目 錄第一章水輪機(jī).......................................-4-1.1特征水頭的確定.............................................-4-1.2水輪機(jī)選型.................................................-6-1.3水輪機(jī)蝸殼及尾水管.........................................-8-1.3.1蝸殼尺寸確定............................................-8-1.3.2尾水管尺寸確定..........................................-8-1.4調(diào)速設(shè)備及油壓設(shè)備選擇.....................................-8-1.4.1調(diào)速功計(jì)算..............................................-8-1.4.2接力器選擇..............................................-9-1.4.3調(diào)速器的選擇............................................-9-1.4.4油壓裝置................................................-9-第二章發(fā)電機(jī)......................................-11-2.1發(fā)電機(jī)的尺寸估算..........................................-11-2.1.1主要尺寸估算...........................................-11-2.1.2外形尺寸估算...........................................-11-2.2發(fā)電機(jī)重量估算............................................-13-第三章混凝土重力壩................................-14-3.1剖面設(shè)計(jì)..................................................-14-3.1.1壩高的確定.............................................-14-3.1.2壩底寬度的確定.........................................-16-3.2穩(wěn)定與強(qiáng)度校核............................................-16-3.2.1作用大小...............................................-16-3.2.2承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算.........................-19-3.2.3正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算...................-25-第四章 引水建筑物布置 ..............................-27-4.1壓力鋼管布置..............................................-27-4.1.1確定鋼管直徑...........................................-27-4.2進(jìn)水口布置................................................-27-4.2.1確定有壓進(jìn)水口的高程...................................-27-4.2.2漸變段尺寸確定.........................................-28-4.2.3攔污柵尺寸確定.........................................-28-4.2.4通氣孔的面積確定.......................................-28-第五章主廠房尺寸及布置............................-30-5.1廠房高度的確定............................................-30-5.1.1水輪機(jī)安裝高程.........................................-30-5.1.2.尾水管頂部高程及尾水管底部高程.........................-30-5.1.3基巖開挖高程...........................................-30-5.1.4水輪機(jī)層地面高程.......................................-30-5.1.5發(fā)電機(jī)層樓板高程.......................................-30-5.1.6吊車軌頂高程...........................................-31-5.1.7廠房頂高程.............................................-31-5.2主廠房長(zhǎng)度的確定..........................................-31-5.2.1機(jī)組段長(zhǎng)度確定.........................................-31-5.2.2端機(jī)組段長(zhǎng)度...........................................-32-5.2.3裝配場(chǎng)長(zhǎng)度.............................................-32-5.3主廠房寬度和橋吊跨度的確定................................-32-第六章混凝土溢流壩................................-34-6.1溢流壩段總寬度的確定......................................-34-6.1.1單寬流量q的選擇.......................................-34-6.1.2確定溢流前緣總凈寬L...................................-34-6.1.3確定溢流壩段總寬度.....................................-35-6.2堰頂高程的確定............................................-35-6.2.1堰頂高程的確定.........................................-35-6.2.2閘門高度的確定.........................................-35-6.3堰面曲線的確定............................................-35-6.3.1最大運(yùn)行水頭Hmax和定型設(shè)計(jì)水頭Hd的確定...............-36-6.3.2三圓弧段的確定.........................................-36-6.3.3曲線段的確定...........................................-36-6.3.4直線段的確定...........................................-36-6.3.5反弧段的確定...........................................-37-6.3.6鼻坎挑角和坎頂高程的確定...............................-38-6.3.7溢流壩倒懸的確定.......................................-38-6.4溢流壩強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算......................................-38-6.4.1作用大小...............................................-39-6.4.2承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算.........................-40-6.4.3正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算...................-43-6.5消能與防沖...............................................-43-6.5.1挑射距離和沖刷坑深度的估算.............................-43-第七章壓力鋼管應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...................-44-7.1水力計(jì)算..................................................-45-7.1.1水頭損失計(jì)算...........................................-45-7.1.2水錘計(jì)算...............................................-49-7.2壓力鋼管厚度的擬定........................................-52-7.3鋼管、鋼筋、混凝土聯(lián)合承受內(nèi)壓的應(yīng)力分析..................-54-7.3.1混凝土開裂情況判別.....................................-54-7.3.2應(yīng)力計(jì)算...............................................-58-第一章 水輪機(jī)1.1特征水頭的確定1.在校核洪水位下,四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，下泄流量3由廠區(qū)水位流量關(guān)Q=14100m/s,系可得，尾水位▽尾=220.54m，▽庫(kù)=291.8mH1=0.99×(▽庫(kù)－▽尾)=0.99×(291.8－220.54)=70.54m2,在設(shè)計(jì)洪水位下，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，下泄流量Ｑ3=11000m/s,由廠區(qū)水位流量關(guān)系得,尾水位▽尾=217.82m,▽庫(kù)=289.94mH2=0.99×(▽庫(kù)－▽尾)=0.99×(289.94－217.82)=71.40m3,在設(shè)計(jì)蓄水位下,一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，由下列式子試算出該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭N=9.81QHηH=0.99×(▽庫(kù)－▽尾)▽尾=f(Q)η=η水×η電=0.95×0.9列表試算，得3▽庫(kù)(m)▽尾(m)H(m)N(kw)Q(m/s)60284201.8881.3040916.3565284201.9181.2744309.1870284201.9481.2447699.4267.5284201.9281.2646004.63當(dāng)下泄流量為67.5m3/s時(shí)，一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為81.26m.，即H3=81.26m.在設(shè)計(jì)蓄水位下，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，試算該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭，列表試算3▽庫(kù)(m)▽尾(m)H(m)N(kw)Q(m/s)300284203.279.99201281.07250284203.0380.16168080.21270284203.180.09181377.16274284203.180.08184033.9380.08m，即H4=80.08m。當(dāng)下泄流量為274m/s時(shí)，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為在設(shè)計(jì)低水位下，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，試算該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭，列表試算3▽庫(kù)(m)▽尾(m)H(m)N(kw)Q(m/s)300264203.260.19151459.02400264203.5359.87200838.21350264203.3760.02176217.81362264203.4159.97184000當(dāng)下泄流量為3時(shí)，四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為59.79m，即H=59.79m.362m/s5在設(shè)計(jì)低水位下，一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，試算該情況下對(duì)應(yīng)的下泄流量和水頭，列表試算3▽庫(kù)(m)▽尾(m)H(m)N(kw)Q(m/s)8026420261.3841186.2390264202.0661.3246287.808526461.3561.3543738.3189.4526461.3261.3246006.33當(dāng)下泄流量為89.45m3/s時(shí)，一臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，對(duì)應(yīng)水頭為61.32m，即H6=61.32m.HmaxmaxH1H2H3H4H5H6=max70.5471.4081.2680.0859.7961.32=81.2HminminH1H2H3H4H5H6=min70.5471.4081.2680.0859.7961.32=59.79Hav 0.6Hmax 0.4Hmin0.681.26 0.4 59.7972.74Hr 0.95Hav 0.9572.74=69.11由H1=70.54m,H2=71.40m,H3=81.26m,H4=80.08m,H5=59.79m,H6=61.32m，確定：最大水頭Hmax=81.2m,最小水頭Hmin=59.79m,加權(quán)平均水頭Hav=0.6Hmax+0.4Hmin0.6×81.2+0.4×59.79=72.74m,設(shè)計(jì)水頭Hr=0.95Hav=0.95×72.74=69.11m1.2水輪機(jī)選型根據(jù)水頭變化范圍 59.79m—81.26m,在水輪機(jī)系列型譜表 3—3.表3—4中查出合適的機(jī)型為HL220.HL220型水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇轉(zhuǎn)輪直徑D1計(jì)算查《水電站》表 3—6和圖3—12可得HL220型水輪機(jī)在限制工況下單位流量Q11M=1150L/s，效率η=89.0%，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下單位流量Q11M=1150L/s，效率η=90%。

Q11=發(fā)電機(jī)的額定效率取為η gr=96%,Nr=Ngr/ηgr=46000/96%=47916.67kwNr=47916.67D1==2.866m9.81Q11HrHr9.811.1569.1169.1190%選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑1D=3.0m.2. 轉(zhuǎn)速n計(jì)算查《水電站》表3—4可得，HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速n=70.0110Mr/min,初步假定n110=n110M=70.0r/min,Hav=72.74m,D1=3.0m.n110Hav=70.072.74=199.00r/minn=D13.0選擇與上述計(jì)算值相近而偏大的同步轉(zhuǎn)速 n=214.3r/min。效率及單位參數(shù)修正查表3—6可得HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為ηMmax=91%模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M=0.46mmaxMmax5D1M=1-(1-91%)50.46=93.8%η=1-(1-η)D13.0則效率修正值為Δη=93.8%-91%=2.8%。考慮到模型與原型水輪機(jī)在制造上的差異。常在已求得的Δη值中再減去一個(gè)修正值ε，現(xiàn)取ε=1.0%，可得修正值為η=1.8%，原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為max=ηMmax+Δη=91%+1.8%=92.8%η=ηM+Δη=89%+1.8%=90.8%≠90%與假定不符重新假定效率η=90.8%，采用上述過程，得出D1=3.0m,n=214.3r/min,ηmax=93.8%Δη=93.8%-91%-ε=93.8%-91%-1%=1.8%max=ηMmax+Δη=91%+1.8%=92.8%η=ηM+Δη=89%+1.8%=90.8% 與上述假定值相同單位轉(zhuǎn)速的修正值n110=(max-1)=（0.928-1）=0.98%n110MMmax0.91由于0.928<3.0%，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量Q11也可不加修0.91正，由上可見，原假定的η =90.8%，Q11=Q11M,n110=n110M是正確的。那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果D1=3.0m,n=214.3r/min 是正確的。工作范圍檢查水輪機(jī)在Hr,Nr下工作時(shí)，Q11=Q11maxQ11max=Nr=47916.67=1.040<1.15m3/s9.81D12HrHr9.813269.1169.1190.8%則水輪機(jī)的最大引用流量max11max122×69.113/sQ=QDHr=1.040×3=77.84m與特征水頭H、H、H對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：maxminrn11min=nD1=214.33=71.32Hmax81.26n11max=nD1=214.33=83.02Hmin59.97n11r=nD1=214.33=77.33Hr69.11在HL220水輪機(jī)模型綜合特性曲線上繪出Q11max=1040L/s，n11max=83.02r/min，n11min=71.32r/min 的直線，如圖所示，三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)，故對(duì)于HL220型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù)D1=3.0m和n=214.3r/min是合理的。吸出高度Hs的計(jì)算由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況參數(shù)n11r=77.33r/min，Q=1040L/s，查HL220水輪機(jī)11max模型綜合特性曲線可得，相應(yīng)的氣蝕系數(shù)σ=0.133，并在《水電站》圖2—26上查得氣蝕系數(shù)修正值△σ=0.018，由此可求出水輪機(jī)吸出高度為Hs=10–▽/900–(σ+△σ)H=10-202/900-(0.123+0.018)=0.03所以，水輪機(jī)的額定出力滿足要求。故選擇水輪機(jī)型號(hào)為 HL-220-LJ-300.1.3 水輪機(jī)蝸殼及尾水管1.3.1 蝸殼尺寸確定蝸殼采用金屬蝸殼，斷面為圓形。包角為345°，即0=345°，蝸殼進(jìn)口斷面的平均流速為Vc=8.4m,(由Hr=69.11m，查圖2—8蝸殼進(jìn)口斷面流速曲線得Vc)。查金屬蝸殼座環(huán)尺寸系列，D1=3000mm,座環(huán)內(nèi)徑Db=4000mm.座環(huán)外徑Da=4700mm,ra=Da/2=4700/2=2350mm,rb=Db/2=4000/2=2000mm,Qmax=77.84m3/s.ρi=Qi=QmaxiRi=r+2ρVc360oVcai30°75°120°165°210°255°300°345°ρi49678499211631312144515681681(mm)Ri(mm)334239184333467549735241548657131.3.2 尾水管尺寸確定采用彎錐型尾水管，Hr=69.11m，采用標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管， D1≤D2h5h/D1L/D1B5/D1D4/D1h4/D1h6/D1L1/D1h5/D12.64.52.721.351.350.6751.821.22h(m)L(m)B5(m)D4(m)h4(m)h6(m)L1(m)h5(m)7.813.58.164.054.052.0255.463.661.4調(diào)速設(shè)備及油壓設(shè)備選擇1.4.1 調(diào)速功計(jì)算反擊式水輪機(jī)A=(200—250)Q HmaxD1（200—250）×67.5×81.263=210781.65 —263477.07>30000Nm屬大型調(diào)速器。調(diào)速柜、主接力器、油壓裝置三者分別選擇。1.4.2 接力器選擇大型調(diào)速器常采用兩個(gè)接力器來操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，油壓裝置額定油壓2.5Mp，接力器直徑s1b0Hmax=0.029×3×0.2581.26=0.329m(b01=0.25)d=λDD1/D選用與之接近而偏大的400mm的標(biāo)準(zhǔn)接力器。接力器最大行程Smax=(1.4—1.8)a0max，由n11r=77.33r/min,Q11max=1040L/s,在模型綜合曲線上查得，a=aD0Z0M=28.8×324=187.830max0MmaxD0MZ00.4624Smax=(1.4—1.8)a0max=(1.4—1.8)×187.83=269.96—338.09取Smax=300兩接力器總?cè)莘e為VS=1ds2Smax=×0.42×0.3=0.075m3221.4.3 調(diào)速器的選擇主配壓閥直徑d=1.13Vs1.130.0750.07294m（Ts為導(dǎo)葉從全開到TsVm44.5全關(guān)的直線關(guān)閉時(shí)間，取為4s），選用DT801.4.4 油壓裝置壓力油罐的容積 Vk=（18—20）Vs=（18—20）×0.075=1.35—1.5m3，選用HYZ—1.6hHmn壓力油罐尺寸：裝置型號(hào) D（mm）h（mm）H（mm） m（mm） n（mm）HYZ—1.6 1028 2370 3270 2400 1700第二章 發(fā)電機(jī)2.1 發(fā)電機(jī)的尺寸估算額定轉(zhuǎn)速n=214.3r/min>150r/min ，選擇懸式發(fā)電機(jī)。查表，對(duì)應(yīng)SF65-28/640,功率因數(shù)cosφ=0.90.則發(fā)電機(jī)額定容量S為fSf=N/cosφ=46000/0.9=51111.11kVAf2.1.1主要尺寸估算1.極矩τSf9451111.11=58.83cmτ=Kj42p214由極矩τ，計(jì)算轉(zhuǎn)子的飛逸速度K f=nf/n=410/214.3=1.91V f=KfV=1.91×58.83=112.55m/s定子內(nèi)徑DiD i=2p 214 58.83=524.33cm定子鐵芯長(zhǎng)度ltlSf51111.11=157.73cm(查表7—-6)t=106214.31，C取5.5×10CDi2ne5.5lt/τ=157.73/58.83=2.68定子鐵芯長(zhǎng)度lt主要受發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻和運(yùn)輸條件的限制。當(dāng)lt/τ>3時(shí)，通風(fēng)較困難；當(dāng)lt/τ<1時(shí)，電機(jī)效率較低；根據(jù)運(yùn)輸條件，當(dāng)lt/τ>2.5m時(shí)，一般采用現(xiàn)場(chǎng)疊裝定子。4．定子鐵芯外徑Dan>166.7rpmD=D+τ=524.33+58.83=583.16cmeai2.1.2 外形尺寸估算2.1.2.1 平面尺寸估算定子基座外徑214ne<300rpmD1=1.20D=1.20×583.16=699.79cma風(fēng)罩內(nèi)徑D2=D1+2.4=7.0+2.4=9.4m （Sf=51111.11>20000kVA）轉(zhuǎn)子外徑D3=Di-2δ=Di=524.33cm（δ為單邊空氣間隙，初步估算時(shí)可忽略不計(jì)）下機(jī)架最大跨度D4=D5+0.6=4.2+0.6=4.8m水輪機(jī)基坑直徑D5=4.2m推力軸承外徑D6=3.4m勵(lì)磁機(jī)外徑D7=2.4m2.1.2.2 軸向尺寸計(jì)算定子機(jī)座高度h1=lt+2τ=157.73+2×58.83=275.34cm(ne≥214.3r/min)上機(jī)架高度h2=0.25Di=0.25×58.83=131.08cm （懸式承載機(jī)架）推力軸承高度h3=1600mm勵(lì)磁機(jī)高度h4=2100mm=2.1m（包括勵(lì)磁機(jī)架，高度 900mm）副勵(lì)磁機(jī)高度h5=900mm=0.9m永磁機(jī)高度h6=700mm=0.7m下機(jī)架高度h=0.12D=0.12×524.33=62.92cm（懸式非承載機(jī)架）7i定子支座支承面至下機(jī)架支承面的距離h8=0.15Di=0.15×524.33=78.65cm下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面之間的距離h9=1m（按以生產(chǎn)的發(fā)電計(jì)資料，一般為 700～1500mm，取1000mm=1m）轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度h10=lt+（500—600）mm=1.58+0.52=2.1m (無(wú)風(fēng)扇時(shí))發(fā)電機(jī)主軸高度h11=（0.7—0.9）H=（0.7—0.9）×10.45=7.32—9.41取h11=7.5m1定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離h12=0.46h1+h102.2 發(fā)電機(jī)重量估算水輪發(fā)電機(jī)的總重量Sf251111.112Gf=K1339ne214.3=346.13t發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量約為0.5Gf=0.5×346.13=173.1t第三章 混凝土重力壩3.1 剖面設(shè)計(jì)31級(jí)，水庫(kù)總庫(kù)容13.71億m，工程規(guī)模為大（1）型，一等。主要建筑物為次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)性建筑物為 4級(jí)。3.1.1壩高的確定水庫(kù)總庫(kù)容13.713億m，工程規(guī)模為大（1）型，一等。主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)性建筑物為4級(jí)。壩頂超出靜水位高度h=2h1%+hz+hc壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+h設(shè)=289.94+h設(shè)壩頂高程=校核洪水位+h校=291.80+h校計(jì)算風(fēng)速V，正常運(yùn)用條件（正常蓄水位/設(shè)計(jì)洪水位），取多年平均最大風(fēng)速0的1.5—2.0倍；非常運(yùn)用條件（校核洪水位），取洪水期多年平均最大風(fēng)速。11ghgD30.0076V012V02V0211gLmgD3.750.331V02.15V2V200▽設(shè)=289.94gD=9.811400=27.13∈（20，250）222.52V0112gD3V0h=0.0076V012V02g19.811400122.523=0.0076×22.51222.529.81=0.91mh為累計(jì)頻率5%的波高,hm/Hm<0.1,查表得,hp/hm=1.95,則h=0.91/1.95=0.47m,h/h=2.42,則h=2.42×h=2.42×0.47=1.13mm1%m1%m11V02gD3.75L=2.15mV02g1122.529.8114003.75=0.33122.52.1522.529.81=9.68mhh1%22H1.132289.94zLmLm9.689.68壩的級(jí)別為1級(jí),正常情況,hc=0.7mh=2h1%+hz+hc=2×1.13+0.41+0.7=3.37m壩頂高程為 ▽頂=289.94+3.37=293.31m▽校=291.80mgD=9.811410=61.48∈(20,250)V02152112gD3V0h=0.0076V012V02g111529.8114103=0.007615121529.81=0.55mh為累計(jì)頻率5%的波高,hm/Hm<0.1,查表得,hp/hm=1.95,則hm=0.55/1.95=0.28m,h1%/hm=2.42,則h1%=2.42×hm=2.42×0.28=0.68m112gD3.75V0L=0.331V02.15V02gm19.81141011523.75=0.331152.151529.81=6.46m2hz h1%cth2HLm Lm式中H——水深，m；h1%——累計(jì)頻率 1%的波高，m；hz=h1%2cth2H0.682cth291.80=0.22mLmLm6.466.46壩的級(jí)別為1級(jí),校核情況,hc=0.5mh=2h1%+hz+hc=2×1.13+0.41+0.7=3.37m壩頂高程為 ▽校=291.80+2.08=293.88m取兩者的較大值為 293.88m.3.1.2壩底寬度的確定(1) 應(yīng)力條件: а=0.25f 由資料查得,混凝土/新鮮花崗斑巖抗剪摩擦系數(shù) tan=0.7,f=0.7B11H=0.69rc23.50.25r010穩(wěn)定條件：荷載設(shè)計(jì)值：重力G=1.0×93.88×93.88×23.5×0.5=103558.09靜水壓力P=1.0×93.88×93.88×10×0.5=103558.09揚(yáng)壓力U=1.2×0.5×0.25×93.88×93.88×10×m=13220.18m查表4—1，基本組合，1級(jí)，K=1.1fWU0.7103558.0913220.18=1.1KmP44067.27下游壩坡m=0.6—0.8，計(jì)算得，m=0.77，滿足要求。B=0.77×93.88=72.3m，上游折坡的起坡點(diǎn)位置一般在壩高的1/3—2/3,壩高為93.88m，折坡點(diǎn)位置31.29m～62.59m,取35m,高程為235m.上游坡n=0～0.2，取0.15.壩頂寬度可取壩高的8%～10%,7.51m～9.388m,取為9m。3.2 穩(wěn)定與強(qiáng)度校核本設(shè)計(jì)采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則，以分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算?；炷林亓畏謩e按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定的計(jì)算和驗(yàn)算。3.2.1 作用大小正常蓄水位壩體所受作用的大小為W1=0.5×5.3×35×23.5=2179.6W2=9×93.88×23.5=19855.6W3=82.2×63.3×23.5=61138.3P1=0.5×84×84×9.81=34609.7P2=0.5×3.1×3.1×9.81=47.1P3=0.5×（49+84）×5.3×9.81=3457.5P4=0.5×3.1×2.4×9.81=36.5U1=3.1×77.6×9.81=2359.5U2=0.5×65.6×20.2×9.81=6499.7U3=20.2×12×9.81=2377.9U4=0.5×6.33×4.8×9.81=3572.8L1=0.5×6.33×4.8×9.81=149.03L2=0.5×4.84×4.84×9.81=113.01正常蓄水位折坡面以上壩體所受作用的大小為W1=9×58.88×23.5=12453.1W2=0.5×47.2×36.3×23.5=20131.9P1=0.5×49×49×9.81=11776.9U1=4.5×9.8×9.81=432.6U2=0.5×40.8×9.8×9.81=1961.2U3=0.5×39.2×4.5×9.81=865.2L1=0.5×6.33×4.8×9.81=149.03L2=0.5×4.8×4.8×9.81=113.01設(shè)計(jì)洪水位壩體所受作用的大小為W1=0.5×5.3×35×23.5=2179.6W2=9×93.88×23.5=19855.6W3=82.2×63.3×23.5=61138.3P1=0.5×89.94×9.81×89.94=39677.5P2=0.5×17.82×9.81×17.82=1557.6P3=0.5×（54.94+89.94）×9.81×5.3=3766.4P4=0.5×13.7×17.82×9.81=1197.5U1=77.6×9.81×17.82=13565.6U2=176.9×65.6×0.5=5802.3U3=176.9×12=21228U4=0.5×54.09×12×9.81=3187.3L1=0.5×4.84×（1.54+4.84）×9.81=151.5L2=0.5×4.84×4.84×9.81=114.9設(shè)計(jì)洪水位折坡面以上壩體所受作用的大小W1=9×58.88×23.5=12453.1W2=0.5×47.2×36.3×23.5=20131.9P1=0.5×54.94×54.94×9.81=14805.3U1=4.5×10.99×9.81=485.2U2=0.5×40.8×10.99×9.81=2199.4U3=0.5×43.95×4.5×9.81=970.1L1=0.5×4.84×（1.54+4.84）×9.81=151.5L2=0.5×4.84×4.84×9.81=114.9校核洪水位壩體所受作用的大小為W1=0.5×5.3×35×23.5=2179.6W2=9×93.88×23.5=19855.6W3=82.2×63.3×23.5=61138.3P1=0.5×91.8×9.81×91.8=41335.6P2=0.5×20.54×9.81×20.54=2069.4P3=0.5×（56.8+91.8）×9.81×5.3=3863.1P4=0.5×15.82×20.54×9.81=1593.8U1=77.6×9.81×20.54=15636.2U2=17.8×65.6×9.81×0.5=5727.5U3=17.8×12×9.81=2095.4U4=0.5×53.46×12×9.81=3146.7L1=0.5×3.23×4.13×9.81=89.9L2=0.5×3.23×3.23×9.81=889.6校核洪水位折坡面以上壩體所受作用的大小為：W1=9×58.88×23.5=12453.1W2=0.5×47.2×36.3×23.5=20131.9P1=0.5×56.8×56.8×9.81=15824.7U1=4.5×11.36×9.81=501.5U2=0.5×40.8×11.36×9.81=2273.4U3=45.44×4.5×9.81=2005.9L1=0.5×3.23×4.13×9.81=65.43L2=0.5×3.23×3.23×9.81=51.173.2.2 承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)包括：壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算；壩址的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算；壩體選定截面下游端點(diǎn)的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算；3.2.2.1 壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算正常蓄水位．作用效應(yīng)函數(shù)S(?) PR 34605.8KN抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R? fR' WR cR'AR1.2 69367.12 1.2103 77.61.3 395071.2KNS(?)=1.1×1.0×34605.8KN=38066.38R?d

=95071.2/1.2=79226KNR?S(?)d滿足要求。設(shè)計(jì)洪水位1．作用效應(yīng)函數(shù)S(?) PR 37852.3KN抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R? fR' WR cR'AR1.2383151.210377.61.3366424.31KNS(?)=1.1×1.0×37852.3=41607.83KNR?=66424.31/1.2=55353.6KNdR?S(?)d滿足要求。校核洪水位1． 作用效應(yīng)函數(shù)S(?) PR 39283.3KN抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R? fR' WR cR'AR1.2 72411.7 1.2103 77.61.3 397881.6KNS(?)=1.1×0.85×39283.3=36729.9KNR?=97881.6/1.2=81568KNdR?S(?)d滿足要求。3.2.2.2 壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)正常蓄水位作用效應(yīng)函數(shù)WR=69367.12KN MR=-268837.7KNmWRMRTRS?1m22ARJR69367.12268837.710.77277.61003.63=1850.6KN抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R?fC/m=135009000KN/m21.5R?=90005000KN/m2d1.8S(?)=1.1×1.0×1850.6=2035.6kpR?S(?)d滿足要求設(shè)計(jì)洪水位作用效應(yīng)函數(shù)WR=38315KN, MR=-478320.04 KNmWRMRTRS?1m22ARJR3831547832010.77277.61003.63=1545.7kp抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m 13500/1.5 9000KN/m2S(?)=1.1×1.0×1700.2kp=1870.2kpR?90005000KN/m21.8R?S(?)d滿足要求校核洪水位作用效應(yīng)函數(shù)WR=72411.7KN MR=-552294KNmS?WRMRTR1m22ARJR72411.7 552294 1 0.77277.6 1003.63=2363.0kp抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m= 9000KN/m2S(?)=1.1×0.85×2363.0=2209.4kpR? 5000KN/m2dR?S(?)d滿足要求3.2.2.3 壩體選定截面下游端點(diǎn)的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算正常蓄水位作用效應(yīng)函數(shù)Wc=28674.2KN Mc=19542.7KNmWcMCTc1m2S?JcAc28674.219542.710.77245.3342=917.3kp抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m 13500/1.5 9000KN/m20 S(?)=1.1×1.0×917.3=1009.03kpR?900021.85000KN/mdR?S(?)d滿足要求設(shè)計(jì)洪水位作用效應(yīng)函數(shù)Wc=28199.4KN, Mc=-64779.4KNmWcMCTc1m2S?JcAc28199.464779.410.77245.3342=1290.7kp抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m 13500/1.5 9000KN/m2S(?)=1.1×1.0×1290.7=1419.7kpR?90005000KN/m21.8R?S(?)d滿足要求校核洪水位作用效應(yīng)函數(shù)Wc=26848KN Mc=-118944.1KNmS?WcMCTc1m2AcJc26848118944.110.77245.3342=1498.1kp抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m= 9000KN/m2S(?)=1.1×0.85×1498.1=1400.68kpR? 5000KN/m2dR?S(?)d滿足要求3.2.3 正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)包括：壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算；壩體選定截面上游端點(diǎn)的拉應(yīng)力驗(yàn)算施工期壩體下游面拉應(yīng)力驗(yàn)算3.2.3.1 壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算正常蓄水位WR=71857.2KNMR=-221365.6KNmWRMRTR71857.2221365.6=705.4>0ARJR77.61003.63滿足要求。設(shè)計(jì)洪水位WR=44357.8KN,MR=-435864.8KNmWRMRTR44357.8435864.8=137.33>0ARJR77.61003.63滿足要求。3.2.3.2 壩體選定截面上游端點(diǎn)的拉應(yīng)力驗(yàn)算正常蓄水位Wc=29326KNMc=27097.6KNmWcMCTc2932627097.6=626.6>0AcJc45.3342滿足要求。設(shè)計(jì)洪水位Wc=28930.3KN，Mc=-56300.5KNmWcMCTc28930.356300.5AcJc45.3=474>0342滿足要求。3.2.3.3 施工期壩體下游面拉應(yīng)力驗(yàn)算壩址處W83173.5KNM860549.8ccgWc MCTcAc Jc滿足要求選定截面下游端點(diǎn)

214.4 100kPaWc32585KNMc257228.2KNgmWcMCTc32.8100kPaAcJc滿足要求第四章 引水建筑物布置引水建筑物設(shè)立在溢流壩段，采用壩式進(jìn)水口，壓力鋼管引水，壓力鋼管采用壩內(nèi)埋管形式。（具體可見壩內(nèi)埋管專題部分）4.1壓力鋼管布置本電站采用壓力鋼管引水，鋼管直接埋入壩體混凝土中，二者結(jié)為總體，共同承擔(dān)水壓力。4.1.1確定鋼管直徑鋼管的經(jīng)濟(jì)直徑為D75.2Qmax375.277.843H4.47m69.11壩內(nèi)埋管的經(jīng)濟(jì)流速為5～7m/s，蝸殼進(jìn)水口的直徑為3.4m，綜合考慮經(jīng)濟(jì)流速和蝸殼進(jìn)水口直徑，確定壩內(nèi)埋管的直徑為3.8m，對(duì)應(yīng)管內(nèi)流速V的大小為4Qmax477.846.86m/V23.82D滿足經(jīng)濟(jì)流速要求。管道由上水平段、彎管段、傾斜段、彎管段和下水平段組成，彎管段曲率半徑一般為直徑的2～3倍，即（7.6m～11.4m），取為9m。傾斜段斜率為0.77.與壩體下游傾斜面斜率一致。4.2進(jìn)水口布置進(jìn)水口采用壩式進(jìn)水口。進(jìn)水口長(zhǎng)度較短，進(jìn)口段與閘門段合而為一。4.2.1確定有壓進(jìn)水口的高程閘門孔口為矩形，其寬度一般等于或稍小于壓力管道直徑D,本設(shè)計(jì)取其寬度等于壓力管道直徑D，3.8m。高度稍大于壓力管道直徑，取為4.4m閘門斷面流速：Qmax77.84V4.66m/sA4.43.8閘門門頂?shù)陀谧畹退坏呐R界淹沒深度：Scr cvd 0.6 4.66 4.4 5.86m進(jìn)水口高程為H=最低水位-Scr=264-5.86=258.14m取閘門門頂高程256.2m。壓力鋼管起始水平段中心線的高程為254m。進(jìn)口段為平底，上唇收縮曲線為四分之一橢圓，方程為x2y21，a1:1.5Da2b2（3.8～5.7）,b1D:1D（1.3～1.9）,確定橢圓曲線方程為x2y21324.121.624.2.2 漸變段尺寸確定漸變段水平是由矩形閘門段到圓形鋼管的過渡段，采用圓角過渡。漸變段的長(zhǎng)度一般為引水道寬的1.0～2.0倍，即3.8m～7.6m，取為5m。4.2.3 攔污柵尺寸確定攔污柵的總面積常按電站的引用流量及擬定的過柵流速反算得出，過柵流速以不超過1.0m/s為宜AQ77.8477.84m2V1本設(shè)計(jì)取攔污柵高度為7.2m，半徑3.5米，A=79.17m2。攔污柵通常由鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)支承。攔污柵框架由柱及橫梁組成，橫梁間距一般不大于4米，本設(shè)計(jì)取2.4米攔污柵由若干柵片組成，每塊柵片的寬度一般不超過2.5米，取1.8m，高度不超過4米，取1.8米。柵條的厚度由強(qiáng)度計(jì)算決定， 通常厚8至12mm，對(duì)混流式水輪機(jī), 柵條厚度D1/30，本設(shè)計(jì)取10mm。4.2.4通氣孔的面積確定通氣孔的面積常按最大進(jìn)氣流量除以允許進(jìn)氣流速得出。最大進(jìn)氣流量出現(xiàn)在閘門緊急關(guān)閉時(shí)，可近似認(rèn)為等于進(jìn)水口的最大引用流量。允許進(jìn)氣流速與引水道形式有關(guān)，對(duì)壩內(nèi)埋管可取 70～80m/s。QmaxVA通氣孔的直徑取為1.2m，面積為1.13m2，對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣流速為68.8m/s.通氣孔頂端高出上游最高水位，防止水流溢出。第五章 主廠房尺寸及布置5.1 廠房高度的確定根據(jù)廠房各部位之間的關(guān)系，可以從下到上一層一層確定，在確定過程中，堅(jiān)持符合規(guī)范和條件以及節(jié)省的原則。5.1.1 水輪機(jī)安裝高程Zs=▽w+Hs+b0/2=202+0.03+0.75/2=202.41m5.1.2. 尾水管頂部高程及尾水管底部高程尾水管頂部高程為Z s-b 0/2=202.41-0.75/2=202.04m尾水管頂部高程=尾水管頂部高程-尾水管高度=202.04-7.8=194.24m5.1.3 基巖開挖高程基巖開挖高程=尾水管底部高程-底板厚=194.24-2=192.24m5.1.4 水輪機(jī)層地面高程水輪機(jī)層地面高程 =水輪機(jī)安裝高程 +蝸殼進(jìn)口斷面半徑 +蝸殼上部混凝土厚=202.41+1.68+1=205.09m5.1.5 發(fā)電機(jī)層樓板高程發(fā)電機(jī)層樓板高程=水輪機(jī)層地面高程+水輪機(jī)井進(jìn)人孔高度（2m）+進(jìn)人孔頂部深梁（1m）+定子高度+上機(jī)架高度=205.09+2+1+2.75+1.31=212.15m5.1.6 吊車軌頂高程吊車軌頂高程=發(fā)電機(jī)層樓板高程 +吊運(yùn)物與固定物間垂直安全距離 +起吊設(shè)備高度=202.15+1+7.5+0.146=220.80m5.1.7 廠房頂高程廠房頂高程=軌頂高程+軌道面至起重機(jī)頂距離+房頂凈高+混凝土厚度=220.80+3.7+0.3+3=227.8m5.2 主廠房長(zhǎng)度的確定5.2.1 機(jī)組段長(zhǎng)度確定機(jī)組段長(zhǎng)度L1L1 LmaxxLmaxx式中Lmaxx、Lmaxx——機(jī)組段沿廠房縱軸線方向，在機(jī)組中心線兩側(cè)的最大尺寸。蝸殼層Lmaxx R i 345oLmaxx R i 165o式中 R i 345o 、R i 165o ——蝸殼沿廠房縱軸線方向，在機(jī)組中心線兩側(cè)的最大尺寸——蝸殼四周的混凝土厚度，取為 1m。L1 Lmaxx Lmaxx 4.68 5.71 1 1 12.39m尾水管層Lmax x

B2BLmax x2式中 B——尾水管寬度度， B 8.16m；——尾水管混凝土邊墩厚， 1m。L1 Lmaxx Lmaxx 8.16 1 1 10.16m發(fā)電機(jī)層Lmaxx

b2 2Lmaxx

b2 2式中 ——發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑， =9.4m——發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚， =0.5mb——兩臺(tái)機(jī)組之間風(fēng)罩外壁凈距，一般取1.5～2.0m，若兩機(jī)組間設(shè)樓梯取為3～4m，本設(shè)計(jì)取為3.6m。L1 Lmaxx Lmaxx 9.4 3.6 2 0.5 14m經(jīng)比較，確定機(jī)組段長(zhǎng)度為 14m。5.2.2 端機(jī)組段長(zhǎng)度端機(jī)組段的附加長(zhǎng)度：L=（0.2~1.0）D1式中D1——轉(zhuǎn)論直徑，m。（D1=3.0m）考慮到下部塊體在端部設(shè)置了檢修集水井和滲漏集水井，根據(jù)需要，附加長(zhǎng)度取為1.5m5.2.3 裝配場(chǎng)長(zhǎng)度裝配場(chǎng)長(zhǎng)度 L=（1.0~1.5.）L1=（14~21）m，考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)上機(jī)架，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，水輪機(jī)頂蓋的尺寸，確定裝配場(chǎng)的寬度為 17m5.3主廠房寬度和橋吊跨度的確定主廠房寬度BB=B1+B2式中B1——機(jī)組中心線至上游側(cè)的寬度， m；B2 ——機(jī)組中心線至下游側(cè)的寬度， m。由下部塊體決定的廠房最小寬度上游側(cè)寬度B1：B1=機(jī)組中心線至上游渦殼外緣尺寸 +渦殼外包混凝土+外墻厚=5.24+1+2=7.24m下游側(cè)寬度B2：B2=機(jī)組中心線至下游渦殼外緣尺寸 +渦殼外包混凝土+外墻厚=3.92+1+2=6.92m則下部塊體寬度方向的最小尺寸為：B=B1+B2=7.24+6.92=14.16m由發(fā)電層決定的廠房寬度B=風(fēng)罩直徑+2×通道寬度+外墻厚=9.4+2×2+3=16.4m。選擇橋吊跨度為 16m，根據(jù)前面算出的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量 173.1t，選擇2×100t），跨度為16m的雙小車橋式起重機(jī)。本設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在上游側(cè)起吊，考慮到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與周圍建筑物及設(shè)備之間的最小間隙，水平方向?yàn)?.4m，垂直方向0.6～1.0m，若采用剛性吊具，垂直間隙可減為0.25～0.5m，通過畫圖，為保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在水平方向的安全距離，發(fā)電機(jī)主軸在垂直方向與發(fā)電機(jī)層樓板距離取為1.0m。機(jī)組中心線距上游距離為7.5m，據(jù)下游距離為8.5m。主廠房總寬度為7.5+8.5+1.5+1.5=19m。裝配廠寬度：采用與主廠房寬度相同 19m。第六章 混凝土溢流壩6.1溢流壩段總寬度的確定6.1.1單寬流量q的選擇當(dāng)河谷狹窄、巖石堅(jiān)硬、且下游水深較大時(shí)，應(yīng)選擇較大的單寬流量，本工程所處河谷狹窄、壩址兩岸地形對(duì)稱，巖性均一，較新鮮完整，風(fēng)化淺，構(gòu)造不甚發(fā)育，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，故屬工程地質(zhì)條件較好的壩址。單寬流量取為 1503m / sm 。6.1.2確定溢流前緣總凈寬 L6.1.2.1 初擬溢流前緣總凈寬 L初步確定溢流前緣總凈寬 LQ=14100=94mq1506.1.2.2 溢流孔口和閘墩的尺寸確定和布置我國(guó)目前大中型混凝土重力壩，溢流孔凈寬一般常用 8～12m。本設(shè)計(jì)采用溢流式廠房，其四個(gè)壓力水管的進(jìn)水口布置在溢流壩閘墩之下，這種布置方式進(jìn)水口閘門及攔污柵的提降與溢流壩頂閘門的操作互不干擾，布置和運(yùn)行都比較方便，采用這種布置方式時(shí)，閘墩的厚度必須考慮布置進(jìn)水口閘門井和攔污柵的需要，厚度需要增大，四個(gè)閘墩的尺寸相應(yīng)的加寬定為6m，根據(jù)之前確定的一個(gè)機(jī)組段長(zhǎng)度為14m，確定這四個(gè)閘墩間的溢流孔凈寬為8m，根據(jù)初步確定的溢流前緣的寬度94m，再設(shè)置六個(gè)凈寬為12m的溢流孔。其余的四個(gè)閘墩寬度取為3m，邊墩寬度取為2m。6.1.2.3 確定的溢流前緣總凈寬最后確定的溢流前緣總凈寬為83 12 6=96m對(duì)應(yīng)的單寬流量Q14100=146.88<150m3/smL966.1.3確定溢流壩段總寬度溢流段總寬度 L0L0 8 3 12 6 6 4 3 4 2 2=136m6.2堰頂高程的確定6.2.1 堰頂高程的確定堰頂水頭H0qH0m2g

q m2gH03/2329617.58m0.9 0.5 2 9.81行近流速V0Q110000.44m/sA28089.94堰上總水頭HHV0217.580.44202g217.57m=17.57m9.81堰頂高程設(shè)計(jì)洪水位-H=289.94-17.57=272.37m6.2.2閘門高度的確定閘門高度=正常蓄水位-堰頂高程+安全超高=284-272.37+ （0.3～0.5）=12m選擇平面閘門，工作閘門一般布置在溢流堰頂點(diǎn)，以減少閘門高度。為了避免閘門局部開啟時(shí)水舌脫離壩面而產(chǎn)生真空，將閘門布置在堰頂偏下游一些，以壓低水舌使其貼壩面下泄。檢修閘門位于工作閘門之前，為便于檢修，兩者之間留有1～3m的凈寬，本設(shè)計(jì)取凈寬1.5m。6.3堰面曲線的確定溢流堰采用WES型剖面，上游堰面鉛直，其堰頂上游部分由三段圓弧連接，下部與一傾斜直線相連接，再由圓弧與下游河床相連接。堰面曲線的確定與最大運(yùn)行水頭Hmax和定型設(shè)計(jì)水頭Hd有關(guān)。6.3.1最大運(yùn)行水頭Hmax和定型設(shè)計(jì)水頭Hd的確定最大運(yùn)行水頭HmaxHmax 校核洪水位 堰頂高程=291.8-272.37=19.43m定型設(shè)計(jì)水頭Hd，為使實(shí)際運(yùn)行時(shí)m較大而負(fù)壓絕對(duì)值較小，對(duì)于WES剖面設(shè)計(jì)，常取Hd=（0.75～0.95）Hmax，即，14.57m～18.46m，取Hd=18m6.3.2三圓弧段的確定b10.175Hb20.276Hb30.282H

ddd

0.175 18 3.2m0.276 18 5.0m0.282 18 5.1mR10.5Hd0.5189mR20.2Hd0.2183.6mR30.04Hd0.04180.72m6.3.3曲線段的確定XnKHdn1y式中Hd——定型設(shè)計(jì)水頭K、n——與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)（查設(shè)計(jì)手冊(cè)知k=2,n=1.85）即：X1.852180.85y6.3.4直線段的確定：直線段采用與非溢流壩段剖面一樣的坡度，直線段方程為：Xy C0.77聯(lián)立方程X1.852180.85yy'1.85X0.85X2180.85yCy'10.770.77曲線段與直線段的切點(diǎn)的坐標(biāo)為 :(26.83m,18.83m)X=5yX1.8551.850.84180.852180.852X=10yX1.85101.853.03180.852180.852X=15yX1.85151.856.42180.852180.852X=20yX1.85201.8510.94180.852180.852X=25yX1.85251.8516.53180.852180.8525，0.84）（10，3.03）（15，6.42）(20,10.94)(25,16.53)6.3.5反弧段的確定選擇挑流消能,總有效水頭為T0校核洪水位200V022g291.80200114100291.822228291.89.81T0hc0q2hc0146.88291.822g29.812hc200.952hc20hc03.6T03.6146.88292.9129.810.9523.62hc03.65T03.6146.8823.65290.5329.810.952hc03.62T03.62146.88291.859.810.9523.6222經(jīng)試算，臨界水深（校核洪水位閘門全開時(shí)反弧處水深）hc0 3.62反孤段半徑，R 4~10hc0 14.48~36.2m，取R 30m6.3.6鼻坎挑角和坎頂高程的確定鼻坎挑角20~35，取30坎頂高程距下游水位一般為1～2m，校核洪水位對(duì)應(yīng)下游水位為220.54m，坎頂高程定為22m。6.3.7 溢流壩倒懸的確定曲線段與直線段的切點(diǎn)的坐標(biāo)為:(26.83m,18.83m)，溢流壩直線段與非溢流壩下游壩面齊平切點(diǎn)的高程為272.37-18.83=253.54m對(duì)應(yīng)相同高程非溢流壩的寬度為（非溢流壩壩頂高程-切點(diǎn)的高程）×0.77=（293.88-253.54）×0.77=31.06mb3 0.282Hd 0.282 18 5.08m溢流壩超出非溢流壩的寬度為5.08+26.83-31.06=0.85m倒懸長(zhǎng)度應(yīng) 0.6Hd0.6Hd 0.6 18 10.8m倒懸長(zhǎng)度取為11m。6.4溢流壩強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算混凝土溢流壩同非溢流壩一樣，分別按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定的計(jì)算和驗(yàn)算。6.4.1作用大小正常蓄水位溢流壩壩體所受的作用作用的大小為W1=23.5×3818.38=89731.9P1=0.5×（11.63+84）×72.37×9.81=33946.2P2=0.5×3.1×3.1×9.81=47.1P3=375.94×9.81=3766.4U1=3.1×94.5×9.81=2965.1.U2=9.81×20.2×12=8471.4U3=9.81×20.2×12=2377.9U4=0.5×60.7×12×9.81=3572.8校核洪水位溢流壩壩體所受的作用編垂直水平力臂力矩荷載號(hào)↓↑→←m1自89731.10.5948331.9①97重①33946.227.0918485.16水2壓②47.11.0348.67力46.0③3766.42169720.4①2965.10.揚(yáng)②8471.48.2569889.13壓2377.942.7101655.2③5力④3572.844.7159882.85作用的大小為W1=23.5×3818.38=89731.9P1=0.5×（19.43+91.8）×72.37×9.81=40029.4P2=0.5×20.54×20.54×9.81=2069.4P3=9.81×440.85=4324.74編垂直水平力臂力矩荷載號(hào)↓↑→←m1自89731.10.5948331.9①97重①40029.28.31134434.442水2壓②2069.46.814168.3力4324.745.8198073③4①196460②7464.98.25615855.9揚(yáng)42.73壓③2095.4895795力44.7④3146.7140812.85動(dòng)1491.918.627749.3①4水壓7675.123.9183820.1力②65U1=20.54×94.5×9.81=19646U2=0.5×9.81×85.5×17.8=7464.9U3=9.81×17.8×12=2095.4U4=0.5×53.46×12×9.81=3146.7D1=146.88×40.57×（cos30°-cos52°）=1491.9D2=146.88×40.57×（sin30°+sin52°）=7675.166.4.2承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算包括壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算；壩址的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算；6.4.2.1 壩體與壩基接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算正常蓄水位下，作用效應(yīng)函數(shù)S(?) PR 33899.1KN抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R? fR' WR cR'AR1.2 73148.28 1.2 103 94.51.3 3.0106521.5KN0 S(?) 1.1 1.0 33899.1 37289.01KNR? 106521.5 88767.9KNd 1.2R?0 S(?)d滿足要求。校核洪水位下作用效應(yīng)函數(shù)S(?) PR 36319.79KN抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)R?fR'WRcR'AR=1.267604.951.210394.51.33.0101404.57KN0 S(?) 1.1 0.85 36319.79=33959KNR? 101404.57=84503.81KN1.2R?0 S(?)d滿足要求。6.4.2.2 壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)：正常蓄水位作用效應(yīng)函數(shù)WR=73148.28KNMR=-198096.6KNmS?WRMRTR1m22ARJR73148.28198096.610.77294.51584.38=1394.22KN抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m= 9000KN/m2R?5000KN/m2d0 S(?) 1.11.0 1394.22=1533.64kpR?0 S(?)d滿足要求校核洪水位作用效應(yīng)函數(shù)WR=67604.95KNMR=-1161036.12KNmS?WRMRTR1m22ARJR67604.951161036.1210.77294.51584.38=2271.8kp抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)R? fC/ m= 9000KN/m2S(?)=1.1×0.85×2363.0=2124.11kpR? 5000KN/m2dR?S(?)d滿足要求6.4.3 正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算和驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行壩踵拉應(yīng)力驗(yàn)算；正常蓄水位WR=76032.7KNMR=-131811.19KNmWRMRTR76032.7131811.190ARJR94.5696.631584.38滿足要求。6.5 消能與防沖6.5.1 挑射距離和沖刷坑深度的估算平均坎頂流速VQ14100V29.51mshc013236.2132坎頂水面流速V1V1 1.1V 1.1 29.51 32.46ms坎頂平均水深h在鉛直方向的投影h1 hcos 3.62 cos30o=3.14m坎頂至河床表面高差h2 32m水舌挑距L1v12sincosv1cosv12sin22gh1h2g132.462sin30ocos30o32.46cos30o32.462sin230o29.813.143.29.81102.94m上下游水位差H 上 下=291.80-220.54=71.26m沖刷坑深度trkrq0.5H0.5t=21.71m第七章 壓力鋼管應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本電站采用壓力鋼管引水，鋼管直接埋入壩體混凝土中，二者結(jié)為總體，共同承擔(dān)水壓力。管道由上水平段、彎管段、傾斜段、彎管段和下水平段組成，上水平段的長(zhǎng)度為1.16m，彎管段曲率半徑為9m，轉(zhuǎn)角為52o，長(zhǎng)度為l529=8.17m。傾斜段斜率為0.77.與壩體下游傾斜面斜率一R180180致，長(zhǎng)度為56.4m，下水平段長(zhǎng)度為 14.6m。7.1 水力計(jì)算7.1.1水頭損失計(jì)算7.1.1.1 正常蓄水位對(duì)應(yīng)的水頭損失在正常蓄水位下，一臺(tái)機(jī)組的引用流量為68.5m3/s1.攔污柵水頭損失系數(shù)144S13S2311b12b2sin33=14604sin90o2.420.9213010=0.441過柵流速68.50.8m/sV13.57.2攔污柵處水頭損失 h1V120.82h112g=0.44×2=0.017m9.812. 喇叭段最小斷面平均流速V2Q68.5=4.1m/sA4.43.8有壓進(jìn)水口喇叭段水頭損失h2V224.12h222g0.08=0.069m29.81閘門槽斷面平均流速Q(mào)68.5=4.1m/sV34.43.8A閘門槽水頭損失 h3h3V324.123=0.12=0.086m2g9.81壓力管道漸變段最小斷面平均流速V4Q68.5=6.04m/sA1.92壓力管道漸變段水頭損失h4h44V42=0.056.042=0.093m2g29.81壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的平均流速V5Q68.5=6.04m/sA1.92壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的水頭損失系數(shù)50.131D50.1632R=3.80.1310.16329

7290o752o90o=0.08壓力鋼管轉(zhuǎn)彎處的水頭損失h5V526.042h552g=0.08=0.149m29.81壓力鋼管平均流速V6Q68.5=6.04m/sA1.92V626.0425.63L103C2R82.6220.95壓力鋼管沿程水頭損失 h6V62L=5.63L103h62CR壓力鋼管末端漸變段的最小斷面平均流速Q(mào)68.5=7.54m/sV71.72A壓力鋼管末端漸變段水頭損失 h7h77V72=0.057.542=0.145m2g29.81壓力鋼管變管徑后的斷面平均流速V8Q68.5=7.54m/sA1.72謝才系數(shù)C11C1R6=10.856=81.11n0.012V827.542C2R81.112=0.010.85壓力鋼管變管徑后的沿程水頭損失 h8h8V82L=0.01L103C2R壓力鋼管總的水頭損失為Hh1h2h3h4h5h6h7h80.0170.0690.0930.1490.0865.631031.1656.480.1450.0112.6=1.06m7.1.1.2 校核洪水位對(duì)應(yīng)的水頭損失在校核洪水位下下，一臺(tái)機(jī)組的引用流量為QN9.8146000=77.75m3/s9.81H70.540.950.9過柵流速77.75V1 0.9m/s3.5 1.2 7攔污柵處水頭損失 h1h11V12=0.44×0.92=0.019m2g29.81喇叭段最小斷面平均流速V2Q77.75=4.65m/sA4.43.8有壓進(jìn)水口喇叭段水頭損失h2V224.652h220.08=0.088m2g29.81閘門槽斷面平均流速V3Q77.75=4.65m/sA4.43.8閘門槽水頭損失 h3h33V32=0.14.652=0.11m2g29.81壓力管道漸變段最小斷面平均流