倒虹吸计算书.doc

旧寨倒虹吸计算书
基本资料
m3/s
m3/s
进口
进出口渠道形式：矩形
进口管中心高程：14
二、设计采用的主要技术规范及书籍
1、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288—99；
2、《水电站压力钢管设计规范》SL284—2003
3、《混凝土结构设计规范》SL/T191—96；
4、《水工建筑物抗震设计规范》DL5073—1997；
5、《小型水电站机电设计手册-金属结构》；。
6、《水力计算手册》
7、《倒虹吸管》
三、进口段
1、渐变段尺寸确定
L=C(B1-B2)
或L=C1h；
～；
C1取3～5：
h上游渠道水深；
经计算取L=4m；
2、进口沉沙池尺寸确定
(1) 拟定池内水深H;
H=h+T
T=（1/3～1/4）h；
T为进口渠底至沉沙池底的高差；取；
(2) 沉沙池宽B
B=Q/(Hv)；
～/s；
经计算取B=；
(3) 沉沙池长L’
L’≥（4~5）h
经计算取L =8m；
(4) 通气孔
通气孔最小断面面积按下式计算：
；
A为通气管最小断面面积m2；Q为通气管进风量，近似取钢管内流量，m3/s；C为通气管流量系数；如采用通气阀，；无阀的通气管，；为钢管内外允许压力差，其值不大于N/mm2；K为安全系数，采用K=。
m2；，采用D273(δ=6mm)的螺旋钢管。
四、出口段
倒虹吸管出口消力池，池长L及池深T，按经验公式：
L=(3~4)h
T≥0+δ
经计算取L =6m，T=。
五、管身段
本倒虹吸管采用Q235B板钢管，经初步布置和拟定后量得钢管长约410m。根据地形在全线设4座镇墩，初定钢管内径DN1600mm，壁厚δ为14和16mm。下面分别对倒虹吸进行水力计算、钢管和镇墩结构计算：
水力计算
倒虹吸的过水能力及总水头损失按《灌溉与排水工程设计规范》附录N所列公式计算：
1、倒虹吸的过水能力按下式计算
Q=μω

λ=
C=1/6
式中：Q－倒虹吸设计流量（m3/s）；
μ－流量系数；
ω－倒虹吸过水断面面积；
g－重力加速度（m/s2）
Z－上、下游水位差（m）；
∑－局部水头损失系数的总和，包括进、出口拦污栅、闸门槽、伸缩节、进人孔、旁通管、转弯段、渐变段等损失系数；
ξ闸=，ξ进口=，ξ拦栅=，ξ出口=1，
ξ弯头=αξ90，ξ90
1#镇墩弯头为14°59′，α，ξ弯头1=
2#镇墩弯头为37°47′，α=，ξ弯头2=
3#镇墩弯头为44°4′，α=，ξ弯头3=
4#镇墩弯头为11°，α=，ξ弯头4=
∑ξ弯头=
∑
λ－能量损失系数；
L－倒虹吸总长度（m）；410
D－管内直径（m）；
C－谢才系数；
n－糙率；
经计算Q= m3/s m3/s；。
2、倒虹吸总水头损失按下式计算
hw=（∑ξ+λL/D）V2/2g
v管道流速设计时为/s，加大流量时为 m/s。
所以设计时hw=
加大时hw=。
钢管结构计算
管壁应力计算，根据《水电站压力钢管设计规范SL281－2003》规定，采用第四强度理论计算，其计算公式为：
式中：1、2、3－表示任意点作用有三个主应力；
z－环向正应力；
x－轴向正应力；
y－径向正应力；
τyz、τxz、τxy－剪应力；
－焊缝系数，取=；
[]－相应计算情况的允许应力；
不同钢材、板厚，相应计算情况的允许应力见下表
表1： 允许应力表
钢材
钢板厚度
(mm)
屈服点s
允许应力[δ]（Mpa）
(Mpa)
膜应力区
局部应力区
基本组合
[]=s
特殊组合
[]=
基本组合
[]=s
特殊组合
[]=
Q235
≤16
235
129
165
158
188
≥16～40
225
124
158
151
180
Q345
≤16
345
190
242
231
276
＞16～25
325
179
228
218
260
＞25～36
315
173
221
211
252
由于本工程采用了鞍形支墩，设置支承环和刚性环，所以选择以下断面核算应力：
断面1：支墩间跨中断面；
断面2：加劲环的断面；
断面3：支承环的断面；