月亮湾级水电站厂房设计

1、1设计基本资料 1.1 地理位置 月亮湾一级水电站工程拟建于疏勒河干流玉门市昌马乡境内，该乡东邻嘉峪关市，北 靠玉门市和安西 9 县，南接肃北蒙古族自治县，西接敦煌市。依据疏勒河流域规划，月亮 湾一级水电站处于疏勒河梯级开发中肃玉水电站与月亮湾二级水电站之间， 为一座中坝引 水式无调节水电站。电站厂址距玉门市昌马乡政府约10km距玉门镇约81km距黄土湾 水电站的厂房约 10km。 1.2 工程建设的必要性 酒泉市地域广阔，人口相对稀少，居住分散，全市一区、两市、四县划分为五个供电 区，分别为肃州供电区、金塔供电区、玉门供电区、安西供电区、肃阿敦供电区。 1999年底嘉酒地区电网总装机容量 3

2、92.29MW年发电量22.07亿kW-h （包括酒钢公 司、玉门石油管理局自发电量），其中4座主力火电厂装机354MW年发电量20.62亿kW- h, 小水电装机38.29MVY年发电量1.45亿kWh。1999年全市最大负荷324M（其中公用网 最高负荷160MW，酒钢最高负荷160MW，玉门石油公司4MW,最小负荷147MW农业、居 民生活照明用电量增长较大。 全市电网及电源建设经过二十多年的平稳发展，仍存在一些问题。地处边远地区的少 数民族县， 受地域辽阔和电源的限制， 通电率较低， 区内用电以电力排灌、 农副产品加工、 乡镇企业、县城工业、生活用电为主，限电及配网事故率高，相应的用电

3、水平、电压合格 率、设备完好率低于标准水平。 随着地区经济及矿产业等的快速发展，对电力电量的需求不断增加，预计 2015 年全 市需电量将达到60.7亿kW- h0因此，充分利用地区潜在的资源（可利用发电的水能资源 装机容量220MW,发展水电，加快电力开发及电力基础设施的建设，以促进地区经济发展， 满足人民日益增长的物质文化生活的需要。 1.3 水文与气象 1.3.1 水文条件 在月亮湾一级水电站坝址的下游有昌马堡水文站，距离较近，且属于同一条河流的上 下游，该水文站的资料可供设计使用 月亮湾一级水电站坝址断面处多年平均径流量为28.4m3 /s。坝址和厂房处水位流量关 系分别见图1-1、图

4、1-2 冃亮滝一级水电姑厂剧薪洱费即房上游申水文横斷面水位滦量黄系曲纭 图1-2 2075 计 2 07S 程说 2C7L 2 Nr AQH gr 由于中型水电站 A=88.5，在此取A=8.2, gr =96%. 所以Nr Ngr 13.5 1014.0625 103KW gr96% 2.1.1最大水头Hmax的确定 (1) 校核洪水位 2102.2m+满发 14.0625 103KW 取校核洪水位时的最大流量为1830m3/s，查的相应的下游水位为2072.1m. 则 H 毛 1 Z上 Z下 2102.22072.729.5m H 净 196% H 毛1 =0.96 29.5=28.32m

5、 (2) 设计洪水位2100m+满发14.0625 103KW 取设计时的最大流量为1030m3/s，查的相应的下游水位为2070.5m. 则 H 毛2 Z上 Z下 21002070.529.5m H 净296% H 毛2=0.9629.5 =28.32m (3) 正常蓄水位2100m一台机组发电 一台机组发电的出力：N发 5.5 103KW 3 水轮机的出力：N水 55 型 5729.2KW 0.96 再根据：N水=9.81 QH，初设时取 =85%，则有5729.2=9.81 QH 然后取不同的Q值，进行试算，列表2-1。 由 N Q 关系曲线，N=5729.2KVy 此时 Q=19.96

6、 m3/s，H 净=34.42m, 即 Hmax max 28.32,28.32,34.4234.42m。 表2-1最大水头试算过程表 Q m3 /s Z上m Z下m H毛m H净m N水kW 20.03 2099.2 2063.44 35.76 34.33 5735 20.02 2099.2 2063.40 35.80 34.37 5731 19.96 2099.2 2063.35 35.85 34.42 5729.2 2.1.2设计低水位 H min的确定 设计低水位（即设计死水位）+机组满发 已知Z上=2098m即水轮机的出力为N水 13.5 103 14062.5kW 0.96 然后取

7、不同的 Q值，进行试算，列表2-2. 表2-2试算过程表 3 Q m / s Z上m Z下m H毛m H净m N水KW 59.78 2098 2068.61 29.39 28.21 14063.2 59.70 2098 2068.57 29.43 28.25 14062.9 59.61 2098 2068.53 29.47 28.29 14062.4 由 N-Q关系曲线，N=14062.4KV，Q=59.61m3/s , H 净=28.29m,即 H min 28.29m 2.1.3 Hav的确定 加权平均水位H av =也竺 也吨=31.36m 2 引水式电站HrHav=31.36m 2.2

8、水轮机选型 根据工作水头范围和设计水头查资料初选水轮机型号为 ZZ450和HLD74由于本设计 选择了两台5.5MW和一台2.5MW机组装机方案，所以水轮机也要选成两大一小的方案， 初 步计算先选出适合的水轮机型号，再定大小。 2.2.1 ZZ450型水轮机方案的主要参数选择 限制工况下的单位流量1.5m3/s，效率m 87.3 %，此可初步假定原型水轮 机在该工况的单位流量Q! =Q!m =1.5 m3/s，效率 89.3 %. (1) 转轮直径的计算 转轮直径：D1 8说产#81 C? 89209，取标称直径 Di =1.2m。 (2) 转速n计算 查得ZZ450型水轮机在最优工况下的单位

9、转速 n10120r min，初步假定n10n10M， 则 n n1 J aV 12032 23 12032.23567.7 r. min ，选用与之接近而偏小的同步转速 1.2 n=500 r min . (3) 效率及单位参数修正 查得ZZ450型水轮机在最优工况下的最高效率max90.5 %，模型转轮机的直径为 F5 D1M =0.35m,则 max 11 M max11 恥5% 彳0928% 92.8% - 90.5%2.3% 1.0 1.3% 由此可得原型水轮机在最优工况下的效率为 maxM max +90.硏 +1.3% =91.8% 87.3% +1.3% =88.6%89.3%

10、，所以重新拟定 假定: 3.0% -1.0%2.0% max M max+90.硏 +2.0% =92.5% M +87.眺+2.0% =89.3% 与上述假设值相同。 单位转速的修正值 n1n 10M. max M max 1 n1 max 0 925 0.9 5 11.1% 3.0% n10M M max 10.905 按规定转速可不加修正, 同时单位流量 Q1也不加修正. 由上可见，原假设的 89.3%，Q1 =Q1M =1.5 m /s， n10n10M =120r min。 (4) 工作范围的经验 在选定D1=2.5m, n=500 r. min后，水轮机的Qmax及各特征水头相对应

11、的m即可算出 来，水轮机在Hr、Nr下工作时，其Q1 =Q1max，故: Q1max 351.49m3/s1.5m3/s 9.81D12Hr1.59.81 1.22 32.230.893 则水轮机的最大引用流量为 QmaxQ1max D1 Hr 1.49 1.22 . 32.23 12.18m/s 与特征水头Hmax、Hmin、叽相对应的单位转速为： 500 1.2 n1 min nD1 H min 34.42 102.2r / min n1 max 500 1.2 .28.29 112.8r/min n1r nD1 H r 500 1.2 32.23 105.6r / min 限制工况下的单

12、位流量Q1M1.247 m3/s，效率 m89.4 %，此可初步假定原型水 在ZZ450型水轮机模型综合特性曲线图上绘出Q1max 1.49m3/s , n1max 112.8r/min，n1min102.2r/min的直线。三条直线所围成的水轮机工作范围一部 分包含该特性曲线的高效率区。 (5) 吸出高度Hs的确定 式中： 水轮机安装位置的海拔高程，2069.00m； m m H r m 模型气蚀系数，查模型综合曲线得m=0.54 气蚀系数修正值, 查表得 m=0.035 Hr 水轮机设计水头,32m 计算得Hs=-10m. 2.2.2 HLD74轮机方案的主要参数选择 轮机在该工况的单位流

13、量 Q1 =Q1M =1.247 m3/s，效率 93 % . (1) 转轮直径的计算 转轮直径：DN j3.516105 1.31m，取标称直径 9.81Q1Hr1.5H 9.81 1.247 321.5 93% D1 =1.20m。 (2) 转速n计算 查得HLD74型水轮机在最优工况下的单位转速n1077r min，初步假定n10n10M , 则n 匕土 7732.23364.28r. mi n ,选用与之接近而偏大的同步转速 D11.20 n=375 r min . (3) 效率及单位参数修正 查得HLD74型水轮机在最优工况下的最高效率m max 92.7 %，模型转轮 机的直径为D

14、1M =0.35m,则 max M max 92.7% 94.3% 94.3%-92.7%1.6% 1.00.6% 由此可得原型水轮机在最优工况下的效率为 max M max+92.7% +0.6 %= 93.3% 89.4% +0.6% =90%93%，所以重新拟定 假定: 4.6%-1.0%3.6% max Mmax+92.7% +3.6% =96,3% 89.4% +3.6% = 93%与上述假设值相同 单位转速的修正值 ni0M 1 max ni M max 963 1 0.927 1.923% 3.0% 按规定转速可不加修正，同时单位流量 Q1也不加修正 由上可见，原假设的93%，

15、Q1 =Qm =1.247 m3/s，Eom =77n min . （4）工作范围的经验 在选定D1=1.2m，n=375rmin后，水轮机的Qmax及各特征水头相对应的n1即可算出 来，水轮机在Hr、Nr下工作时，其Q1 rQx，故： Q1max3.516 101.22m3 / s1.247 m3 / s 9.81DHr9.81 1.22 3291.4% 则水轮机的最大引用流量为： 2JQ QmaxQ1max D1、Hr 1.22 1.2232 9.97m/s 与特征水头Hmax、Hmin、H相对应的单位转速为： n1 min nD1 375 1.2 .H 76.7r/min max 34.

16、42 ni max Di_ 375 1.284.61r/min H min 28.29 nir nDl 375 1.279.27r/min 32 .Hr 在HLD74型水轮机模型综合特性曲线图上绘出Q1max1.22m3/s, n1max 84.61r/min , n1min76.7r/min的直线。三条直线所围成的水轮机工作范围部分 包含该特性曲线的高效率区。 （5）吸出高度Hs的确定 式中： 水轮机安装位置的海拔高程,2069.00m. m H m r m 模型气蚀系数，查模型综合曲线得m =0.143 ； 气蚀系数修正值, 查表得 m=0.035 ； H r 水轮机设计水头 计算得Hs=

17、2.05m. 表2-3水轮机选型方案参数对照表 项目 ZZ450 HLD74 模 推荐水头范围（m 26 40 27 48 型 最优单位转速n 10（ r/min ） 120 77 参 最优单位流量Q。，（L/S） 920 1080 数 最咼效率() 90.5% 92.7% 气蚀系数 0.54 0.143 2包含咼效率区的多少 少 多 工作水头(m 28.3 34.4 28.3 34.4 2转轮直径d( m 1.2 1.2 原 2转速 n(r/min) 500 375 型 额定出力Nr(kw) 3516 3516 最大引用流量Qa(m3/s) 12.18 9.97 2吸出高度(m 10m 2.

18、05m 经比较选用三台HLD74型水轮机 2.2.3选择水轮机的直径 转轮直径：选择1X 2.5+2 X 5.5MW方案 Di D2 Nr ；9.81Qi Hr15 Nr 1 5 9.81Qi Hr . L3 2.5 103 ； 0.96 9.81 1.247 321.5 93% 3.5 103 0.96 9.81 1.247 321.5 93% 1.18m , 1.57m , 分别取标称直径D1 =1.20m和D2 =1.80m,经计算水轮发电机组主要参数如下: 表2-4水轮发电机组参数 小机 大机: 水轮机型号 HLD7 LJ 180 HLD7 LJ 120 转轮直径 D1= 1.80m

19、D仁 1.2m 额定水头 Hr=32m Hr=32m 额定流量 Qr=20.26m3/s Qr=9.31m3/s 额定转速 n=250r/m in n=375r/m in 额定工况点效率 n= 93% n= 93% 发电机型号 SF5500-24/3250 SF2500-16/2150 额定容量 5.5MW 2.5MW 额定电压 10.5kV 10.5kV 台数 2台 1台 所以最终选择两台 HLD7令LJ 180和一台HLD74LJ 120 3水电站厂房 3.1厂房内部结构 3.1.1水轮发电机外形尺寸估算 水轮发电机系由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要部件 组成。由

20、于本设计水轮机型号为立轴混流式水轮机，故选用悬式水轮发电机。水轮发电机 的外形尺寸应根据电磁计算所确定的有关参数进行计算，最终尺寸应由制造厂提供。在电 站初设阶段，本设计按以下方法进行了估算。 本电站选用两台大机组 5.5MWSF55024/3250和一台小机组2.5MWSF25016/2150 3.1.1.1 发电机 5.5MWSF55024/325 尺寸估算 1. 基本尺寸 (1) 极距 t =Kj(叵 j ,2p (cm) Sf N cos 5.5 103 0.85 6471kVA t =8.5 4 6471 =28.96 (cm) .2 24 式中： Sf 发电机额定容量； P磁极对数

21、，24对； Kj 系数，一般是810,容量大、线速度高的取上限，此处取为 8.5m。 (2) 定子内径 D i = -2p t( cm) 3.14 Di=2-24 28.96442.7 (cm) 3.14 (3) 定子铁芯长度h lt = _ Sf6471 44.02cm 250 cDi2 ne3 10 6 442.72 式中：c -系数，查表额定容量在 10000kVA 以下，c 取 2 10 6 4 10 6，此处取 成3 10 6。 ne 额疋转速，250r/min It =44.02cm250cm所以不必现场叠装定子。定子铁芯长度 h主要受发电机的通 风冷却和运输条件限制，当It/3时

22、，通风困难；当It/1时，电机效率降低。由于， 1lt. =44.02 28.96 =1.52166.7 r/min Da= Di + =442.7+28.96=471.66cm 2. 外形尺寸估算 (1) 定子机座外径D1 214ne300 时，D1=1.20 Da=1.20 471.66=5.66m （2）风罩内径 D 2 s f 20000KVA寸，d2 =d1 +0.4m=6.1m （3）转子外径 D3 D3 Di 2 ， 为单边空气间隙，初步估算寸可忽略不计。则， D3 Di 4.427m （ 4）下机架最大跨度 D 4 D4=D5+0.6=3.4m 式中： D5 水轮机机坑直径，

23、D5 =2800mm。 （5）推力轴承外径 D 6 和励磁机外径 D 7 查得， D6=1.8m D7 =1.2m 3. 轴向尺寸估算 （1）定子机座高度 h1 ne 214r /min ， h1=lt 2 =44.02+2 28.96=1.02m （2）上机架高度 h2 伞式机架 h2=0.10 Di =0.10 442.7=0.443m （3）推力轴承高度ha励磁机高度h4和永磁机高度h6，副励磁机h5 h8 取 6m h3=1m h4 =1.5m h5 =0.6m h6 =0.5m （4）下机架高度 h7 伞式机架： h7=0.2 Di =0.12 442.7=0.8854m （5）定子

24、支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离 伞式机架： h8 =0.25 Di =0.25 442.7=1.11m （6）下机架支承面主轴法兰底面距离 h9 h9= （7001500） mm, 取 0.8m （ 7）转子磁轭轴向高度 h10 无风扇： h10 =lt +500mm=44.02+50=0.9402m （ 8）发电机主轴高度 h11 h11=（0.70.9） H=0.8 6=4.8m H=h1+h2+h4+h5+h6+h8+h9 =1.02+0.443+1.5+0.6+0.5+1.10675+0.8=5.96975m （ 9）定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距 h12 h12 =0

25、.46 h1+h10=0.46 1.02+0.9402=1.4094m 4. 发电机重量估算 8 Gf 2 Sf 3 ki 2 6471 3 250 70.00t 式中：Gf 发电机总重量（t）; Ki系数，伞式发电机Ki=79,本设计取8 发电机转子重=1 Gf =35t 2 3.1.1.2 发电机 2.5MWSF25016/2150 尺寸估算 1.基本尺寸 （1）极距 Sf N cos 3 2.5 103 0.85 2941kVA 2941 t =8.5 j 941 =25.39( cm V2 16 式中：Sf 发电机额定容量； P磁极对数，16对； 8.2m。 Kj 系数，一般是810,

26、容量大、线速度高的取上限，此处取为 （2）定子内径 D i = -2p t( cm) 3.14 2 16 “討 25.39 258.8(cm) (3) 定子铁芯长度h lt = Sf 2941 39.03cm 375 2 cDi ne 3 10 6 258.82 式中：c -系数， 查表额定容量在 10000kVA 以下，c 取 2 10 6 4 10 6，此处取 成 3 10 6。 ne额定转速，375r/min It =39.03cm250cm所以不必现场叠装定子。定子铁芯长度h主要受发电机的通 风冷却和运输条件限制，当It/3时，通风困难；当It/1时，电机效率降低。由于， 1lt=39

27、.03 25.39 =1.54166.7 r/min Da=Di+ =258.8+25.39=284.19cm 2.外形尺寸估算 (1) 定子机座外径D! 300ne (18003000) kg m (20 25) Q2 . HmaxDi =(11201400) kg m (18003000) kg m 式中：H max 最咼水头， m ; D1 水轮机直径， m。 Q1Nr. 9.81 Hmax 5.5 103 9.81 0.85 34.42 3 19.16 m3/s Q29.81 Hmax 2.5 103 9.81 0.85 34.42 8.71 m3/s A2 由于大机组计算值超过中型调

28、速器的调速功范围，故选用大型调速器, 型，接力器和油压装置应分别进行计算和选择。 3.1.3.2 接力器选择 接力器直径计算：选额定油压为2.5MPa,则每个接力器直径dc为： 小机组选用中 dc1 dc2 0.03 1.80 0.5 34.42167mm 1 1.80 max D1 0.03 1.2 0.5 34.42136mm V 1.2 在导叶接力器系列中，选择偏大的dc1 =180mm. dc2 =140mm 式中：一标准正曲率导叶参数，由z0 16,查得 0.03 接力器的最大行程：Smax( 1.41.8 ) aomax 式中：amax 水轮机导叶最大开度 rrD0Z0M a0 m

29、axa。 D0M Z0 30 2200 24 375 16 264 mm 上式中： a0mmax 由nr 78r/mi n, Q1rmax 1080L/S在模型综合曲线上查得为 30mmD0M =375, Zm =24, D = a0 Di 1.18 1.802124mm,取 D =2200m,Z =16 转轮直径小于5m时，采用较小系数1.4，则Smax1 1.40a0max 1.40 264 370mm Smax2 1.40amax 1.40 158221mm 接力器容积计算Vs1 2 2 2 d C1 Smax10.20.370 0.035m . 2 2 Vs2 2 2 3 2 -dc2

30、 Smax2 0.1362 0.2216.4 10 3m2 2 2 3.1.3.3 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 1.13 J.354 4 5 49mm d2 1.13 6.4 10 3 4 4.5 18mm 选用Ts 4s,Vm 4.5m/s，在目前调速器的主配压阀直径系列中选择两台BYWT-5000 和一台 BYWT-1800. 3.1.3.4 油压装置 这里不考虑空放阀和进水阀的用油，则压力油罐的容积 Vk（1820） Vs=0.828 0.92 m3 于是选用组合式油压装置HYZ-1.0型 3.1.4水轮机阀门及其附件 由于水头较大，故选用蝴

31、蝶阀 D fi Do a 3600 mm 0.777 丄冬 2300mm a 0.777 式中：D0 进口段直径 a 系数，a 1 0.06873. Hma：0.777m,H max为水电站的最大净水头 查蝴蝶阀的直径系列中，选取 Df1=3600mm, Df2=2300mm 压力油源及设备，取组合式油压装置 HYZ-3.6和HYZ-2.3. 3.1.5起重机设备的选择 3.1.5.1形式和台式的选择 起重机的形式和台数取决于水电站厂房的类型、最大起重量和机组台数等条件。具有 上部结构的厂房一般选用桥式起重机，故本设计选用桥式起重机。 最重吊运件为发电机转子，重量为 39.38t，在1050t

32、之间，机组台数小于4台时， 选用一台单小车起重机。 起重量允许起吊的最大重量（包括平衡梁和吊具）称为额定起重量。额定起重量，应 根据最重吊运件的重量（一般为发电机转子）加起吊工具的重量（包括平衡梁和专用吊具）， 并参照起重量系列确定。 发电机转子重量39.38t，拟定额定起重量为50t，则选择50/10t桥式起重机。起重 机大车轨道中心线之间的垂直距离 （或起重机大车两端车轮中心线之间的垂直距离） 称为 跨度，跨度为14m 表3-3工作参数表 起重量(t) 跨度m 起升高度m 主钩副钩 主钩 副钩 50 10 14 12 16 极限位置 推荐用 轨道中心 轨道面至起 大车轨 距起重机 重机顶端

33、距 吊钩至轨面 吊钩至轨道中心距离 道 外端距离 离H 距离 B1 主 副钩 主钩 副钩 钩h h1 L1L3 L2L4 Q - 80 300 3000 195 1030 220 2000 10403195 0 0 3.2主厂房尺寸 321长度 3.2.1.1 机组段的长度 大机组： (1) 由蜗壳层 L=蜗壳宽度+23.8 3.1 1.0 2 8.9m (2) 尾水管层 L=尾水管出口断面宽度+24.896 2 1.5 7.896m (3) 发电机层L=风罩直径+2发电机风罩壁厚+两台机组风罩外壁净距 =6.1+2 0.3+2.5=9.2m 综上，取机组段长度为9.5m 小机组： (1) 由

34、蜗壳层 L=蜗壳宽度 +22.612 1.954 1.0 2 6.566m (2) 尾水管层 L=尾水管出口断面宽度+23.264 2 1.5 6.264m (3) 发电机层L=风罩直径+2发电机风罩壁厚+两台机组风罩外壁净距 =4.6+ 2 0.3+2.5=7.7m 3.2.1.2 端机组段长度 考虑到层间楼梯的布置与梁的冲突，需要增加1-2m才可以满足要求，则端机组段的 长度为 10.5m,11m。 3.2.1.3 装配厂长度 装配厂长=(1.01.5 )机组段长，由吊车极限位置同时控制，确定装配厂长度为 13.0m. 综上所述，厂房长度=10.5+9.5+11+13=44m 3.2.2宽

35、度 由于厂房设置蝴蝶阀，故厂房尺寸取决于下部尺寸 下游侧结构块体宽度=中心线至下游侧蜗壳外缘尺寸+ 1+外墙厚度 =3.482+1+2=6.482m，取 6.5m。 上游侧结构块体宽度=中心线至上游侧蜗壳外缘尺寸+蝶阀室宽度+ 1+外墙厚度 =2.588+4.5+1.5+1.5=9.588m，取为 9.5m。最后取厂房宽度底部为 9.5+6.5=16m。 3.2.3房各层高程确定 3.2.3.1 水轮机安装高程 立轴混流式：Zs w H s b0 22063.7 2.05 .52 2066m 其中w 设计尾水位；取水电站额 定流量 Q=50m3/s查流量关系曲线,得 =20637m。 3.23

36、2尾水管的底板高程 1 Zs bo2 h 20660.5 24.752061m 式中：h尾水位的高度（m m导叶高度（m 尾水管底部开挖高程2061 s 2061 1 2060m S底板厚度，岩基s 1 2，取1.0m。 3.2.3.3 水轮机层底面高程2 Zs 2066 1 242 2068.2m 式中：Zs 水轮机安装高程 d蜗壳尺寸 蜗壳顶部外包混凝土的厚度 3.2.3.4 定子安装咼程 3 3 = 2 + 进人孔（2m）+深梁（1m）=2068.2+1.4+ 仁2070.6m 3.2.3.5 发电机层地面高程 4= 3 + h1+ 上机架高度=2070.6+1.02+1.68=2073

37、.3m 3.2.3.6 装配厂底面高程 为方便布置公路，安装场层与定子安装高程同高，高程 2070.6m 3.2.3.7 吊车轨道高程 6 6 =装配厂高程 +安全高度 +最大吊运部件尺寸 =2070.6+2.5+8.2=2081.3m 3.2.3.8 厂房顶部高程 7 由吊车轨顶高程加上相应的吊车尺寸以及厂房屋顶大梁、安全超高、经适当调整得： 7 2081.3 3 2 0.55 2086.85m 3.2.3.9 厂房高度 Z= 7 -2060=26.85m 3.3 厂区布置 厂房部分依山而建，可利用场地面积狭小，故考虑将副厂房布置在厂房上游，厂 房西面有一定面积的平整场地，故考虑厂房西侧布置

38、升压站，主变，装配厂，公路， 厂房北侧过来，绕到厂房东侧，布置开关站。 副厂房共分三层，最上层与装配场同高，布置直接生产用房， （中控室，继电保护 盘室等）具体布置见正图，第二层布置电缆层，第三层布置技术供水泵。 开关站 管 升压站 副厂房 图3-3厂区布置示意图 4吊车梁专题 4.1基本设计 4.1.1截面设计 本设计采用“T”形梁，且采用钢筋混凝土结构，做成简支单跨梁，因为“ T”形截面 与矩形截面相比，纵向与横向刚度均较大，抗扭性较好，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。 梁的高跨比一般取1/41/7，跨度为6.75m,则取梁高为900mm上翼缘宽度

39、一般为 梁跨的1/101/15，取上翼缘宽度为600mm还需满足轨道要求，一般为1/31/2梁高， 下翼缘宽度一般小于或等于上翼缘高度，取梁高的1/41/7，则取下翼缘宽度为300mm. 如下图所示： 600 300 图4-1截面示意图 4.1.2材料选择 对于吊车梁材料的要求：选用混凝土的标号不得低于200号，钢筋宜用U级及以上， 本次设计混凝土选择 C30, fc 15N/mm2, c 24kN/m3， ft 1.5N/mm2,钢筋选用U 级，fy 310N/mm2 ,箍筋选择川级,fy fy 360N/mm2 ,钢筋混凝土容重取 .24kN / m3。 4.1.3吊车梁荷载 吊车跨度Lk

40、 14m，最大轮压Pmax 396KN，单车小车重G! 162.8KN，最大起吊容 重G2 490.5KN，桥机总重G3 362.97KN，平衡梁重G4 196.2KN，采用柱距5.75m。 结构重要性系数为：0 0.9，因为持久状况，设计状况系数1.0 ;结构系数: d 1.2 ;永荷载分项系数：g 1.05，可变荷载分项系数：q 1.1 ;动力系数取为: 1.05 梁上作用的均布荷载标准值： 1. 梁自重标准值： gk 0.6 0.2 0.3 0.7 24 7.92KN /m 2. 钢轨及附件重标准值：g轨0.98KN/m 3. 均布荷载标准值：gb 7.92 0.98 8.9KN /m

41、4. 均布荷载设计值：g Ggb 1.05 8.9 9.345KN /m 移动荷载：根据厂家资料竖向最大轮压：Pmax 396KN 1. 移动（集中）荷载设计值： P Q pmax 1.1 1.05 396 457.38 KN 2. 横向刹车力：根据工建筑物荷载设计规范，按小车、吊物及吊具的重力之和4% 采用： T=（162.8+490.5 ） 4%=26.132KN 3. 纵向水平刹车力： T0 0.1 Pmax 0.1 396 39. 6KN 4. 施工荷载取为 4KN /m3 4.2 内力计算 4.2.1 计算跨度（单跨简支梁） 单跨最长为I 6750mm，净跨为J 5750mm ,梁两

42、端的支承宽度a取400mm Io 1.05ln 1.05 57506038mm 丨。In a 57504006150mm 取较小值，所以梁的 计算跨度近似取 6000mm。 吊车梁的计算简图见图 4-2。 P=912.45kN P=457.38k g=66.663kN g=9.345kN/m 1 1 :1 1亠 8500mm 图4-2梁的受力简图 4.2.2荷载计算 将单跨吊车梁分成10等份，因结构及荷载对称，取半跨 05共6个截面进行计算, 则相邻截面间距为0.6m。 (1) 在均布荷载P作用下，各计算截面的内力可按下式计算 11 2 M (x)0 0 ( qlx qx )(0 x l, l

43、 6.0m) 22 1 Q(x) 0 0( ql qx)(0 x l ,l 6.0m) 2 将q g9.345kN/m代入上两式得各截面的弯矩和剪力，见表4-1。 表4-1均布荷载作用下截面的弯矩和剪力表 截面 1 2 3 4 5 内力 0 M(kN.m) 0 13.63 24.22 31.79 36.33 37.85 Q(kN) 25.23 20.19 15.14 10.09 5.05 0 (2)在吊车最大竖向轮压作用下，先求解得预制单跨简支梁的弯矩和剪力影响线，影 响线系数表4-2和表4-3 表4-2弯矩影响线 项目 截面0 截面1 截面2 截面3 截面4 截面5 a 0 0.109 0.

44、194 0.254 0.291 0.303 4-3剪力影响线 项目 截面0截面1 截面2截面3 截面4 截面5 1.1431.029 0.9140.8 0.686 0.571 min 0 -0.1 -0.2-0.3 -0.4 -0.5 移动荷载各计算截面的取大（取小）内力按下式计算： MPl VP 将、P代入上式，得各截面的弯矩和剪力，见表 4-4。 表4-4移动荷载作用下截面的弯矩和剪力表 截面 0 1 2 3 4 5 内力 M (kN.m) 0 299.13 532.39 697.05 798.59 831.52 Vmax (kN ) 522.79 470.64 418.05 365.90

45、 313.76 261.16 Vmin (kN ) 0 -45.74 -91.45 -137.21 -182.95 -228.69 （3）叠加后的内力见表 4-5 表4-5截面的弯矩和剪力表 截面 内力 0 1 2 3 4 5 M (kN.m) 0 312.76 547.61 728.84 834.92 869.37 Vmax (kN) 548.02 490.83 433.19 375.99 318.81 261.16 Vmin (kN) 25.23 -25.55 -76.31 -127.12 -177.90 -228.69 上表数值系利用表4-1均布荷载作用下的弯矩和剪力表及表 4-4的移动

46、荷载作用下截 面的弯矩和剪力表合并求得。 根据表4-5，将弯矩和剪力包络图绘出，见图4-3 图4-3 弯矩和剪力包络图 4.3配筋计算 水工建筑物级别为I级，结构安全级别为I级，ro 1.1，持久状况，1.0,结构系 数rd 1.2，混凝土选用C30,则可知fc 15N/mm2，川级箍筋，则fyfy 360N/mm2。 环境条件类别：吊车梁在厂房内部，属于室内正常环境，故选择一类。则查得 c 25mm，拟定两排钢筋，a$ 60mm。 4.3.1竖向正截面 (1) 确定翼缘的计算宽度bf 按翼缘高度hf考虑： hf /h 200/840 0.238 0.1，此时 b 12hf300 12 200

47、 2700mm 按计算跨度考虑: l6000 32000mm 以上数值均大于原有宽度, 故该翼缘在这个范围内均起作用，按bf =600mn进行计算 (2) 判断T形截面的类型 M 869.37kN m 869.37 106 N mm Mu fcbf hfho 15 600 200840 -2001332 2 6 . 10 N mm rdM1.2 869.37 106 1043.244 106 1332 106 Mu 故属于第一类T形截面。 （3）计算as rd M1332 106 asd2 0.2098 fcbf h0215 600 840 （4）计算 1 .1一2as 1 d 2 0.209

48、8 0.2382 600 (5)计算As * * * 300 6x14 图4-4截面配筋图 As bf h。 0.2382 600 840 -155002.2mm2 360 As bh 5002.2 300 840 0.019851.99%0.15% min (最小配筋率) 选 6 束 6 14(As 6 924) 4.3.2竖向斜截面 根据设计要求，竖向斜截面即配箍筋，又陪弯起钢筋。 (1)Vmax548.02kN (2) 验算最小截面尺寸 hw 640 2.13 4. 300 Vmax548.02kN此尺寸符 1 (0.25fcbhw)0.25 15 300 640600kN d1.2 合

49、要求，不会出现斜压破坏。 (3) 验算是否按计算要求配置抗剪腹筋 1.2 0.07 fcbh。 0.07 15 1.2 300 840 220.5KN 548.02kN 故需要按计算配置腹筋。 可得: 根据 V0.07 fcbb 1.25fyvnAv-h0 s sv nArdV 0.07 fcbh01.2 548.02 1.25fyvh) 103 264.6 1.25 360 840 103 2 1.04mm /mm 假定n=2, d=12mm 2 Asv1 =113.04 mm ， nAsv1 s 1.04 217mm， ssmax 217mm，取 s=200m， nAsv12 113.1

50、bs 300 200 0.377% svmin 0.08% 310 2 3 113.1 840200368.10 10 KN 初选双肢箍筋，12200 o Vcs Vsv Vc 264.6368.1 632.7 103 KN rdV 621.5KN 式中： V c 混凝土的受剪承载力 Vcs 构件斜截面上的混凝土和钢筋的受剪承载力设计值 V sv 箍筋斜截面上的混凝土和钢筋的受剪承载力设计值 故可以不设弯起钢筋。 4.3.3 抗扭计算 横向水平刹车力 T 系通过大轮子传给轨顶、 由轨顶再传给吊车梁的。 力的方向为水平 向，力的作用位置与竖向轮压相同， 因此梁在横向水平刹车力作用下的内力计算与竖向一 样，只需将大车的一个轮子横向水平刹车标准值 H。代替竖向计算中的 Pmax，而自重等均 布恒载则不予考虑。 计算作用于吊车梁的扭矩标准值： mT( pmaxe1 H 0e2) 式中 : e1 吊车轨道安装偏心矩，一般取 2cm； e2 吊车横向水平刹车力 T对吊车梁截面弯曲中心的距离， e2 ha y ； ha 轨道顶至吊车梁顶面的距离，取 20cm； 吊车竖向轮