活荷载 61 8 2 荷载组合 62 8 3 内力计算 63 8 3 1 机组段排架 63 8 3 2 厂房端部排架 65 8 4 配筋计算 67 8 4 1 横梁配筋 67 8 4 2 立柱配筋 67 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 4 1 基本资料 见说明书 2 水轮机 2 1 水电站水头的确定 2 1 1 的确定 max H 1 校核洪水位 四台机组满发 Z 240 00m 8530由获青水位流量关系曲线得 上下 Qsm3 Z 128 33m 下 Z Z 240 00 128 33 111 67m 毛 H 上下 96 111 67 107 2m 净 H 2 设计洪水位 四台机组满发 Z 238 00m 6280由获青水位流量关系曲线得 上下 Qsm3 Z 125 95m 下 238 00 125 95 112 05m 毛 H 96 112 05 107 57m 净 H 3 正常蓄洪水位 一台机组发电 Z 232 5m 发电机出力 N 4 5 万千瓦则即水轮机出力为 上 4 6875 万 KW 96 为大中型水电站 水 N 96 5 4 根据 N 9 8 QH 水电站的效率一般为 85 即 85 表 2 1 试算过程 水利水电工程专业毕业设计 5 Q sm3 Z m 上 Z m 下 m 毛 H m 净 H 万 KW 水 N 55232 5115 53116 97112 295 15 50232 5115 48117 02112 344 68 45232 5115 44117 06112 384 22 由 N Q 关系曲线 N 4 6875 万 KW Q 50 2 Z 115 48msm3 下 232 5 115 48 117 02m 毛 H 96 117 02 112 34m 净 H 4 正常蓄洪水位 四台机组满发 Z 232 5m 发电机出力 N 18 万千瓦则即水轮机出力为 上 18 75 万 KW 水 N 96 18 根据 N 9 8 QH 水电站的效率一般为 85 即 85 经试算 Q 199 68m s 查获青水位流量关系曲线得 Z 116 47m 下 232 5 116 47 116 03m 毛 H 96 116 03 111 39m 净 H max 107 20 107 57 112 34 111 39 112 34m max H 2 1 2 设计低水位的确定 min H 设计低水位 即设计死水位 机组满发 Z 192 00m 上 发电机出力 N 9 8QH 4 5 4 18 万千瓦 即水轮机出力为 18 75 万 KW 水 N 96 18 表 2 2 试算过程 Q sm3 Z m 上 Z m 下 m 毛 H m 净 H 万 KW 水 N 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 6 400192 00117 0574 9571 9524 00 350192 00116 9175 0972 0921 04 300192 00116 7675 2471 9518 07 由 N Q 关系曲线 N 18 75 万 KW Q 311 34 Z 116 78msm3 下 192 00 116 78 75 22m 毛 H 96 75 22 72 21m 即 72 21m 净 H min H 2 1 3 的确定 av H 加权平均水位 92 28m 2 HH H minmax av 2 21 7234 112 引水式水电站 92 28m r H av H 2 2 水轮机型号选择 根据该水电站的水头工作范围 72 21 112 34 查 水电站 教材型谱表 选择合适的水轮机型有 HL200 HL180 和 HL160 三种 现将这三种水轮机作为初 选方案 分别求出其有关参数 并进行比较分析 2 2 1 HL200 型水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径 假定 91 1 1 D 2 496 m rr 1 r 1 HH81Q 9 N D 1 9128 9228 9295 0 81 9 106875 4 4 取标称直径 2 5m 1 D 2 转速 n 取与之接近而偏大的 n 300r mminr261 5 2 28 9268 D Hn n 1 av 10 3 效率及单位参数修正 4 93 5 2 46 0 7 901 1 D D 1 1 5 5 1 M1 Mmaxmax 水利水电工程专业毕业设计 7 7 2 7 90 4 93 maxMmax 1 0 所以 1 7 4 92 7 1 7 90 Mmaxmax 与上述假定相同 1 91 7 1 4 89 M 3 93 0 1 7 90 4 921 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正 同时 单位流量也可不加修正 1 Q 4 工作范围的检验 1 9128 9228 925 281 9 106875 4 HHD81 9 N Q 2 4 rr 2 1 r max1 0 947 0 95sm3sm3 56 8628 925 2947 0 HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 minr76 70 34 112 5 2300 H nD n max 1 min1 minr26 88 21 72 5 2300 H nD n min 1 max1 minr07 78 28 92 5 2300 H nD n r 1 r1 在图上做出工作范围 5 气蚀系数 查 水电站 教材 0 107 0 002 2 2 2 HL180 型水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径 假定 90 9 1 D 2 63 m rr 1 r 1 HH81Q 9 N D 9 9028 9228 9286 0 81 9 106875 4 4 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 8 取标称直径 2 75m 1 D 2 转速 n 取 n 250r mminr234 75 2 28 9267 D Hn n 1 av 10 3 效率及单位参数修正 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 与上述假定相同 9 90 4 1 5 89 M 3 93 0 1 7 90 4 921 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正 同时 单位流量也可不加修正 1 Q 4 工作范围的检验 9 0928 9228 9257 281 9 106875 4 HHD81 9 N Q 2 4 rr 2 1 r max1 0 784 0 86sm3sm3 56 9628 9257 2784 0 HDQQ 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 在图上做出工作范围 5 气蚀系数 查 水电站 教材 0 079 水利水电工程专业毕业设计 9 2 2 3 HL160 型水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径 假定 90 8 1 D 2 98 m rr 1 r 1 HH81Q 9 N D 8 9028 9228 9267 0 81 9 106875 4 4 取标称直径 3 0m 1 D 2 转速 n 取 n 250r mminr 5 142 0 3 28 9267 D Hn n 1 av 10 3 效率及单位参数修正 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 与上述假定相同 8 90 8 1 0 89 M 3 1 11 8 09 8 921 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正 同时 单位流量也可不加修正 1 Q 4 工作范围的检验 8 0928 9228 920 381 9 106875 4 HHD81 9 N Q 2 4 rr 2 1 r max1 0 66 0 67sm3sm3 57 0628 920 366 0 HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 minr76 70 34 112 0 3025 H nD n max 1 min1 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 10 minr26 8 8 21 72 0 3250 H nD n min 1 max1 minr07 8 7 28 92 0 3025 H nD n r 1 r1 在图上做出工作范围 5 气蚀系数 查 水电站 教材 0 07 2 3 调速设备及油压设备选择 2 3 12 3 1 调速功计算调速功计算 HL180 型水轮机方案的调速设备选择 minr250n 75m 2 D1 sm04 50 909 0 112 3481 9 106875 4 81H 9 N Q 3 5 max r 30000NmNm10 20 2 76 1 DHQ250 200A 5 1max 属大型调速器 接力器 调速柜和油压装置应分别进行计算和选择 2 3 2 接力器选择 1 接力器直径的计算 采用两个接力器来操作水轮机的导水机构 选用额定油压为 2 5MPa 则 每个接力器的直径为 s d 2 0 D b 1 0 391mm391m 0 34 1122 075 2 03 0 H D b Dd max 0 1s 1 由此 在 水电站机电设备 表 4 4 中选择与之接近而偏大的 的标准接力器 400mmds 水利水电工程专业毕业设计 11 2 接力器最大行程的计算 0maxmax a8 1 4 1S 导叶最大开度可由模型的求得 0max a 0Mmax a 3mm 167 24534 243190 28 ZD ZD aa 00M 0M0 0Mmax0max 得 查附图与15Da 3190mm19m 3 75 2 16 1 16D 1 D 0M0Mmax 10 28 534 0Mmax a 0M D 当选用计算系数为 1 8 时 则301m 0 301mm3mm 1678 1Smax 3 接力器容积的计算 两个接力器的总容积 s V 3 2 max 2 ss 072m 0 301 0 391 0 2 Sd 2 V 2 3 3 调速器的选择 大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的 主配压阀的直径 选用 71mm071m 0 5 44 072 0 13 1 VT V 13 1 d mS s sm5 4V 4sT ms 由此在 水电站机电设备 表 4 1 中选择与之相邻而偏大的 DT 80 型电气液 压型调速器 2 3 4 油压装置的选择 此处油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油 则压力油罐的容积 3 SK 44m 1 30 1 072 0 20 18 V 20 18 V 由此 在 水电站机电设备 表 4 2 种选则与之相邻而偏大的 HYZ 1 6 型 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 12 组合式油压装置 HL180 型转轮流道尺寸 查教材 水电站机电设备 75m 2 D1 207 P 2 4 水轮机蜗壳尺寸及尾水管 1 蜗壳尺寸 28m 92Hr sm96 56Q 3 max 55m 0 75m 2 2 02D 0 b 10 查教材 水电站机电设备 附表 3 211 P55m 4 Da 65m 3 Db 断面形状采用圆形 尾部采用椭圆形 包角 345 0 查教材 水电站 图 2 8sm1 9vc 32 P 表 2 2 涡壳计算表格 角度 m i m i a m i R 345 1 3823 6575 039 300 1 2893 5644 853 255 1 1883 4634 651 210 1 0783 3534 431 165 0 9563 2314 187 120 0 8153 0903 905 75 0 6442 9193 563 30 0 4082 6833 091 2 尾水管尺寸的确定 变肘形 水利水电工程专业毕业设计 13 1 1 51 41 41 61 11 51 2 62 6 2 757 15 4 54 5 2 7512 375 2 722 72 2 757 48 1 351 35 2 753 7125 1 351 35 2 753 7125 0 6750 675 2 751 856 1 825 005 1 221 22 2 753 355 tan hDm LDm BDm DDm hDm hDm LDm hDm a 56 1 555 11 2 3124 343 3 355 1 856 0 2034 12 3755 005 11 50 0 1 0 15 0 748 1 1221 21 2 0 04350 146 0 1895 2 750 5211 0 02 7 150 5211 0 023 71252 8964 2t hh LL a bBmbm hDm hm hhhhhm DDh 考虑到闸墩的厚度取为米 an 8 3 71252 2 8964tan8 2 898m 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 14 3 发电机 3 1 主要尺寸估算 1 极距 发电机额定容量KVA5294185 0 105 4cosNS 4 f cm 取 9 7 61 122 52941 9 2p S k 4 4 f j j k 2 定子内径 i D cm 6 471 7 61 14 3 242p Di 3 定子铁芯长度 采用空冷 t l 6 102 5c cm 6 183 250 6 471102 5 52941 ncD S l 26 e 2 i f t 通风较好 发电机效率高 比较合理3976 2 7 61 6 183lt 4 定子铁芯外径 a D 166 7r min Da Di 471 6 61 7 533 3cm e n 3 2 外形尺寸估算 3 2 1 平面尺寸估算 1 定子机座外径 1 D 214 300 r min e n4m 6 0cm 640 3 53320 1 20D 1 D a1 2 风罩内径 2 D 水利水电工程专业毕业设计 15 20000KVA D2 D1 2 4m 6 4 2 4 8 8m f S 3 转子外径 3 D72m 4 DD i3 4 下机架最大跨度 4 D 10000 214r min e n7m 3 307cm 7 612 6 1832lh t1 2 上机架高度 2 h 所以采用悬式发电机 e n18m 1118cm 6 47125 025D 0h i2 3 推力轴承高度 励磁机高度 副励磁机高度和永磁机高度 3 h 4 h 5 h 6 h 起重机架高 0 8 1 0m 6m 1h3 2m 2 h4 0m 1 h5 7m 0 h6 4 下机架高度 7 h57m 0 59 56 6 47112 0 12D 0 h i7 5 定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离 8 h 悬式 71m 0 74cm 70 6 47115 0 15D 0 h i8 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 16 6 下机架支承面主主轴法兰底面距离 700mm 1500mm 9 h 这里取5m 1 1500mmh9 7 转子磁轭轴向高度 10 h 无风扇时 500 600 mm 183 6cm 50 60 cm 2 34m 2 44m t10 lh 这里取40m 2 h10 8 发电机主轴高度 11 h m 96 11 5 171 0 7 00 12 26 118 1 07 3 hhhhhhhhH 98654321 0 7 0 9 H 0 7H 0 7 11 96m 8 372m 11 h 9 定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距 12 h 81m 3 40 2 07 3 46 0 h46h 0 h 10112 3 2 3 水轮发电机重量估算 水轮发电机的总重量 8t 319 250 52941 9 n S KG 3 2 3 2 e f 1f 发电机转子重量 9t 159G 2 1 f 水利水电工程专业毕业设计 17 4 混凝土重力坝 4 1 坝底宽度 由于电站形式为引水式 故坝上游侧无有压进水口 上游坝坡坡度不受限 制 取上游面坡度 同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度 0 m f KH B m H B c c 6 98 33 88 1 0 1 0 H 238 0 110 0 128m 取 0 3 采用 0 68 上游在 160m 高程处设置斜坡 1 f 坡度为 1 2 即增加 10m 考虑一定的裕度 坝底宽度最终定为 110m 4 2 坝顶宽度 坝顶宽度 b 8 10 H 且不小于 2m 本设计取 12m 4 3 坝顶高程 241 3m 详见说明书 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 18 0 78125 1 0 2 图 4 1 非溢流坝剖面图 4 4 稳定和应力校核 以下计算均取单宽 1m 混凝土采用 C20 4 4 1 基本组合 上游为正常蓄水位 下游水位为 0 4 4 1 1 坝基面 0 78125 0 2 水利水电工程专业毕业设计 19 图 4 2 非溢流稳定校核示意图 坝体自重 11 1 2410 50 16000 2 c GVKN KNVG c 4 378141 3 1311224 22 KNVG c 8 11894764 11288 2 1 24 33 上游水压力 KNhP 3 750311 0 110 5 232 2 1 101 2 1 22 01 KNSP72501 160 5 232 10101 02 KNSP25005010 2 1 101 03 扬压力 坡踵处的扬压力 232 5 110 10 1225KN 排水处的扬压力 0 25 1225 306 25KN KNU25 643112125 306 1 KNU125 1362818925 306 2 1 2 KNU875 9646121 25 3061225 2 1 3 浪压力 22 2 2 000LLLL L LLhhL P KN LLhhL P LLLL L 93 11 2 2 63 6 10 2 2 63 6 15 0 57 0 2 63 6 10 22 2 2 2 000 表 4 1 坝基面正常蓄水位时的应力计算表格 荷 载 垂直向 下的力 垂直向 上的力 水平向 右的力 力臂 弯矩 顺时 针 弯矩 逆时 针 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 20 KN KN KN KN m KN m 1 G 600055 20 3 48 3289800 2 G 37814 4 55 10 12 2 39 1474761 6 3 G 118947 8 88 2 3 55 3 7 440106 9 1 P 75031 3 122 5 3 40 83061277 2 P 725055 5 50362500 3 P 250055 10 3 51 7129250 1 U 6431 2 5 55 21 2 44 5 286192 9 2 U 13628 125 89 2 3 55 4 3 58600 8 3 U 9646 8 75 55 21 3 48463051 2 L P 11 93122 5 0 9 121 6 1450 7 坝址抗压强度承载能力极限状态 1 作用效应函数 水利水电工程专业毕业设计 21 KN WR 46 138472 1 136282 1 9 9646 3 6431 1 1 25007250 0 1 8 118947 4 378146000 0 1 mKN MR 8 1521988 7145021 8 5860021 2 463051 9 2861921103061277129250 3625000194401066147476128980001 KPaS 5 3242 78125 01 1110 8 1521988 6 1110 5 138472 2 2 2 抗压强度极限状态抗力函数 KPafR c 18500 KPaKPaS 8 10277 8 1 18500 75 3566 5 32420 11 1 0 满足要求 坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态 1 作用效应函数 KNPS R 6 7504593 112 1 3 750310 1 2 抗滑稳定抗力函数 KN AcWfR RRRR 9 137683 1110 3 850 3 1 46 138472 0 1 KNKPaS 6 114736 2 1 9 137683 2 82550 6 750450 11 1 0 满足要求 正常使用极限状态的抗拉验算 长期组合下坝踵不出现拉应力 计扬压力 0 R R R R R J TM A W KN WR 9 142805 9 9646 1 13628 3 643125007250 8 118947 4 378146000 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 22 mKN MR 1 1174154 7 1450 2 4630518 58600 9 286192 1292503625003061277 9 440106 6 1474761289800 0 0 716 1110 6 1 1174154 1110 9 142805 2 KPa J TM A W R R R R R 满足要求 短期组合下坝趾不出现拉应力 计扬压力 0 R R R R R J TM A W KN WR 2 162762 8 118947 4 378146000 mKN MR 5 2204668 9 440106 6 1474761289800 04 534 1110 6 5 2204668 1110 2 162762 2 KPa J TM A W R R R R R 满足要求 4 4 1 2 折坡面 0 78125 图 4 3 折坡面正常蓄水位时的示意图 坝体自重 KNVG c 4 23414112 3 8124 11 KNVG c 3 3683264 6249 2 1 24 22 水利水电工程专业毕业设计 23 上游水压力 KNhP 3 262811 0 160 5 232 2 1 101 2 1 22 01 扬压力 上游折坡点的扬压力 232 5 160 10 725KN 排水处的扬压力 0 25 725 181 25KN KNU1450125 1818 1 KNU 1 480325 18153 2 1 2 KNU217518 25 181725 2 1 3 浪压力 22 2 2 000LLLL L LLhhL P KN LLhhL P LLLL L 93 11 2 2 63 6 10 2 2 63 6 15 0 57 0 2 63 6 10 22 2 2 2 000 表 4 2 折坡面正常蓄水位时的计算表格 荷 载 垂直向 下的力 KN 垂直向 上的力 KN 水平向 右的力 KN 力臂 弯矩 顺时 针 KN m 弯矩 逆时 针 KN m 1 G 23414 430 5 6 24 5573652 8 2 G 36832 3 49 2 3 30 5 2 2 81031 1 1 P 26281 72 5 3 21 2557163 6 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 24 3 1 U 1450 30 5 8 2 26 5 38425 2 U 4803 1 2 3 53 30 5 4 8 23054 9 3 U 2175 30 5 8 3 27 8 60465 L P 11 9372 5 0 9 71 6 854 2 坝体折坡面下游的抗压强度承载能力极限状态 1 作用效应函数 KN WC 5 50495 1 48032 1 21751450 1 1 3 36832 4 23414 0 1 mKN MR 6 39949 2 85421 9 2305421604653842511 6 5571630 1 1 81031 8 57365201 KPaS 8 1436 78125 01 161 6 39949 6 161 5 50495 2 2 1 抗压强度极限状态抗力函数 KPafR c 18500 KPaKPaS 8 10277 8 1 18500 5 1580 8 14360 11 1 0 满足要求 坝体混凝土层面的抗滑稳定极限状态 1 作用效应函数 水利水电工程专业毕业设计 25 KNPS C 6 2629593 112 1 3 262810 1 2 抗滑稳定抗力函数 KN AcWfR CCCC 4 71102 161 3 1300 3 1 5 50495 15 1 KNKPaS59252 2 1 4 71102 2 28925 6 262950 11 1 0 满足要求 折坡点正常使用极限状态的抗拉验算 长期组合下坝体上游垂直面不出现拉应力 计扬压力 0 c c c c c J TM A W KN Wc 6 51818 2175 4803 1 1450 36832 323414 4 mKN Mc 8 25278 2 85460465 9 2305438425 6 557163 1 81031 8 573652 0 7 808 161 6 8 25278 161 6 51818 2 KPa J TM A W c cc c c 满足要求 短期组合下坝体下游面的垂直拉应力 计扬压力 kPa J TM A W c cc c c 100 KNWc 7 6024636832 323414 4 mKNMc 9 654683 1 81031 8 573652 KPaKPa J TM A W c cc c c 10068 161 6 9 654683 161 7 60246 2 满足要求 4 4 2 偶然组合 上游水位为校核水位 即 240 0m 下游水位由下泻流量 对应山前峦的水位流量关系曲线可得下游水位smQ 3 2 830284 2278530 136 110 20m 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 26 4 4 2 1 坝基面 0 78125 0 2 图 4 4 坝基面在校核洪水位时的示意图 坝体自重 KNVG c 600015010 2 1 24 11 KNVG c 4 378141 3 1311224 22 KNVG c 8 11894764 11288 2 1 24 33 上游水压力 KNhP845001 0 110240 2 1 101 2 1 22 01 KNSP80001 50130 10101 02 KNSP25005010 2 1 101 03 下游水压力 KNhP3380126 2 1 101 2 1 22 0 1 KNhP 6 264078125 0 126 2 1 101 2 1 22 0 2 扬压力 坝踵处的扬压力 240 0 110 0 10 1300KN 坝趾处的扬压力 26 10 260KN 排水处的扬压力 0 3 1300 260 312KN 水利水电工程专业毕业设计 27 KNU286001110260 1 KNU6552121312 2 KNU764421 3121300 2 1 3 KN2 1 4 浪压力 22 2 2 000LLLL L LLhhL P KN LLhhL P LLLL L 93 11 2 2 63 6 10 2 2 63 6 15 0 57 0 2 63 6 10 22 2 2 2 000 表 4 3 坝基面在校核洪水位时的应力计算表格 荷 载 垂直向 下的力 KN 垂直 向上 的力 KN 水平 向左 的力 KN 水平 向右 的力 KN 力臂 弯矩 顺 时针 KN m 弯矩 逆 时针 KN m 1 G 6000 55 20 3 48 3 289800 2 G 37814 4 55 10 12 2 39 1474761 6 3 G 118947 88 2 3 440106 9 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 28 855 3 7 1 P 84500 130 3 43 33658850 2 P 800055 5 50400000 3 P 2500 55 10 3 51 7 129250 1 P 338026 3 8 729406 2 P 2640 6 55 26 3 0 781 25 48 2 127276 9 1 U 2860000 2 U 6552 55 21 2 44 5 291564 3 U 764455 21 3 48366912 4 U 1388489 2 3 55 4 3 59701 2 L P 11 93130 0 9 129 1 1540 2 坝址抗压强度承载能力极限状态 1 作用效应函数 KN WR 4 115026 138842 1 76646552 1 1286000 1 6 264025008000 0 1 8 118947 4 378146000 0 1 水利水电工程专业毕业设计 29 mKN MR 7 1820615 2 15402 1 2 5970121 36691229156411 9 127276365885029406 1292504000000194401066147476128980001 KPaS 7 3137 78125 0 1 1110 7 1820615 6 1110 4 115026 2 2 1 抗压强度极限状态抗力函数 KPafR c 18500 KPaKPaS 8 10277 8 1 18500 8 2933 7 313785 0 1 1 0 满足要求 坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态 2 作用效应函数 KNPS R 3 8113493 112 1 338084500 0 1 2 抗滑稳定抗力函数 KN AcWfR RRRR 5 119648 1110 3 850 3 1 4 115026 0 1 KNKPaS1 99707 2 1 5 119648 6 75860 3 8113485 0 1 1 0 满足要求 4 2 2 2 折坡面 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 30 图 4 5 折坡面在校核洪水位时的示意图 坝体自重 KNVG c 4 23414112 3 8124 11 KNVG c 3 3683264 6249 2 1 24 22 上游水压力 KNhP320001 0 160 0 240 2 1 101 2 1 22 01 扬压力 上游折坡点的扬压力 240 0 160 10 800KN 排水处的扬压力 0 25 800 200KN KNU160012008 1 KNU530020053 2 1 2 KNU240018 200800 2 1 3 浪压力 22 2 2 000LLLL L LLhhL P 水利水电工程专业毕业设计 31 KN LLhhL P LLLL L 93 11 2 2 63 6 10 2 2 63 6 15 0 57 0 2 63 6 10 22 2 2 2 000 表 4 4 折坡面在校核洪水位时的应力计算表格 荷 载 垂直向下 的力 KN 垂直向 上的力 KN 水平向 右的力 KN 力臂 弯矩 顺时 针 KN m 弯矩 逆时 针 KN m 1 G 23414 430 5 6 24 5573652 8 2 G 36832 3 49 2 3 30 5 2 2 81031 1 1 P 3200080 3 26 7854400 1 U 1600 30 5 8 2 26 5 42400 2 U 5300 2 3 53 30 5 4 8 25440 3 U 2400 30 5 8 3 27 8 66720 L P 11 9380 0 9 79 1 943 7 坝体折坡面下游的抗压强度承载能力极限状态 1 作用效应函数 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 32 KN WR 7 49486 53002 1 24001600 1 1 3 36832 4 23414 0 1 mKN MR 5 351408 7 943212544021667204240011 8544000 1 1 81031 8 57365201 KPaS 9 2218 78125 0 1 161 5 351408 6 161 7 49486 2 2 2 抗压强度极限状态抗力函数 KPafR c 18500 KPaKPaS 8 10277 8 1 18500 7 2074 9 221885 0 1 1 0 满足要求 坝体混凝土层面的抗滑稳定极限状态 1 用效应函数 KNPS C 3 3201493 112 1320000 1 2 抗滑稳定抗力函数 KN AcWfR CCCC 0 70210 161 3 1300 3 1 7 49486 15 1 KNKPaS 3 58508 2 1 0 70210 4 29933 3 3201485 0 1 1 0 满足要求 水利水电工程专业毕业设计 33 5 溢流坝 5 1 溢流坝孔口尺寸的确定 5 1 1 溢流坝下泄流量的确定 按千年一遇设计 通过溢流坝顶的下泄流量为 取 0 8 smQQQ s 3 0 07 609796 5648 06280 5 1 2 溢流孔口尺寸确定和布置 取单宽流量为 90 qsm3m q Q L75 67 90 07 6097 按规范闸墩取为 3 0m 即 1 4m 0 8m 2 3 0m 边墩取为 1 5m 5 1 3 堰顶高程的确定 堰顶高程 设计洪水位 H mHHHgmLQ57 1207 609781 9 29 049 0 702 0 2 3 0 2 3 0 5 1 4 闸门布置 闸门高度 正常蓄水位 堰顶高程 安全超高 232 5 225 4 0 3 7 4m 选择平面闸门 按规范所给值 又闸孔净宽 10m 为使闸门顶高程和非溢流 坝坝顶高程相等 所以闸门宽高取为 11m 16m 工作闸门一般布置在溢流堰顶点 以减少闸门高度 为了避免闸门局部开启 时水舌脱离坝面而产生真空 将闸门布置在堰顶偏下游一些 以压低水舌使其贴 坝面下泄 检修闸门位于工作闸门之前 为便于检修 两者之间留有 1 3m 的净 m g V HZ4 225 81 9 17 0 57 12 0 238 2 22 0 0 设 堰顶高程 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 34 宽 本设计取净宽 2 0m 5 25 2 溢流坝的剖面布置溢流坝的剖面布置 5 2 1 溢流面曲线 5 2 1 1 溢流前沿 mHH 6 14 4 225 0 240 max 堰顶高程 校核 mHHd87 13 95 1095 0 75 0 max 取 则 mHd4 12 mHd5 3282 0 mHd17 2 175 0 mHd 4 12175 0 mHR d 2 65 0 1 mHR d 48 2 2 0 2 mHR d 496 004 0 3 5 2 1 2 溢流段 溢流面曲线采用 WES 曲线 yKHX n d n1 定型设计水头 d H K n 与上游坝面坡度有关的系数和指数 查设计手册知 k 2 n 1 85 即 85 1 17 1 xy 则切点的坐标为 21 56 15 86 5 2 1 3 直线段 直线段采用与基本剖面一样的坡度 直线段方程为 78125 0 6 172x y 5 2 1 4 反弧段设计 选择挑流消能 查 水力学 下 53 P 2 0 2 2 00 2 c c hg q hT 总有效水头 m 0 T 水利水电工程专业毕业设计 35 临界水深 校核洪水位闸门全开时反弧处水深 m 0c h 流速系数 查表取 0 95 sm L Q q 3 86 121 70 8530 mT102138240 0 经试算 mhc83 2 0 反孤段半径 取 mhR c 3 28 64 2210 8 0 mR26 鼻坎挑角 取 35 20 30 坎顶高程 取mh28 272 126 2 mh28 2 溢流坝断面如下图所示 5 2 25 2 2 溢流重力坝剖面如下图所示 溢流重力坝剖面如下图所示 0 78125 0 2 1 2 图 5 1 溢流坝剖面示意图 5 35 3 溢流坝稳定验算溢流坝稳定验算 5 3 1 基本组合 上游为正常蓄水位 下游水位为 0 坝体自重 闸门作为安全储备 垂直向下 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 36 KNVG c 600015010 2 1 24 11 KNVG c 15767312 4 11501 2 10085 1124 22 上游水压力 水平向右的水压力KNhP 3 750311 0 110 5 232 2 1 101 2 1 22 01 垂直向下的水压力KNSP97501 50 5 122 5 122 2 10101 02 扬压力 垂直向上 坝踵处的扬压力 232 5 110 0 10 1225KN 排水处的扬压力 0 25 1225 306 25KN KNU643112125 306 1 KNU 8 149351 2154 118 25 306 2 1 2 KNU 8 9646121 25 3061225 2 1 3 浪压力 水平向右 22 2 2 000LLLL L LLhhL P KN LLhhL P LLLL L 93 11 2 2 63 6 10 2 2 63 6 15 0 57 0 2 63 6 10 22 2 2 2 000 坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极限状态 1 作用效应函数 KNPS R 6 7504593 112 1 3 750310 1 2 抗滑稳定抗力函数 KN WR 46 137814 8 149352 1 8 964664311 197500 115767360000 1 KN AcWfR RRRR 5 139597 154 118 3 850 3 1 46 137814 0 1 KNKPaS 2 116331 2 1 5 139597 2 82550 6 750450 11 1 0 水利水电工程专业毕业设计 37 满足要求 5 3 2 偶然组合 上游水位为校核水位 即 240 0m 下游水位由下泻流量 对应山前峦的水位流量关系曲线可得下游水位smQ 3 2 830284 2278530 136 110 20m 2 1 0 2 0 78125 图 5 2 溢流坝剖面在校核洪水位时的示意图 坝体自重 垂直向下 KNVG c 600015010 2 1 24 11 KNVG c 1576731 01 2 10085 11 2 1024 22 上游水压力 水平向右 KNhP845001 0 110240 2 1 101 2 1 22 01 垂直向下 KNSP80001 50130 10101 02 垂直向下 KNSP25005010 2 1 101 03 下游水压力 水平向左 KNhP3380126 2 1 101 2 1 22 0 1 扬压力 垂直向上 坝踵处的扬压力 240 0 110 0 10 1300KN 乌溪江水电站枢纽布置及厂房排架设计 38 坝趾处的扬压力 26 10 260KN 排水处的扬压力 0 3 1300 260 312KN KNU 4 30820154 118260 1 KNU6552121312 2 KNU764421 3121300 2 1 3 KNU 2 152161 2154 118 312 2 1 4 动水压力 01 52 1 30 2 sm L Q q 3 86 121 70 8530 mT10228110240 0 95 0 2 0 2 2 00 2 c c hg q hT 经试算 mhc90 2 0 sm h q v c 02 42 9 2 86 121 0 水平向右KN g qv Px 6 1307 cos52 01 cos30 81 9 86 12102 4210 coscos 12 0 垂直向下KN g qv Py 6 6723 sin52 01sin30 81 9 86 12102 4210 sinsin 12 0 浪压力 水平向右 22 2 2 000LLLL L LLhhL P KN LLhhL P LLLL L 93 11 2 2 63 6 10 2 2 63 6 15 0 57 0 2 63 6 10 22 2 2 2 000 坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定极