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内容简介：

摘 要瓯江水电站即紧水滩电站在瓯江上游干流梯级开发的第一级水电站，工程以发电为主，兼顾航运、放木及防洪等综合利用要求。瓯江流域处浙东南沿海山区，属于年调节水库。本次设计的水库死水位为264m，正常蓄水位为285m。根据历史洪水资料设计洪水（P=0.1%），水库的设计洪水位291m。校核洪水位（P=0.01%）为293m。水电站装机容量为20万kW，四台机组单机5.0万kW。水轮机型为为HL-220-LJ-330坝后地面式厂房，开关站布置在左岸。主厂房宽20m，长74.6m进场公路布置在右岸。副厂房是为保证水电站正常运行需要，设置在主厂房上游侧。主要布置各种机电辅助设备、房间、生产间和必要生活设施房间。电站建成后主要担任华东电网调峰并供电丽水、温州将使丽、温两地区通过220千伏输电线路联系，形成浙南电力系统。此外，电站的建设，将带动当地工农业发展，为当地居民创造就业条件，改善当地社会经济，促进当地以及周围地区的发展。AbstractOujiang plant (JinSshuiTan plant)is the first step hydropower station in upper reaches of the Oujiang River. The main purpose of the project is to generate electricity, but also considered the woods of the shipping and protect floods. Oujiang River basin located in the southeast area which is near the say in Zheijang Province, and the plant is a year adjust reservoirThis design determined the dead water level is 264m, the normal water level is 284m. According to the historical flood date (P=0.1%), the designed flood level is 291m, the proofread level is 293m (P=0.01%).According to the characteristics of geology and topography, gravity dam was chosen. The total electric capacity is 200,000kW,and four generates whose capacity is 50,000kW was installed. The type of the turbine is HL-220-LJ-330. The power house is situated behind dam.The width of the main power house is 20 m,the length is 74.6m. All kinds of auxiliary equipment and other kinds of rooms assemble in deputy house.When the plant is constructed, it regulates the electric network of the southeast of China, and it also supple electricity to Lishui and Wenzhou. It will connect the Lishui and Wenzhou electricity nets. At last a electricity net will be formed. Additionally, the construction of the hydropower station will spur on the development of the industry and agricultures in the area. It will also spur on the job improvement of the economic condition .目录摘 要1Abstract2第一章 基本设计资料51.1 地理位置51.2 水文与气候51.3 地形与地质71.3.1 水库区工程地质71.3.2 坝址地质81.4 天然建筑材料81.4.1 土料：81.4.2 砂石料：81.5 既给设计控制数据8第二章 枢纽布置及挡水、泄水建筑物92.1枢纽布置92.2 挡水及泄水建筑物92.2.1坝高确定92.2.2挡水建筑物砼重力坝102.2.3 泄水建筑物混凝土重力坝溢流坝132.3 坝内构造182.3.1坝顶结构182.3.2纵缝：182.3.3坝内廊道192.3.4坝基地基处理192.4 溢流坝消能抗冲刷措施192.4.1消能方式采用挑流消能192.4.2 冲坑192.4.3导墙高度20第三章 水能规划213.1 水头Hmax、Hmin、Hr 选择213.1.1 Hmax可能出现情况213.1.2 Hmin可能出现情况213.1.3 设计水头223.2 水轮机选型比较223.2.1 HL220水轮机方案的主要参数选择223.2.2 水轮机安装高程24第四章 引水建筑物254.3 压力钢管结构设计：254.3.1确定钢管厚度：254.3.2 承受内水压力的结构分析：25第五章 水电站厂房295.1电站厂房的布置设计295.2 厂房内部结构295.2.1 发电机295.2.2 水轮机蜗壳及尾水管315.2.3 调速系统、调速设备选择335.2.4 起重机设备选择355.3 厂房各层高程确定375.3.1 水轮机安装高程375.3.2 尾水管底板高程375.3.3 水轮机层地面高程375.3.4 定子安装高程375.3.5 发电机层（装配场）地面高程（定子埋入式）375.3.6 吊车轨顶的高程375.3.7 厂房顶部高程375.4 主厂房各层布置及轮廓尺寸385.4.1 发电机层385.4.2 水轮机层385.4.3 蜗壳层395.5 副厂房布置395.6采光、通风395.6.1采光395.6.2通风395.7防潮、防火395.7.1防潮395.7.2防火405.8 厂坝连接的结构方式40581厂坝下部的连续结构40第六章 吊车梁机构设计专题416.1截面设计及荷载计算416.1.1截面选择：416.1.2吊车梁荷载416.2内力计算426.3荷载计算436.3.1竖向正截面436.3.2竖向斜截面446.3.3横向正截面456.3.4抗扭计算466.4抗裂验算486.5挠度验算486.6吊装验算48结 语49参考文献50-1-目 录第一章第一章 机组选型机组选型.11.1 特征水位.11.1.1 Hmax 可能出现情况.11.1.2 Hmin 可能出现情况.11.2 HL220 工作参数确定.21.2.1 转轮直径 D1 .21.2.2 转速 n.21.2.3 效率修正.21.2.4 工作范围检验.21.2.5 吸出高度 Hs.3第二章第二章 发电机选型及主要尺寸发电机选型及主要尺寸.42.1 主要尺寸估算.42.1.1 平面尺寸.42.1.2 轴向尺寸.4第三章第三章 调速器及油压装置选择与尺寸调速器及油压装置选择与尺寸.63.1 调速器.63.2 油压装置.7第四章第四章 金属蜗壳及尾水管尺寸金属蜗壳及尾水管尺寸.94.1 金属蜗壳尺寸.94.2 尾水管尺寸.10第五章第五章 起重设备选择与尺寸起重设备选择与尺寸.11第六章第六章 基本剖面的拟定基本剖面的拟定.136.1 基本剖面拟定.136.2 非溢流坝段坝基面稳定及应力校核.146.2.1 设计洪水位（持久状况）.146.2.2 校核洪水位（偶然状况）.176.3 非溢流坝段折坡面稳定校核.186.3.1 设计洪水位（持久状况）.186.3.2 校核洪水位（偶然状况）.20第七章第七章 溢流坝段剖面基本尺寸及稳定校核溢流坝段剖面基本尺寸及稳定校核.227.1 溢流坝段剖面基本尺寸.227.1.1 堰顶高程确定.227.1.2 1/4 椭圆段：.227.1.3 WES 曲线段.237.1.4 导水墙高度.24-2-7.2 溢流坝段坝基面抗滑稳定校核.257.2.1 设计洪水位.257.2.2 效核洪水位.26第八章第八章 进水口及压力钢管设计进水口及压力钢管设计.288.1 压力钢管结构设计：.288.1.1 确定钢管厚度：.288.1.2 承受内水压力的结构分析：.29第九章第九章 厂房轮廓尺寸估算厂房轮廓尺寸估算.339.1 高度.339.1.1 安装高程.339.1.2 水轮机层.339.1.3 定子安装高程（机座顶面高程）.339.1.4 发电机层.339.1.5 尾水管底高程.339.1.6 吊车轨顶的高程.339.1.7 厂房顶部高程.339.2 宽度.34第十章第十章 吊车梁专题吊车梁专题.3610.1 截面设计及荷载计算.3610.1.1 截面选择：.3610.1.2 吊车梁荷载.3610.2 内力计算.3710.3 荷载计算.3810.3.1 竖向正截面.3810.3.2 竖向斜截面.3910.3.3 横向正截面.4010.3.4 抗扭计算.4110.4 抗裂验算.4210.5 挠度验算.4210.6 吊装验算.42参考文献参考文献.43-1-第一章 机组选型1.1 特征水位1.1.1 Hmax 可能出现情况1.1.1.1 校核洪水位（293m） ，四台机组全发电由 Q泄8840m3/s 查厂区水位流量曲线得：H下215.87m Hmax293215.8777.13m1.1.1.2 设计洪水位（291m） ，四台机组全发电由 Q设7920m3/s 查厂区水位流量曲线得：H下214.98m Hmax291214.9876.02m1.1.1.3 设计蓄水位（285.0m） ，一台机组发电20 万 KW 属中型电站，A8.5，N9.81QHAQH，考虑 2%水头损失设 Q180m3/s，查得 H下202mN8.580（285202）98%5.531 万 KW设 Q2100m3/s，查得 H下202.125mN8.5100（285202.125）98%6.903 万 KW设 Q370m3/s，查得 H下201.75mN8.550（285201.75）98%4.889 万 KW 由 Excell 试算 N5 万 KW 可得：Q71.62 m3/s再由 Q71.62 m3/s 查得：H下201.79m Hmax285201.7983.21m总之，Hmax83.21m1.1.2 Hmin 可能出现情况设计低水位（264.0m） ，四台机组全发电设 Q1200m3/s，查得 H下202.6mN8.5200（264202.6）98%10.23 万 KW设 Q2500m3/s，查得 H下203.9mN8.5500（264203.9）98%25.03 万 KW设 Q3700m3/s，查得 H下204.5mN8.5700（264204.5）98%34.69 万 KW由 Excell 试算 N5 万 KW 可得 Q394.1m3/s-2-再由 Q394.1 m3/s 查得：H下203.51mHmin264203.5160.49m Hav1/2（Hmax+Hmin）1/2（60.49+83.21）71.85m坝后式 Hr0.95Hav68.26m由工作水头范围 60.4983.21m 查表得：选用 HL220 水轮机1.2 HL220 工作参数确定1.2.1 转轮直径 D1查表得限制工况 Q1/m1.15 m3/s，m89.0%初设 Q1/ Q1/m1.15 m3/s，m90.9%Nr50000/96%52083.3kw，Hr68.26m mHrHrQNrD033. 381. 911取 D13.3m1.2.2 转速 nn10/m70.0r/min 设 n10/ n10/m70.0r/min Hav71.85m n10/70.0r/min D13.3m 取 n187.5r/min P16 对min/8 .17911rDHnnav1.2.3 效率修正mmax91% D1m0.46m max1（1mmax）（D1m/D1）1/593.9%93.9%91%2.9%取 1% 1.9%maxmmax+91%+1.9%92.9%m+89.0%+1.9%90.9% 与假定值相同 n10/ n10/m（max/mmax）1/210.98%3% n、Q1/可不加修正1.2.4 工作范围检验0.971 m3/s1.15 m3/s2321181. 9HrDNrQ -3-最大引用流量 Qmax Q1/max D12Hr1/287.36 m3/sn1/minnD1/Hmax1/267.83r/minn1/maxnD1/Hmin1/279.56r/minn1/rnD1/Hr1/274.89r/min由 Q1/max、n1/min、n1/max 在 HL220 综合特性曲线上绘出工作范围图 1-11.2.5 吸出高度 Hs由 n1/r74.89r/min，Q1/max0.96 m3/s 查曲线得：0.115由 Hr68.26m 查得：0.02查下游水位流量关系曲线得水轮机安装海拔高程210m Hs10/900（+）Hr0.6m4.0m-4-第二章 发电机选型及主要尺寸2.1 主要尺寸估算极距 Kj（Sf/2P）1/41050000/（0.85216） 1/465.48cmSf50000/0.85飞逸线速度 VfKf1.965.48124.412m/s定子铁芯内径 Di2P/667cm定子铁芯长度 ltSf/（CDi2ne）50000/（0.8551066672187.5）141.04cm Di/（ltnN）667/（141.04187.5） 0.0250.035 为悬式定子铁芯外径 DaDi+1.2745.58cm2.1.1 平面尺寸定子机座外径 D11.18Da869.78cm风罩内径 D2 D1+2401114.78cm转子外径 D3Di2Di667cm下机架最大跨度 D4 D5+0.6520cm水轮机机坑直径 D5460cm推力轴承外径 D6310cm励磁机外径 D7210cm2.1.2 轴向尺寸定子机座高度 h1lt+2+20291cm上机架高度 h20.25Di166.75cm推力轴承高度 h3150cm励磁机高度 h4200cm副励磁机高度 h580cm永励磁机高度 h660cm下机架高度 h70.12Di80.04cm定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板间距离 h80.15Di100.05cm下机架支承面至主轴法兰底面间距 h980cm转子磁轭轴向高度 h10lt+55196cm-5-发电机主轴高度 h11（0.70.9）H0.7977.8684.46cmH h1+ h2+h4+ h5+ h6+ h8+ h9977.8cm图 2-1-6-第三章 调速器及油压装置选择与尺寸3.1 调速器初选中型调速器 Nr9.81HmaxQ Q70.2m3/s接力器容量 A（2228）Q（HmaxD1）1/225592.032571.1中型调速器 （18003000）9.811765729430 选大型调速器导叶数 Z024 取 0.03 b0/D10.25 0.452m1max01DHbDdc取 dc500mm463.3/0.46330mmmmDD11maxmax接力器最大行程 Smax=1.6330=0.528m0.207m2max22Sdvc mvTVds115. 045175. 044查表选 DT150 型调速器机械柜尺寸 lbh7509501375基础板尺寸 LB12001500电气柜尺寸 MNH5508042360-7-lLNhHBM图 3-13.2 油压装置V0（1820）V（3.726 4.14）m3查油压装置型谱表，选择 YZ4 型油压装置。其主要尺寸如下表：表 3-1 压力油罐尺寸：V0（m3）D1（mm）D0（mm）H（mm）H（mm）41336167041603237-8-D1D0mHKLn图 3-2表 3-2 回油箱尺寸：m（mm）n（mm）k（mm）L（mm）1916190014402435-9-第四章 金属蜗壳及尾水管尺寸4.1 金属蜗壳尺寸包角 345由 Hr68.26m 查得：Vc6.8m/s由 Hr68.26m，D13.3m 查得：Db4500mm，Da5150mm 3602360maxiciiVQaira+i2.58+3602iRira+2i2.58+3604i图 4-1表 4-1 金属蜗壳尺寸：i（）3075120165210255300345i（m）0.5770.9131.1551.3541.5281.6831.8261.958ai（m）2.9573.4933.7353.9344.1084.2634.4064.538-10-Ri（m）3.5344.4064.8905.2885.6365.9466.2326.4964.2 尾水管尺寸h6h5LL1D4D1图 4-2尺寸由计算得出：D1D2 标准砼肘管 D13.3m （单位：m）表 4-2 尾水管尺寸：hLB5D4h4h6L1h58.5814.858.984.464.462.236.014.03-11-第五章 起重设备选择与尺寸发电机总重GfK1（Sf/n0）2/39（58823.5/187.5）2/3415.54t转子重 Gf/2207.77t选一台双小车 2150t表 5-1 平衡梁外形尺寸（自重 6.135t） （单位：mm）aa1a2a3bhh138803100138080013661100700单台小车起重量 主钩 150t 副钩 25t 跨度 16m小车轨距 4400mm 小车轮距 2000mm 大车轮距 4400mm大梁底至轨道面距离 140mm起重机最大宽度 9300mm轨道中心至起重机外端距离 460mm轨道面至起重机顶端距离 4300mm轨道面至缓冲器外端距离 1200mm车轮中心至缓冲器外端距离 920mm操作室底面至轨面距离 2400mm两小车吊钩间距 3100mm吊钩至轨道面距离 主钩 840mm 副钩 240mm吊钩至轨道中心距离 l1 1100mm l2 1600mm推荷用大车轨道 QU100极限距离 610mm-12- a1 图 5-1-13-第六章 基本剖面的拟定6.1 基本剖面拟定多年平均风速Vf（1.52.0）1.151.7252.3m，取 Vf2.0m/s吹程由地形图上量得 D0.7km 套用官厅水库公式得：波高 2hl2h10.0166Vf5/4D1/30.016625/40.71/30.033m浪高 2Ll10.4（2hl）0.810.40.0350.80.713m=0.005m112024LHcthLlhlhh设2h1+ h0+hc0.033+0.005+0.50.538h校2h1+ h0+hc0.033+0.005+0.40.438 坝顶max h设+h设，h校+h校 max291.0+0.538，293.0+0.438 max291.538，293.438取坝顶294m初定下游坡比 1：0.75，上游坡比 1：0.15，坝底高程 200m，坝顶高程294m，上游 2 折坡点一般取在坝高的 1：32：3 之间，故折坡点高程240m。-14-图 6-16.2 非溢流坝段坝基面稳定及应力校核6.2.1 设计洪水位（持久状况）6.2.1.1 应力计算1、自重-15-图 6-2G11/2（1+21）15243960G21/26.0040242880G31/270.5942477840M1 G133.95（153.5）108702M2 G2（38.82/34.85）66829.8M3 G3（33.95-72.75/3）821405.72、静水压力上游：Px1/29.8191244267.6Py1/29.814.85（91+62.7）3751.6MxPx1/3911401807.3MyPy（38.8e）133707 e（62.72+91）/（62.7+91）4.85/33.16m下游：Px/1/29.8123.4522697.3 Py/1/29.8117.623.452024.4 Mx/ Px/1/323.4521083.9 My/ Py/（38.81/317.6）66670.23、扬压力U177.623.459.8117848U21.21/2222.277.610345.7U31.21/2479.812.53598.6-16-M2U2（38.877.6/3）111503.4M3U3（38.8-12.5/3）124630.14. 浪压力过小，忽略不计。表 6-1 坝基面持久状况稳定应力计算（设计洪水位） 名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重88177996937.544267.61401807.3上游3751.61337072697.321083.9静水压力下游2024.466670.2扬压力31792.3236133.562160.7合计41570.3552882.66.2.1.2 稳定计算1、坝趾抗压A77.6 T38.8 J1/1277.63 m20.75 =2242.210000KpaR 21emJMTAWS满足要求2、抗滑稳定 f/1.0/1.3 c/59.8110/3 01.0 1.0 rd1.2SP41570.3Rf/W+c/A60503.50S 1/rd R 满足要求3、坝踵不出现拉应力801550.90 JMTAW满足要求-17-6.2.2 校核洪水位（偶然状况）6.2.2.1 应力计算1、自重G11/2（1+21）15243960G21/24.8532.3242880G31/272.75972477840M1 G133.95（153.5）108702M2 G2（38.82/34.85）66829.8M3 G3（33.95-72.75/3）821405.72、静水压力上游：Px1/29.8193246151.1Py1/29.814.85（93+62.7）3846.7MxPx1/3931490680.5MyPy（38.8e）140558.4 e（64.72+93）/（64.7+93）4.85/32.26m下游：Px/1/29.8125.523189.5 Py/1/29.8119.115.22389.0 Mx/ Px/1/325.527110.8 My/ Py/（38.81/319.1）77403.63、扬压力U177.625.59.8119415.5U21/21.2226.877.6=10559.8U31.21/2474.612.53559.6M2U2（38.8-77.6/3）136221.4M3U3（38.8-12.5/3）123162.2表 6-2 坝基面偶然状况稳定应力计算（校核洪水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重88177996937.546151.11490680.5静水压力上游3846.7140558.4-18-3189.527110.8下游2389.077403.6扬压力33534.9259383.660877.8合计42961.66628616.2.2.2 应力计算1、坝趾抗压A77.6 T38.8 J1/1277.63 m20.75 2352.410000KpaR 21emJMTAWS满足要求2、抗滑稳定 f/1.0/1.3 c/59.8110/3 01.0 0.85 rd1.2SP42961.6Rf/W+c/A59516.70S 1/rd R 满足要求3、坝踵不出现拉应力784.5660.50 JMTAW 满足要求6.3 非溢流坝段折坡面稳定校核6.3.1 设计洪水位（持久状况）6.3.1.1 应力计算1、自重（单位：KN，KNm）G11/2（1+21）15243960G21/239.75532437655.4M1 G124.3（153.55）50886M2 G3（2/348.524.3）306263.92、静水压力-19-上游：Px1/29.8162.7219283.0MxPx1/362.7403014.73、扬压力U21.21/2137.648.54004.2U31.21/2477.55.151475.5M2U2（24.348.3/3）32567.2M3U3（24.3-5.15/3）33322.2表 6-3 折坡面持久状况稳定应力计算（设计洪水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNM）方向自重41615.4357149.9静水压力19283403014.7扬压力5479.765889.436135.7合计19283111754.26.3.1.2 稳定计算1、坝趾抗压A48.5 T24.3 J1/1248.53 m20.75 156010000KpaR 21emJMTAWS满足要求2、抗滑稳定 f/1.25/1.3 c/1.45103/3 01.0 1.0 rd1.2SP18215.6Rf/W+c/A51647.80S 1/rd R 满足要求3、坝踵不出现拉应力745.1285.60 JMTAW 满足要求6.3.2 校核洪水位（偶然状况）-20-6.3.2.1 应力计算1、自重（单位：KN，KNm）G21/248.564.72437655.4G11/2（1+21）15243960M2 G3（2/348.524.3）306263.9M1 G124.3（153.55）508862、静水压力上游：Px1/29.8164.7220532.8MxPx1/364.7442824.13、扬压力U21.21/248.5142.04132.2U31.21/25.15492.71522.4M2U2（23.5548.5/3）33608.5M3U3（23.55-5.15/3）34381.8表 6-4 折坡面偶然状况稳定应力计算（校核洪水位） 名称荷载（KN）方向弯矩（KNM）方向自重41615.4357149.9静水压力20532.8442824.1扬压力5654.667990.335960.8合计20532.8153664.56.3.2.2 稳定计算1、坝趾抗压A48.5 T24.3 J1/1248.53 m20.75 1776.210000KpaR 21emJMTAWS满足要求2、抗滑稳定 f/1.25/1.3 c/1.45103/3 01.0 0.85 rd1.2SP20532.8-21-Rf/W+c/A58019.40S 1/rd R 满足要求3、坝踵不出现拉应力741.5392.80 JMTAW满足要求-22-第七章 溢流坝段剖面基本尺寸及稳定校核7.1 溢流坝段剖面基本尺寸7.1.1 堰顶高程确定设 NAQ0H Q0 设N/AH200000 /（8.591）247.8 m3/sQQSA Q088400.9247.88616.8 m3/s 取 q100 m2/sLQ/q8616.8/10086.2m 根据以上计算，溢流坝孔口宽度取为 90m 设每孔宽度为 1516m，则孔数n 为 6，每孔净宽 15m。闸门采用立式矩形闸门，初定闸墩厚度为 4m，则溢流坝段总长度 L nb+(n-1)d=90+45=110m0采用坝后式地面厂房8616.8900.50.95（29.81）1/2 H03/2H012.75堰顶效H293.0012.75280.2m闸门高度正常高水位堰顶高程+超高（0.10.2）=285280.2+0.25.0m堰上最大水头 H=校核水位堰顶高程=293280.2=12.8mmax定型设计水头 H =（75%95%）H9.612.16mdmax取为 10.5m,堰面可能出现的最大负压为 0.28 H =2.94m,小于允许值(最大不d超过 36m 水柱)根据堰流公式计算 Q ,若满足%小于等于 5%,则设计的孔口符合要QQQ/ )(求,经计算,符合要求.7.1.2 1/4 椭圆段：+=122)(aHdx22)(bHdyHd10.5ma0.282 a/b0.87+3a b0.164-23-aHd2.96m bHd1.72m图 7-17.1.3 WES 曲线段设计定型水头 Hd=10.5m,堰顶曲线方程为 .会出 WES 堰剖面图,ykHxndn1基本剖面下游面与幂曲线的切点 C 的坐标=17.5dncHnmkx)1(/1./由得=13.5ykHxndn1cy反弧段：流速系数 =1-0.0155p/H=0.80 (p 为堰高,H 为堰上最大水头)max鼻坎岀流断面平均流速=30.52 其ccgzv22162 .28081. 9286. 0中为挑坎末端高度cz该断面水深，其中 q 为校核水位时单宽流量为mvqhcc93. 252.30/4 .88/100 时的最小孔口净宽。01134.9301134. 09381. 92850 .93/8840932/20 .9322200gvT由水力学公式：-24-T0hc0+q2/（2g2hc02）试算得：hc0 2.93mT hc0+802/（29.810.952hc02）0 R（610）hc0（17.5829.3）m 取 R24m挑距:连续式挑流鼻坎的水舌挑距L=1/g212211212sincoscossinhhgvvv=30 h1=hc0cos30=2.54 h2=216-200=16m6 .332162 .28081. 9295. 021hgv=95.3m212211212sincossincos/1hhgvvvgL冲坑深度挑流冲坑深度估计采用 T，其中 kr=0.9 鼻坎单宽流量决定11. 089. 044. 2/zhkrk的临界水深 h =9.1k32/ gq3281. 9/1 .86tr=2.44krhk0.89H0.11=2.440.99.10.8974.20.11=25.2 m535.102002162 .253 .95tTL故泄水建筑物不受冲坑影响7.1.4 导水墙高度 掺气水深 ha=h/(1-c)c=0.538(Ae-0.02)Ae=nv/R3/2=0.014*90.92/2.1725/2=0.183c=0.188 ha=2.38m导水墙应高出掺气水面以上 1.01.5m故 h导=2.38+1.5=3.88m 取 h导=4.0m-25-7.2 溢流坝段坝基面抗滑稳定校核7.2.1 设计洪水位 图 7-21、自重G1132802、静水压力上游 Px1/29.8183.2（93.2+11.7）42809.3Py11/24.859.81（93.2+93.232.3）3665.9下游 Px/1/29.8123.4523.452697.33、动水压力Px0qv（cos2cos1）/g10036.9（1.732/20.75/1.5625）1137.3Py0qv（sin1+sin2）/g10036.9（1/1.5625+1/2）3358.94、扬压力U123093.7521562.5U21.21/2214.693.7512072.25U31.21/212.5487.43665.5表 7-1 非厂房段坝基面持久状况稳定应力计算（设计洪水位）-26-名称荷载(KN)方向自重11328042809.3上游3665.9静水压力下游2697.31137.3动水压力3358.9扬压力37313.782991.1合计38974.7SP38974.7f/1.0/1.3 c/1.45103/3 01.0 1.0 rd1.2 A93.75Rf/W+c/A109151.80S 1/rd R 满足要求7.2.2 效核洪水位 1、自重G1132802、静水压力上游 Px1/29.8183.2（95.2+13.7）44441.7Py11/24.859.81（95.2232.3）3761.1下游 Px/1/29.8125.525.53189.53、动水压力Px0qv（cos2cos1）/g15841.86（1.732/20.75/1.5625）1469.1Py0qv（sin1+sin2）/g15841.86（1/1.5625+1/2）4338.74、扬压力U125093.7523437.5U21.21/2219.693.7512352.5U31.21/212.54823615表 7-2 非厂房段坝基面偶然状况稳定应力计算（校核洪水位）-27-名称荷载(KN)方向自重11328044441.7上游3761.1静水压力下游3189.51469.1动水压力4338.7扬压力3940581974合计39783.1SP39783.f/1.25/1.3 c/1.45103/3 01.0 1.0 rd1.2 A93.75Rf/W+c/A124133.60S 1/rd R 满足要求-28-第八章 进水口及压力钢管设计坝后式电站采用单元供水，坝式进水口。压力钢管内径：mHQD2 . 42 . 573max进口采用三面收缩，底部水平的方式顶部采用 1/4 椭圆曲线，方程为+=122)10. 1 (Dx22)3/(DyD=4.2m, 1.10D=4.62m, D/3=1.4m bDbA6 . 534122285.1341mDAv2=6m/s,设 v2=1.5v1由 v1A1=v2A2 知: A1=1.5A2=20.77=6.24b b=3.33m最小淹没深度为 Scr=cv=0.554=5.5md24. 6进水口底高程为 264-5.5-6.24=252.26m。渐变段水平，由矩形闸门段到圆形钢管段采用圆角过渡，渐变段长度为7.00m。8.1 压力钢管结构设计：8.1.1 确定钢管厚度：拟定三个断面进行计算，分别为进水口中心线高程 252.26 米处；压力钢管中心线高程为 225 米处以及压力钢管末端处高程 203.1 米。计算公式为：RaPWaarHrt)cos(;fdR01KHHP式中:0为结构重要性系数取为 1.1 ra钢管内径为 2.10 米 设计状况系数，持久状况为 1.0d结构系数，考虑钢管及混凝土联合受力和焊缝系数（0.95）取为1.3f钢材强度设计值，采用 16Mn 钢 f315mpa-29- H为上游水位到钢管中心线高程的距离； K为考虑水锤作用以后的系数，三段分别为 1.06、1.15 和 1.3表 8-1 截面钢管厚11 截面22 截面33 截面备注Ta(mm)1012.015.0小于 10mm 的取为 10mm8.1.2 承受内水压力的结构分析：8.1.2.1 应力及传力计算：外包混凝土厚度拟定为 4.0 米 0.8D，考虑混凝土和钢管联合受力。钢管径向位移计算公式：)1(22aaaaatEapu式中：Pa钢管承受的内水压力； ta钢管厚度； Ea钢材弹模，采用 16Mn 钢，为 2.10105N/mm2; a泊松比，取为 0.3； a钢管半径； b外包混凝土外缘距离混凝土径向位移计算公式:cccccpababaEu) 1()1 (2(12222式中：Pc混凝土承受的内水压力； Ec混凝土弹模，取为 3.0104N/mm2; c泊松比，取为 0.17根据位移协调条件和内水压力守恒条件可计算出各个截面混凝土所受到的内水压力 Pc 结果如下：表 8-2 截面内水压力11 截面22 截面33 截面Pc(mpa)0.3440.6321.01根据拉梅公式可以计算处外包混凝土各点的应力，公式如下：-30-ccprbaba)1(22222其中应力大于 ct的那部分应力由外包混凝土所配的钢筋承担。ct为判断混凝土开裂的拉应力值（N/mm2）按素混凝土计算公式为：dctmcctf0式中：mc为截面抵抗矩塑性系数可按 DL/T5057-1996 规范采用，为1.563； ct为混凝土拉应力限制系数为 0.7； ft为混凝土抗拉强度。经计算 ct1.429mpa计算简图如下：图 8-2经计算三个断面最终的配筋情况为：11 截面，Ct =1.429 mpa c =0.471 mpa, 按最小配筋率配置钢筋;22 截面, Ct =1.429 mpa c =0.786 mpa, 按最小配筋率配置钢筋;33 截面，Ct =1.429 mpa c =1.19 mpa,经计算得配筋面积为 942mm2，选配 518200（As=1272mm2） 。故，三个断面均按 33 截面配置钢筋，即为：每米管混凝土内配置 5 根直径为 18mm 的一级钢筋；构造立筋取为 728250（As=3622mm2） ，混凝土保护层厚度取 60mm，则立筋环向半径 r=2860mm。8.1.2.2 混凝土开裂情况的判别：按照弹性力学厚壁圆筒多管法计算，钢管外包混凝土开裂情况分为未开裂、-31-内圈部分开裂和裂穿三种情况。(1)内水压力设计值 PPMAX1时，为混凝土未开裂情况，是坝内埋管允许的情况，PMAX1由下式计算。232020022211max)(CctSCctCCctSSEtEBtECBEEp式中：PMAX1混凝土未开裂时的情况，是坝内埋管所能承受的最大内水压力（N/MM2） ；1钢管与混凝土间缝隙值（mm） ；ES2平面应变问题的钢材弹性模量（N/mm2）ES钢材的弹性模量（N/mm2）S钢材泊松比；钢管内半径（mm） ；B0参数，；2201)1(CCCBC混凝土层相对开裂深度，取 C=，在混凝土未开裂的情况下，取54rr5rrcr4混凝土开裂区半径（mm） ；r5混凝土圈外半径（mm） ；C0参数，22201)1(CCCCC2平面应变问题的混凝土泊松比，；ccc12C混凝土泊松比；Ct判别混凝土开裂的拉应力取值（mpa） ，按素混凝土抗弯构件计算取，或按钢筋混凝土构件计算正截面抗裂验算取dctmcctf0，可由设计者视具体情况而定，设计状况系数0tkctmcctf=1.0 故未计入公式；MC截面抵抗矩的塑性系数，ft混凝土轴心抗拉强度设计值（mpa） ；dc素混凝土结构受拉破坏的结构系数ct混凝土拉应力限制系数采用 2.0ftk混凝土轴心抗拉强度标准值（mpa） ；EC2平面应变问题的混凝土弹性模量（N/mm2） ；-32-EC混凝土弹性模量（N/mm2） ；t钢管管壁厚度（mm） ；t3混凝土内部钢筋折算层厚度（mm） ，孔口实际配筋应由同时承受内水压力和坝体应力确定。(2)内水压力设计值 PMAX1PPMAX2时，为混凝土部分开裂情况，是坝内埋管允许的 情况，PMAX2由下式计算。221max052maxrtErArpsct(3)内水压力设计值 PMAX2P 时，为混凝土裂穿情况，是坝内埋管不允许的情况。此时内水压力完全由钢管和钢筋承担。发生这种情况就要校核钢管和钢筋的承载力是否满足强度要求。经计算得：PMAX1=0.873mpa，PMAX2=0.957mpa11 截面属于混凝土未开裂的情况,22 截面属于混凝土未开裂的情况，33 截面属于混凝土部分开裂情况，内水压力完全由钢管和钢筋承担而钢管和钢筋的承载力满足强度要求，钢管能保持稳定。-33- 第九章 厂房轮廓尺寸估算9.1 高度9.1.1 安装高程 mbHZsws01.2032/825. 06 . 02022/0mbDb825. 03 . 325. 025. 0/0109.1.2 水轮机层 mDZsZ2072/1钢管直径 ，取为 4.2mmHQD1975. 42 . 573max9.1.3 定子安装高程（机座顶面高程）+进人孔（2m）+圈梁深（1m）=210.0m12ZZ9.1.4 发电机层上机架高度(部分埋入)=214m定子高度23ZZ9.1.5 尾水管底高程mhbZs13.1942101h1尾水管高度（m）bo导叶高度（m）9.1.6 吊车轨顶的高程 吊车轨顶高程=发电机层高程（或装配厂高程）+发电机主轴高度+安全6距离（13m）=214+6.846+1=221.846m 取=224m69.1.7 厂房顶部高程 -34-厂房顶高程=吊车轨顶高程+吊车高+桥吊顶与横梁距（0.20.5m）+层顶大梁高+层面板厚，取=230m79.2 宽度主厂房上部结构上游侧宽度由风罩内径 机电设备等的布置以及吊运水轮机转轮和发电机转子的要求决定，并保证吊车外缘距排架柱距离不下于6cm，距上游墙不小于 60cm 。主厂房下部机构上游侧宽度由上游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土的厚度，以及油压设备的布置和通道要求，再加上外墙厚度确定，可确定上游侧宽度为 4.406+1+3+2=10.406m 为保证以上要求，取为 11.0m 下游侧宽度由厂房纵轴线下游侧蜗壳宽度加上蜗壳外围混凝土厚度，再加上外墙厚度 5.946+1+2=8.946 或由发电机风罩内径加通道宽与排架截面尺寸确定 5.6+0.05+2=5.7m 由此可知，下游侧宽度为 8.946m 取为9.0m 则主厂房宽度为 11.0+9.0=20.0m 发电机风罩内径 :11.15m水轮机层:27.00m起重机跨度:16.00m9.3 长度1.机组间距：cl机组间距由发电机尺寸控制：=发电机定子外径+2 风道宽+风道间过道cl宽=风罩内径+风道间过道宽=11.15m+3m=14.15m 机组间距由蜗壳尺寸控制：=蜗壳最大宽度+蜗壳间最大混凝土厚度cl=6.496+3.534=10.03m 机组间距由尾水管尺寸控制：=尾水管出口宽+尾水管闸墩厚cl=4.03+3=7.03m综上可知，选择最大的控制尺寸，故机组间距取为 14.2mcl2.边机组段长度： 与安装间相邻的边机组段长度，必须满足发电机层设备布置要求，下部块体结构尺寸应考虑蜗壳外围或尾水管边墙混凝土在 0.8m 以上，取边机组长度=7m21ll -35-3.装配间长度： 按检修一台机组时能放置四大部件并留有足够的工作通道来确定，安装间长度=（1.01.5）=14.221.3m 取=18malclal故主厂房总长度 L=（n-1）+l +=3 14.2+7+7+18=74.6mcl1l2al-36-第十章 吊车梁专题10.1 截面设计及荷载计算本设计采用“T”梁，且采用钢筋混凝土结构，做成简支单跨。因为“T”截面与矩形截面相比，纵向与横向刚度均较大，抗扭性能较好，便于固定钢轨和有较宽的检查走道，起重量较大或中等的吊车梁宜采用这种截面。10.1.1 截面选择：因为水电站吊车梁承受荷载较大，因此截面尺寸会比较大。梁的高跨比一般取为 1/41/7，取 1.5m，梁高与肋宽的比例有时可达到 67,梁肋宽取为30cm，上翼缘宽度除了满足承受水平荷载要求外，还要满足固定轨道的需要，一般为 1/32/3 梁高，且大于 40 厘米取为 100cm，下翼缘宽度一般小于或等于上翼缘宽度，翼缘高度一般取 1/51/8 梁高，取为 40cm。对于吊车梁材料的要求：现浇混凝土的标号不得低于 200 号，钢筋宜用级及以上，本次设计混凝土选择 C30，钢筋选用级，箍筋选用。 （级钢筋用表示）大车轮距 K=4.4m，吊车跨度 L=16mK 钢筋混凝土容重取 2400kg/m 310.1.2 吊车梁荷载钢轨及附件重取 150kg/m双小车 2150t 最大轮压 P=45t,单车小车重 G=23tMAX2最大起吊重量 G =122t,采用柱距 6.1m1横向水平刹车力 T=1.09tMAXmG20G21纵向水平刹车力 T =1.1MAXP轮压图如下-37-图 10-1施工荷载 400kg/m310.2 内力计算 计算跨度（单跨简支梁） 弯矩时 L=580cm ,剪力时 L=550cm 均布荷载 自重 g=2.4(10.3+0.41.2) =1.872t/m 钢轨及附件重=0.15t/m 两项之和为 1.887t/m 计算方法：先将吊车梁的轮压分布位置按影响线同一长度比例画在透明纸上，欲求梁中某一截面某一荷载作用下的内力时，将透明纸覆盖在截面影响线上，将各轮压位置处的纵标值叠加，乘上包括动力系数在内的轮压值和梁跨，即为截面的内力值。（1） 在均布荷载下，各截面的内力如下表 10-1截面内力012345M(kN m)0 25.60427.8639.4449.4457.98Q(kN)53.2742.7332.07921.4310.790 (2)在吊车最大轮压下，各截面最大（小）内力M=Pl, Q=PMAXMAX-38-表 10-2 截面 内力 012345QMAX1158.9974.9788.0626.2500.6407.9QMIN0-46.4-129.8-194.7-315.2-407.9MMAX0552.3807.41056.61179.21267.9叠加后的内力：表 10-3 截面 内力 012345QMAX1212.11017.7820.1647.6511.4407.9QMIN53.328.0-87.7-215.6-304.4-407.9MMAX0 577.9835，51095.91228.61325.910.3 荷载计算 水工建筑物级别 1 级，持久状况，=1.0，结构系数 r =1.2d 混凝土选 C30,f =15.0N/mm , 级钢筋,f =360N/mm c2y2跨中截面弯矩设计值 M=1.111325.9=1458.5 kN m10.3.1 竖向正截面 确定翼缘的计算宽度查表,取 a=60mm 的两排正截面受拉 h =1500-60=1440mm / h =300/1440=0.21 0.1 fh b+12=400+12300=4000mmfh l /3=5500/3=1833.3 mm-39-均大于翼缘原有宽度，按=1000mm 算fb判断 T 型梁情况 r M=1.21458.5=1750.2 f( h -/2)=1510030(144-dcfbfhfh30/2)=580.5属于第二种情况（x）fh配筋计算 =2)2/()(bhfhhhbbfMrcfffcds=0.17261444015)2/30144(30)40100(1581. 91068.1482 . 1=1-=0.188s21117. 021A =syffcfhbbfbhfc)(360300)4001000(15900400188. 015=10320mm2选 8 束 914（A =81385mm ）s210.3.2 竖向斜截面 =1.0, =1.1,r =1.2rdh =h -=1140mmwfhh /b=1140/40