倒虹吸管设计计算

1、.倒虹吸管设计计算一、倒虹吸管总体布置根据地形和当地需水量情况确定 1.布置原那么； 2.布置型式；地面式露天或浅埋式、架空式 3.管路布置；斜管式和竖井式 4.进口段布置；渐变段、拦污栅、节制闸、连接段进水口、通汽孔、沉沙、冲沙及泄水设施5.出口段布置；设消力池二、倒虹吸管的构造1.管身构造；钢筋混泥土管、钢管、铸铁管 2.支承构造；管座、镇墩、支墩三、倒虹吸管的水力计算 1.管道断面尺寸确实定；灌溉面积确实定：根据土地利用参加够调整表查出整理后土地的灌溉面积。补水量的计算： 工程区水田和旱地需水量除去工程区降雨量即为需补给水量。工程区分为水田和旱地，主要农作物为水稻、玉米、油菜，各种农作物

2、所在区需水量不同。根据*省"灌溉用水定额"编制分区图：工程区属区，灌溉定额根据*省灌溉用水定额编制区水稻净定额为270/亩，毛灌溉定额为644/亩。需水量公式 农业生产总需水量，；综合毛灌溉定额，； 灌溉面积，亩；n 农作物复种指数，采用综合灌溉定额时，已经考虑了复种指数，可不再计入。作物净灌溉定额，/亩；灌溉水利用系数。区渠系水利系数为0.465；田间水利用系数为0.95，故灌溉水利用系数为0.465×0.95得0.44。.流量计算根据当地全年水田需水量表、旱地需水量表和全年降雨量表查出全年需水量和降雨量的最大值和最小值，计算出最大补水量和最小补水量，以推出其流

3、量。确定尺寸； 圆管 管道内径，m; 倒虹吸管设计流量，； 设计流速，m/s。 2.管壁厚度的拟定 取单位长度承受较大内水压力P的管道管壁中环向拉应力为 以钢材的设计允许应力代替；经整理得： (mm) 水的密度，1000kg/; H 内水压力，m。初估计时水锤压力值按静水头的1530。高水头取大值，低水头取小值； 焊缝系数，一般为0.900.95，双面对接焊缝取0.95，单面对接取0.90； 压力钢管的内直径，m; 钢管的设计允许应力，kpa。查下表钢材的允许应力应力区域膜应力区局部应力区备注荷载组合根本特殊根本特殊为钢材屈服强度产生应力的内力轴力轴力轴力和弯矩轴力轴力和弯矩允许应力明钢管地下

4、钢管坝内埋管0.550.670.670.70.90.80.90.670.850.81.03.水头损失计算总水头损失等于沿程水头损失与局部水头损失之和； 管道长度，m; 能量损失系数，=，； 各局部阻力系数之和，； 管内平均流速，m/s。 4.能量方程5.进出口渐变段长度计算、 系数； 渠道水面宽度，m;渐变段缩窄端水面宽度，m； 上、下渠道水深，m。6.进口沉沙池段面尺寸计算 池内水深 mm 进口渠道水深，m; 进口渠底至沉沙池底的高差，m;池宽 渠道设计流量，； 沉沙池内平均流速，m/s;管壁厚度,mm; 管道内直径,mm; 池长度 平安系数； 泥沙沉降的水平长度； 泥沙沉降速度，m/s。注

5、：、可根据经历有： 4545、分别为渠道的水深和底宽。7.出口消力池尺寸确定按经历公式： 34 0.5+0.3 消力池以后的护底长一般采用35m。8.通过小流量时进口水跃的处理: ()9.通过加大流量时计算挡水墙顶对进口雍水位的超高;()四、倒虹吸管的构造计算1.土压力上埋式管土压力 单位长度竖向土压力为： 管顶以上填土高度； 填土容重； 管的外径，矩形管为外形宽度； 系数，查表，对于柔性管=1.0。0.10.51.02.03.04.05.06.07.08.09.0101.041.201.401.451.501.451.401.351.301.251.201.15 2.地面活荷载产生的竖向压力

6、.敷设在公路下1m的压力管道还受汽车压力和拖拉机压力； (kN/m) 动力系数，查表； 加重汽车作用于管道上的竖向荷载，查表； 管道外径，m动力系数表填土深度0.30.40.50.60.71.251.201.151.051.0值kN/表汽车荷载填 土 厚 度 m0.50.751.01.52.03.04.05.08.0汽车-10级69.043.525.116.812.98.96.84.63.4汽车-13级87.649.537.722.917.712.19.26.24.7汽车-18级170.59673.344.334.323.518.612.19.6.拖拉机压力； (kN/m)履带式拖拉机作用于管

7、道的竖向压力kN/查表；值kN/表拖拉机吨位填 土 厚 度 m0.50.751.01.52.03.04.06.08.060t4738.332.324.721.217.815.011.79.680t88.463.253.941.636.330.325.920.216.53.其他荷载计算.管内水重水的重度,kN/;圆管内半径,m;垂直直径之夹角。 当冲满水时 .管道的均匀内水压力 管内顶部以上水头；4.管道外水压力 不均匀外水压力计算 圆管 圆管外半径；外水压力折减系数，查表4-11；五、倒虹吸管镇墩的计算直接作用于镇墩上的荷载；由均匀内水压力产生的轴向力作用在弯管段起始段面和末端断面的轴向压力分

8、别为；、分别为弯管段起始及末端断面中心处的水头；弯管段水流离心力；m弯管段水体的质量； 离心加速度； 弯管内水体重力，； 弯管段的中心角；图148页。 重力加速度，m/s;弯管中心线弧长；可近似用弦长来代替，；镇墩自重力及镇墩内水重力 确定其形式尺寸后可算出自重和内水重力；作用于镇墩上的水平土压力 主动土压力系数；镇墩垂直水流方向宽度，m; 斜管段管端断面中心线至填土顶面高度，m; 镇墩底面至填土顶面高度，m; 土的内摩擦角。 注：土的重度和内摩擦角值见表5-14。 通过管身传给镇墩的荷载1.镇墩上侧斜管传给镇墩的力管身自重 轴向分力 垂直管轴的分力镇墩上侧斜管段长度，m;内水重力垂直分力道上

9、的浮力轴向分力 垂直分力在水位以下的斜管轴线长度，m;管道填土压力 轴向分力 竖向分力、 顺管道每米长土的重力，可分别按式4-11、4-23计算； 管身摩擦力 kN 管底和管座之间的摩擦系数。 临界坡角；管道下滑，管道不动。2.镇墩下侧斜管传给镇墩的荷载 所计算力与以上公式一样；图墩身稳定计算1.镇墩与两侧管端刚性连接当，上侧斜管下滑力大于摩擦力，这时可将所有作用力转化为力及，再求其总和。 轴向力总和在x在轴上的分力为 轴向力总和在y轴上的分力及 分别为镇墩上游侧及下游侧水平分力的总和，kN；及 分别为镇墩上游侧及下游侧竖向分力的总和，kN。 将和代人下式1.21.58 镇墩的抗滑平安系数；对

10、钢管可取1.5； 侧向土压力，kN； 镇墩与地基之间的摩擦系数； 为镇墩自重力及镇墩内水重力之和； kN弯管段起点、终点至直管管端长度；2.镇墩与两管端柔性连接3.镇墩上侧与管端为钢性连接下侧为柔性连接地基强度和稳定计算 一般根底底面都做成矩形的，故地基的最大和最小力为： 总力矩，kN·m，是、和、等各力对镇墩底面形心点力矩的总和；图、 分别为镇墩底面的宽度和长度，m; 地基的许可承载力，kN/,见下表；地基的许可承载力地基名称许可承载力(kN/)中等坚硬岩石12002000软弱岩石8001200稍湿的粘性土200400很湿的粘性土100200稍湿的砂壤土300400很湿的砂壤土20

11、03001. 钢制倒虹吸管镇墩计算步骤作用在钢制倒虹吸管镇墩上各个力的计算；按照表6-2所列的、诸轴向力同时作用下，取最不利的情况设计一般以温度升高、管内充水为控制条件。计算中、小型钢制倒虹吸管镇墩时，也可仅取其中起主要作用的、三力即可。算出各力且注意各力对镇墩中心的方向。将各轴向力叠加并分解为水平分力和竖向分力。求镇墩的体积和校核地基的承载力。2. 钢管支墩的计算步骤计算作用在支墩上的力。作用在支墩上的力有：垂直于管道轴线方向的管自重力和水重力表6-2第10、11号公式，管传给支墩的摩擦力表6-2第9号公式及支墩自重力。分解总作用力为水平分力。各力在轴上的水平分力为 沿轴的竖向分力为 支墩对

12、钢管的摩擦力； 注：当温度升高管道向上伸长时，作用在支墩上的摩擦力朝向管道上端，取负号。当温度降低管道向下缩短时，作用于支墩上的摩擦力朝向管道下端，取正号。校核支墩抗滑稳定。计算时根据对稳定最不利情况取用为正号或负号六、露天式钢管构造计算 1.管壁应力计算径向力作用产生的管壁应力。 管壁环向拉应力 钢管内径，mm; 钢管壁厚度，mm；轴向力作用产生的管壁应力。 断面积为 得轴向应力计算公式 平均直径，mm; 平均半径，mm。 注：设计计算时，如N为压力，那么N前加负号，如算得为负值，那么为压应力。法向力作用产生的管壁应力。 钢管环行断面抵抗矩； 法向力产生的弯矩 钢管内半径。 断面剪应力 钢管

13、横断面上的剪力，跨端支墩两侧各等于，； ：支墩间距； 水平倾斜角度； 跨中断面G为零； 管壁计算点以外局部断面对重心轴的静矩，； 管断面惯性矩，； 受剪断面净宽度，； F 钢管断面积，； 钢管横断面，图沿角变化的环向剪应力；当=0和时，=0；当=和时，为最大剪应力。3. 钢管壁强度的校核按应力圆原理，其最大剪应力应满足 校核管壁应力的公式 钢材允许应力。 第三强度理论校核钢管壁强度，根据畸变能理论得到的三向应力状态一般情况的合成应力公式 对于平面应力状态 剪应力等于零时 我国SD14485"水电站压力钢管设计标准"中给出了上式中规定满足强度条件 焊缝系数，其值为0.90.95，工程级别越高，焊缝检查越严格，那么焊缝系数越大； 为相应计算工况的钢材允许应力。"标准"规定，地面钢管在根本荷载组合条件下，=0.55， 为屈服点；考虑局部应力时，可提高到=0.67。七、加径环与支承环旁管壁的应力计算 一、加径环与加径环旁管壁应力分析 加劲环每侧管段的影响长度总体过程主要设计标准（1） SDJ2078"水工钢筋混凝土构造设计标准"；（2） S