紧水滩水电站厂房及楼面板结构设计说明书

1、完整设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。 HYPERLINK /lzj781219 /lzj781219目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232526592 1 自然地理及工程地质 PAGEREF _Toc232526592 h - 4 - HYPERLINK l _Toc232526593 1.1 流域概况 PAGEREF _Toc232526593 h - 4 - HYPERLINK l _Toc232526594 1.2 水文与气候 PAGEREF _Toc232526594 h - 4 - HYPERLINK l _Toc232526595 1.3 地

2、形与地质 PAGEREF _Toc232526595 h - 5 - HYPERLINK l _Toc232526596 1.3.1 水库区工程地质 PAGEREF _Toc232526596 h - 5 - HYPERLINK l _Toc232526597 1.3.2 坝址地质 PAGEREF _Toc232526597 h - 6 - HYPERLINK l _Toc232526598 1.4 天然建筑材料 PAGEREF _Toc232526598 h - 6 - HYPERLINK l _Toc232526599 1.4.1 土料： PAGEREF _Toc232526599 h -

3、 6 - HYPERLINK l _Toc232526600 1.4.2 砂石料： PAGEREF _Toc232526600 h - 6 - HYPERLINK l _Toc232526601 2经济、水利与动能 PAGEREF _Toc232526601 h - 7 - HYPERLINK l _Toc232526602 2.1 工程效益 PAGEREF _Toc232526602 h - 7 - HYPERLINK l _Toc232526603 3 重力坝部分 PAGEREF _Toc232526603 h - 8 - HYPERLINK l _Toc232526604 3.1 坝型选

4、择及枢纽布置 PAGEREF _Toc232526604 h - 8 - HYPERLINK l _Toc232526605 3.1.1枢纽主要建筑物等级确定 PAGEREF _Toc232526605 h - 8 - HYPERLINK l _Toc232526606 3.1.2坝址及坝型的选择 PAGEREF _Toc232526606 h - 8 - HYPERLINK l _Toc232526607 3.1.3枢纽组成建筑物 PAGEREF _Toc232526607 h - 8 - HYPERLINK l _Toc232526608 3.2重力坝非溢流坝段设计 PAGEREF _To

5、c232526608 h - 9 - HYPERLINK l _Toc232526609 3.2.1水工筑物级别 PAGEREF _Toc232526609 h - 9 - HYPERLINK l _Toc232526610 3.2.2基本剖面尺寸确定 PAGEREF _Toc232526610 h - 9 - HYPERLINK l _Toc232526611 3.2.3实用剖面尺寸的确定 PAGEREF _Toc232526611 h - 9 - HYPERLINK l _Toc232526612 3.2.4坝体剖面验算 PAGEREF _Toc232526612 h - 10 - HYP

6、ERLINK l _Toc232526613 3.3重力坝溢流坝段设计 PAGEREF _Toc232526613 h - 15 - HYPERLINK l _Toc232526614 3.3.1 溢流坝段剖面设计 PAGEREF _Toc232526614 h - 15 - HYPERLINK l _Toc232526615 3.3.2 溢流坝段应力稳定计算 PAGEREF _Toc232526615 h - 20 - HYPERLINK l _Toc232526617 HYPERLINK l _Toc232526618 3.4 坝内构造 PAGEREF _Toc232526618 h -

7、25 - HYPERLINK l _Toc232526619 3.4.1 坝顶结构 PAGEREF _Toc232526619 h - 25 - HYPERLINK l _Toc232526620 3.4.2坝基地基处理 PAGEREF _Toc232526620 h - 25 - HYPERLINK l _Toc232526621 4水电站建筑物设计 PAGEREF _Toc232526621 h - 26 - HYPERLINK l _Toc232526622 4.1特征水头的选择 PAGEREF _Toc232526622 h - 26 - HYPERLINK l _Toc2325266

8、23 4.1.1设计高水位 PAGEREF _Toc232526623 h - 26 - HYPERLINK l _Toc232526624 4.1.2设计低水位 PAGEREF _Toc232526624 h - 26 - HYPERLINK l _Toc232526625 4.1.3 加权平均水头及设计水头 PAGEREF _Toc232526625 h - 27 - HYPERLINK l _Toc232526626 4.2 水电站设备选型 PAGEREF _Toc232526626 h - 27 - HYPERLINK l _Toc232526627 4.2.1水轮机选型 PAGERE

9、F _Toc232526627 h - 27 - HYPERLINK l _Toc232526628 4.2.2金属蜗壳及尾水管尺寸 PAGEREF _Toc232526628 h - 28 - HYPERLINK l _Toc232526629 4.2.3发电机的选择 PAGEREF _Toc232526629 h - 29 - HYPERLINK l _Toc232526630 4.2.4 调速器的计算 PAGEREF _Toc232526630 h - 33 - HYPERLINK l _Toc232526631 4.2.5油压装置的选择 PAGEREF _Toc232526631 h

10、- 34 - HYPERLINK l _Toc232526632 4.2.6 起重设备选择与尺寸 PAGEREF _Toc232526632 h - 34 - HYPERLINK l _Toc232526633 4.3厂房尺寸确定 PAGEREF _Toc232526633 h - 35 - HYPERLINK l _Toc232526634 4.3.1厂房高度的确定 PAGEREF _Toc232526634 h - 35 - HYPERLINK l _Toc232526635 4.3.2主厂房长度的确定 PAGEREF _Toc232526635 h - 36 - HYPERLINK l

11、_Toc232526636 4.3.3主厂房的宽度的确定 PAGEREF _Toc232526636 h - 37 - HYPERLINK l _Toc232526637 4.4厂房各层布置 PAGEREF _Toc232526637 h - 37 - HYPERLINK l _Toc232526638 4.4.1发电机层： PAGEREF _Toc232526638 h - 37 - HYPERLINK l _Toc232526639 4.4.2水轮机层 PAGEREF _Toc232526639 h - 37 - HYPERLINK l _Toc232526640 4.4.3蜗壳层： PA

12、GEREF _Toc232526640 h - 38 - HYPERLINK l _Toc232526641 5进水口及坝内埋管 PAGEREF _Toc232526641 h - 39 - HYPERLINK l _Toc232526642 5.1 引水管道的布置 PAGEREF _Toc232526642 h - 39 - HYPERLINK l _Toc232526643 5.1.1钢管直径 PAGEREF _Toc232526643 h - 39 - HYPERLINK l _Toc232526644 5.1.2临界淹没深度 PAGEREF _Toc232526644 h - 39 -

13、 HYPERLINK l _Toc232526645 5.1.3管轴线布置 PAGEREF _Toc232526645 h - 40 - HYPERLINK l _Toc232526646 5.2进水口布置 PAGEREF _Toc232526646 h - 40 - HYPERLINK l _Toc232526647 5.2.1进水口流线 PAGEREF _Toc232526647 h - 40 - HYPERLINK l _Toc232526648 5.2.2渐变段及弯管段 PAGEREF _Toc232526648 h - 40 - HYPERLINK l _Toc232526649 5

14、.3拦污栅 PAGEREF _Toc232526649 h - 40 - HYPERLINK l _Toc232526650 5.4典型钢管身厚度 PAGEREF _Toc232526650 h - 41 - HYPERLINK l _Toc232526651 5.5 闸门及启闭设备： PAGEREF _Toc232526651 h - 42 - HYPERLINK l _Toc232526652 5.5.1闸门 PAGEREF _Toc232526652 h - 42 - HYPERLINK l _Toc232526653 5.5.2 启闭设备 PAGEREF _Toc232526653 h

15、 - 43 - HYPERLINK l _Toc232526654 5.5.3通气孔： PAGEREF _Toc232526654 h - 43 - HYPERLINK l _Toc232526655 5.5.4充水阀 PAGEREF _Toc232526655 h - 43 - HYPERLINK l _Toc232526656 5.5.5伸缩节 PAGEREF _Toc232526656 h - 43 - HYPERLINK l _Toc232526657 6专题楼面板设计 PAGEREF _Toc232526657 h - 44 - HYPERLINK l _Toc232526658 6

16、.1厂房梁格布置 PAGEREF _Toc232526658 h - 44 - HYPERLINK l _Toc232526659 6.1.1发电机层梁格布置 PAGEREF _Toc232526659 h - 44 - HYPERLINK l _Toc232526660 6.1.2装配场层梁格布置 PAGEREF _Toc232526660 h - 44 - HYPERLINK l _Toc232526661 6.2厂房配筋计算 PAGEREF _Toc232526661 h - 45 - HYPERLINK l _Toc232526662 6.2.1基本资料 PAGEREF _Toc232

17、526662 h - 46 - HYPERLINK l _Toc232526663 6.2.2计算方法 PAGEREF _Toc232526663 h - 47 - HYPERLINK l _Toc232526664 主要参考文献 PAGEREF _Toc232526664 h - 53 -1 自然地理及工程地质1.1 流域概况紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上，坝址以上流域面积2761平方公里。龙泉溪发源于浙闽交界仙霞岭、洞官山，河流长度153公里，直线长度77公里，平均宽度36公里。除龙泉县城附近及赤石仁三处有小片盆地外，其余地段多为峡谷，河床覆盖多以大块石和卵石组成，险滩较多。本流域东侧与瓯

18、江支流小溪相邻，西侧与钱塘江支流乌溪江相邻，南侧为闽江支流松溪，北侧为瓯江支流松阴溪。河流四周均为岭南山系洞官山脉包围，山脉走向与河流流向一致，最高峰黄茅尖高达1921米，流域平均高度662米，河道坡降上游陡、下游缓，平均坡降为6.32 0.97，因河道陡，河槽调蓄能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅涨猛落，历时短，传播快，所以一次洪水过程尖瘦，属典型的山区性河流。龙泉溪是浙江省木材主要产地，境内森林茂盛，植被良好，水土流失不严重。本工程为瓯江干支流规划的五个梯级开发中的一级，以发电为主，兼顾航运、放木（竹）以及防洪等综合效益。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

19、220千伏输电线路联系，形成浙南电力系统。为解决建坝后龙泉溪木材（竹）的流放和航运的发展，大坝左岸专门设置有货筏过坝建筑物。水库有1.53亿立方米的防洪库容，用以减轻下游丽水、碧湖地区防洪的负担。1.2 水文与气候本地区地处浙东南沿海山区，属温带季风气候，气候温和，坝址区历年平均气温17.3，月平均气温以1971年7月份30.7最高，1962年1月份13最低，实测最高气温为40.7（1966年8月），最低气温-8.1（1969年2月）。流域内气候湿润，历年平均相对湿度79%，其中以6月份的87%为最大，1月份的84%为最小，实测最小相对湿度仅8%。本流域距东海仅120180公里，水汽供应充沛，

20、坝址以上流域年平均雨量为1833.8毫米，但在年内分配很不均匀，39月占年雨量为80.5%，其中56两月为雷雨季节，降雨量占年雨量的三分之一，往往形成连绵起伏的洪水，本流域暴雨常出现在此期间，实测最大24小时雨量为236.8毫米。79月间台风侵袭，也有暴雨出现，最大24小时雨量曾达145.4毫米。流域多年平均降水日数为172天，最多达201天，最少145天。本流域4至8月为东南风，1至3月、9至12月一般为东北风及西北风。历年平均风速1.15米/秒，出现在1970年4月，风向西北偏西。坝址区可能发生最大风力为11级，相当于风速32米/秒。紧水滩坝址与石富站流域面积仅差41平方公里，占控制流域面

21、积的15%，故坝址处流量资料均不加改正，直接采用石富站资料。泥沙对紧水滩水库使用不会有严重的影响。表1-1 厂区水位流量关系：水位（m）202203204205206207208209210流量（m3/s）8024054088012801740230029003620水位（m）211212213214215216217218219流量（m3/s）438052006060700079408980100801120012340表1-2 水库面积、容积：高程（m）205215220225230235240面积（km2）01.32.33.95.77.79.7容积（108m3）00.050.20.350

22、.60.9251.375高程（m）245250255260265270275面积（km2）11.613.615.918.321.324.527.7容积（108m3）1.92.53.24.055.056.257.575高程（m）280285290295300面积（km2）31.235.240.348.158.4容积（108m3）9.1010.7512.715.0517.71.3 地形与地质1.3.1 水库区工程地质水库周边地势高峻，无低矮分水岭，岩石坚硬较完整，虽有部分断层延伸库外，但断层胶结好，山体雄厚，且地下水位分布较高，故无永久渗漏之虑。由于库岸有第四系松散地层分布，岩石节理发育，水库暂时

23、渗漏损失甚小，对水库蓄水无影响。库区岩石以山岩为主，物理地质现象以小型塌滑体居多，蓄水后小型的边坡再造虽有可能但不致产生大规模的边坡不稳定。本地区地震烈度为6度，可不考虑抗震设计，不计地震荷载。1.3.2 坝址地质坝区位于90平方公里的“牛头山”花岗斑岩岩技的南缘，其中有后期的细粒花岗岩和小型的石英岩脉、细晶岩脉、辉缘岩脉侵入穿摘其间与围岩接触良好。混凝土/新鲜花岗斑岩抗剪摩擦系数0.7，凝聚力5公斤/平方厘米，抗剪断摩擦系数1.0。混凝土/混凝土抗剪断摩擦系数1.25，凝聚力1.45103Kpa。根据坝址区资料分析，紧水滩坝址两岸地形对称，岩性均一，较新鲜完整，风化浅，构造不甚发育，水文地质

24、条件较简单，故属工程地质条件较好的坝址。1.4 天然建筑材料1.4.1 土料：下村料场：位于平缓的山坡上，高程300以下，主要为壤土，料场距坝址0.5公里，有效储量426700立方米。油坑料场：位于500550米高程的低平山丘上，为粘土及壤土组成，料场距坝址1.5公里，有效储量747600立方米。1.4.2 砂石料：局村至小顺区六个料场，左右岸各三个，最远距坝址16.5公里。局村至坝址区十个料场，左岸4个，右岸6个，最远距坝址9公里。坝址至赤石区七个料场，最远距坝址12.2公里。共计23个料场，有效储量水下557000立方米，水上3094600立方米，合计3651600立方米。 2经济、水利与

25、动能2.1 工程效益本工程以发电为主，同时兼顾防洪、航运、渔业等综合利用。电站建成后联入华东电力系统，作为系统调峰电源之一。水库建成后，可减轻洪水对丽水县城和碧湖平原的影响。在水库遇五年一遇和二十年一遇洪水时，紧水滩洪峰流量，由原来的4270、6260秒立方米，分别削减为2270、3560秒立方米。水库建成后，库区可通航机动船，由于水库的调节作用，坝址至丽水河段枯水期的最小流量可由原来的2.23秒立米提高到50秒立米，（保证率8085%）水深增加0.6米左右。从而改善了航运条件。水库建成后，经水库调节，流放竹木条件可大为改善，有效流放时间可大为增长。流放量可由目前的14万立方米提高到27.4万

26、立方米。水库建成后，正常蓄水位时，水库面积达34.2平方公里，为发展养渔业及其他水产养殖事业创造有利条件。3 重力坝部分3.1 坝型选择及枢纽布置3.1.1枢纽主要建筑物等级确定由校核洪水位292查水库容积曲线V 10108 查表1-1，1-3（水工建筑物）工程规模为大（1）型，过程等别为一，主要建筑物为1级。次要建筑物为3级。3.1.2坝址及坝型的选择根据地形和地质剖面图，坝址处呈现V型河谷，多为花岗岩，经初步布置，满足各建筑物布置要求。从地形条件，本坝址适合建拱坝，重力坝，经综合比较认为建重力坝较为合适。坝址选在河谷较窄的位置，河谷地宽约为78m左右减少混凝土浇注量，但加大了开挖量。为相对

27、减少工程量，将厂房布置在右岸，溢流坝段向河谷左岸移置。3.1.3枢纽组成建筑物枢纽由非溢流坝段、溢流坝段、泄槽及坝后式地面厂房组成，坝轴线垂直水流方向。坝顶高程293.3m，坝基面高程197m.1挡水建筑物：非溢流坝布置在河谷两岸2泄水建筑物：溢流坝宽64m，分4孔，每孔净宽16m，鼻坎挑流，反弧半径为，鼻坎挑射角度。闸门，闸墩与非溢流坝同高。3水电站建筑物：坝后式地上水电站厂房，坝体引水钢管，坝顶开关站等。电站厂房机组段长16.5m，总长71.5m。装配场位于厂房右侧高程215.8m。4泄槽建在坝段上，为减少开挖量，沿山体走势修筑。5进厂公路与装配场高程同高，上坝公路与坝顶高程同高，坝顶公路

28、设在下游侧，宽8m。6.高压开关站在右岸坝顶公路一侧，高程变压器场位于主厂房右侧。3.2重力坝非溢流坝段设计3.2.1水工筑物级别水工建筑物级别1级，结构安全为I，结构重要系数=1.1，设计状况系数=1.0。3.2.2基本剖面尺寸确定坝高的确定由坝轴线工程地质剖面图最低点为202.5，下挖坝址处底高程为197。设计洪水位291，所以基本坝高H=291-197=94。坝底最小宽度确定应力条件： 稳定条件：同时满足应力和稳定要求取=66，取上游坡=0，取上游折坡=0.15，下游坡取=0.7。取折射坡点高程取235。所坝底总长72.73.2.3实用剖面尺寸的确定坝顶高程坝顶高程由静水位+风浪涌高+安

29、全超高。即：式中：h=2hl+h0+hc （2hl=0.0166Vf5/4D1/3为浪高；Vf为计算风速；D为吹程）；h0为波浪中心线高出静水位高度；hc为超高，由规范查得。(1)设计洪水位吹程D=5B，B为上游狭窄处的276m，D=1390 m；风速为Vt=15 m/s 安全超高=0.5m。坝顶高程293.55m(2)校核洪水位吹程为1390 m；风速为15m/s；安全超高=0.5 m。坝顶高程294.46m所以，该重力坝坝顶高程取为293.3 m。并在坝顶加1.2m高的防浪墙。.坝顶宽度坝高=293.3-197=96.3m非溢流坝的坝顶宽度可取坝高8%10%。故取基本剖面=9 m。综上剖面

30、图如下：图1-1坝体剖面简图3.2.4坝体剖面验算坝基面验算(1)设计工况表1-1 坝基面持久状况（设计洪水位）荷载垂直（KN）水平（KN）力壁（m）弯矩（KN.m）下上右左自重G12545.0532.382205.12G220365.4525.9527465.16G354066.5 2.56138406.24水压力PX144276.6331.6671401860.15PY14249.6933.49142337.31PX21678.76.1710410.21PY2117527.4932343.168浪压力PWK48.7393.964602扬压力U16551.61000U2956.4831.12

31、9724.37U3669.523.7615902.7U4317.633.4310638.876U53727.832.77122261.8总计82398.6912222 .9944316.331678.41606500911400W=70175.7 kNP=42637.93 kNM=69514.47 kN2）稳定验算摩擦公式：=1.15k=1.1满足稳定要求。3）应力验算=0.6MPa-0.1未出现拉应力。=1.35M QUOTE 0.017 mpa Pa远小于混凝土和岩石的抗压应力。满足应力要求。（2）校核工况表1-2 坝基面持久状况（校核洪水位）荷载垂直（KN）水平（KN）力壁（m）弯矩（K

32、N.m）下上右左自重G12545.0532.382205.12G220365.4525.9527465.16G354066.5 2.56138406.24水压力PX144276.6331.6671401860.15PY14249.6933.49142337.31PX21678.76.1710410.21PY2117527.4932343.168浪压力PWK48.7393.964602扬压力U16551.61000U2956.4831.129724.37U3669.523.7615902.7U4317.633.4310638.876U53727.832.77122261.8总计82398.691

33、2222 .9944316.331678.41606500911400W=70175.7 kNP=42637.93 kNM=69514.47 kN2）稳定验算摩擦公式：=1.12K=1.1满足稳定要求。3）应力验算=0.017MPa-0.1MPa未出现拉应力。=0.177KPa远小于混凝土和岩石的抗压应力。满足应力要求。坝折坡点验算(1)设计工况表1-3 坝折坡面持久状况（设计洪水位）荷载垂直（KN）平（KN）力臂 （KN）弯矩（KN.m）下上右自重G11184415.117.88G2152940.530.82水压力PX上1538218.728.76浪压力PWK 48.7392.8262.45

34、扬压力U3334.69.763.24总计271383334.615430.74324513287012W=23803.4 kNP=15430.74 kNM=37512 kN2）稳定验算摩擦公式：=1.15K=1.1满足稳定要求。3）应力验算=406.95KPa-0.1MPa未出现拉应力。=752.88KPa远小于混凝土抗压应力。满足应力要求。（2）校核工况表1-4 坝折坡面持久状况（校核洪水位）荷载垂直（KN）平（KN）力臂 （KN）弯矩104（KN.m）下上右自重G11184415.117.88G2152940.530.82水压力PX上15936.351928.76浪压力PWK 48.793

35、.962.45扬压力U3397.56.43.24总计27624.453397.515430.7432.9118.7W=27624.45 kNP=15985.05 kNM=142100 kN2）稳定验算摩擦公式：=1.06K=1.05满足稳定要求。3）应力验算=0.063 Mpa - 0.1 Mpa未出现拉应力。=0.012 Mpa远小于混凝土抗压应力。满足应力要求。3.3重力坝溢流坝段设计3.3.1 溢流坝段剖面设计溢流坝剖面，除应满足强度、稳定和经济条件外，其外形尚需考虑水流运动要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成，内部与非溢流坝段相同。溢流面由顶部溢流段、中部直线段及调流鼻坎组成，上游

36、面为直线或折线。堰顶高程：（1）设计洪水位设计洪水下泄流量Q泄=7000m3/s。考虑下泄流量过大，另设泄槽分洪。溢流坝单宽流量取，水轮机最大引用流量为Q=Q设-Q0=7000-0.83102.85 = 6653.6 M3/SL=Q/=6653.6/110=61.39 m，取48m。分4段，以便安全调度，单孔净宽为16m。溢流坝闸墩取4m宽，导墙取2m宽。综上溢流坝段总长L0=L+(n+1)d=64+34=76 m由式其中；自由出流hs/H0K=1.1 满足稳定要求。（2）校核情况坝基面短暂状况（校核洪水位）荷载下上右左G12545.0536.289.23G2735.0827.4820200G

37、334724.325.14872900G427648.53.2589900G59389.7516.02150400G64769.534.73165600PX888.7170715200PY2560.8429.1374600U113883.11000U22231.7835.0877400U3954.56.695800U43415.433.4117200Px上43299.431.3135500Py上3464.0636.94128000总计85837.0820484.7943299.4888.717456001398900W=6.54104 KN，P=4.24104 KN, M=34.67104 K

38、N2）稳定验算由摩擦公式：K=f(w-U)P=0.76.541044.24104=1.08K=1.05满足稳定要求。3.5 坝内构造3.5.1 坝顶结构 非溢流坝坝顶宽15m，上游侧设置1.2m防浪墙下游侧设置1.2m栏杆，坝顶公路偏向下游侧，设置牛腿已承担路面，路面中间高，两边低，呈圆拱状，以便于排水，道路两旁设排水管。 溢流坝溢流坝段坝顶为20m，溢流坝上游铅直面齐平，坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧事故检修闸门，堰顶下游侧布置工作闸门，防止气蚀。闸墩宽度4m，故溢流坝段总长76m。坝内廊道沿坝基灌浆廊道向上，每20m设置一层排水检修廊道，共分3层，每层纵向廊道布置向下游延伸

39、的横向廊道，并在下游再布置一条纵向贯穿交通廊道作为连接。在每层廊道同高程坝坡面上设置2m马道，在外侧使交通贯通。另外为降低扬压力，在坝基布置基础排水廊道。排水检修廊道尺寸宽2m，高3m。基础灌浆廊道尺寸宽3m，高3.5m3.5.2坝基地基处理由于坝址处岩基抗渗性较好，设置防渗帷幕灌浆。4水电站建筑物设计4.1特征水头的选择18万KW属中型电站， N9.81QHAQH，考虑2%水头损失，考虑安全调度及检修，选取4台4.5万kW机组。4.1.1设计高水位1，校核洪水位为292m，校核洪水位最大下泄流量Q=8500m3/s，查得下游水位为215.5m，所以H1=292-215.538=76.5m。2

40、，设计洪水位为291m，设计洪水位最大下泄流量Q=7000m3/s，查得下游水位为214m，所以H2=291-214=77m。3，设计蓄水位285m，试算：（开一台机组N=45000KW/96%=4.678万KW）由式一般取0.83，H为净水头一台机组发电时H = 81.274m 两台机组发电时H = 80.71m三台机组发电时H = 80.25mHmax=max(76.5,77,81.27)=81.27m4.1.2设计低水位设计低水位263.00m，试算：一台机组发电时H = 59.485m 两台机组发电时H = 58.75m三台机组发电时H = 58.35mHmin=58.35m4.1.3

41、 加权平均水头及设计水头最大水头为水电站一台机组发电的额定流量所对应的下游水位与正常蓄水位的差值Hmax=81.27m；最小水头为水电站四台机组发电的额定流量所对应的下游水位与死蓄水位的差值Hmin=58.35m；加权平均水头；又由坝后式厂房可知设计水头Hr=95%69.81=66.32m。4.2 水电站设备选型4.2.1水轮机选型装机容量： N=18万kw单机容量4.5万kw，坝后式，所以gr=96%，Nr=Ngr/gr=6.0/0.96=61224.49kw水头资料： Hmax=81.27米 Hav=69.81米 Hmin=58.35米 Hr=66.32m水电站水头范围在58.35m81.

42、27m之间，故选择合适的水轮机型号有，HL220 HL230两种。表4-1 水轮机基本参数比选序号项目HL230HL2201模型转轮参数推荐使用水头范围356550852最优单位转速 r/min71703最优单位流量 m/s91310004最高效率 %90.7915气蚀系数0.1350.1376原型水机参数工作水头范围58.3581.2758.3581.277水轮机直径D1 m3.53.28额定转速n r/min187.5187.59最高效率 %93.992.610额定出力 Nr61224.49KW61224.49KW11最大引用流量102.8598.412吸出高度 Hs-0.37-0.5如上

43、表所示，HL230包括更多的高效区，汽蚀系数小，安装高程高，减少开挖量，且转速高。故选择水轮机型号为HL-230. 4.2.2金属蜗壳及尾水管尺寸金属蜗壳尺寸包角345由Hr66.32m查得：Vc8.06m/s由Hr66.32m，D13.500m查得：Da5410mm，Db4640mm最大下泄流量=102.85m3/saira+iRira+2i表4-2 金属蜗壳尺寸7592036254545165136740725439255170044056105345197846836661尾水管尺寸表4-3 尾水管尺寸hLB5D4h4h6L1h5模型2.64.52.721.351.350.6751.82

44、1.22原型9.115.759.524.7254.7252.2636.374.24宽度大于8米设置中墩，b=（0.1-0.15）B,取1米。4.2.3发电机的选择水轮发电机的外形尺寸应根据电磁计算确定有关的参数计算，对于同步转速为187.5r/min的水轮机，其磁极对数P为16。主要尺寸计算（1）极距=60.8cm（其中，系数，一般为810，取=9，）（2）定子内径cm （3）定子铁芯长度cm（其中，C 系数，对于，C=5.510-6）（4）定子铁芯外径 ne=185.7r/min166.7r/min =680.45cm发电机型号为SF50-60/9900外形尺寸计算（1）平面尺寸计算1.定子

45、机座外径D1由于，有。2.风罩内径D2由于2万KVA，有240=1042.93cm3.转子外径=式中为单边空气间隙，计算时可不计，所以=619.5cm4.下机架最大跨度由于10万KVA，其中为水轮机机坑直径，对于转轮直径为3800mm的水轮机，取，=4840mm5.推力轴承外径和励磁机外径对于=6.6667万KVA的发电机组，由表查得：=3640mm，=2660mm( 2 ) 轴向尺寸计算1.定子机座高度对于=187.5r/min214r/min,有=3040mm2.上机架高度对于悬式发电机，有=1550mm3.推力轴承高度励磁机高度永磁机高度副励磁机高度查表得：=150200cm,取=180

46、0mm=200240cm,取=2200mm=80120cm,取=1000mm=6090cm,取=800mm4.下机架高度对于悬式发电机，有=0.12=743.6mm5.定子支座支承面至下机架支承面的距离对于悬式发电机，有=929.5mm。6下机架支承面至主轴法兰盘底面之间的距离一般取=70150cm，取=1300mm7.转子磁轭轴向高度有风扇时，（7001000）mm=2000mm。8.发电机主轴高度=（0.70.9）H=（0.70.9）（340+166+150+200+80+60+99+100）=8006.910294.6mm，取=8500mm其中，H为发电机总高度，即由主轴法兰盘底面至发电

47、机顶部的距离9.定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离=3900mm尺寸如下图：图41发电机外型图发电机重量估算本电站为悬式发电机，由经验公式式中： K取810，本设计K取9，Sf=66666.67Kv，ne=187.5 r/min得：发电机转子重量可按发电机总重的一半，取226t，综上，吊车选一台双小车2125t。4.2.4 调速器的计算大中型水轮机所配用的调速器为机械液压调速器，包括调速柜、接力器和油压装置三大部分。调速功计算采用经验公式 A= (200250) 式中： A水轮机调速功（Kg/m）H水轮机最大水头（m），取81.41mQNr/9.81Hmax=88.3m3/s经计算A=(2

48、.983.7)kN0.3，所以属于大型调速器。.接力器的计算（1）接力器的直径额定油压为2.5Mpa，Z0=24，b0/D1=0.315 ds=D1其中：=0.03，所以ds=531mm。（2）接力器的最大行程=1.6所以 又 0.22m（3）调速器的选择： 其中油速V=4.5m/s，接力器关闭时间Ts=4s。根据水轮机调速功，选择DT-150型电气液压型调速器。4.2.5油压装置的选择23.964.4m3 选用组合式HYZ-4型油压装置 图42 HYZ-2.5油压设备外型图4.2.6 起重设备选择与尺寸起重机的额定起重量一般为发电机转子重量、平衡梁重以及专用吊具重量之和本设计额定起重量：选择

49、与之接近而偏大的2*125桥机1、设备型号台数选择：最大起重量218.75t，机组台数4台，选用一台双小车起重机，跨度14m 。选用平衡梁起吊发电机转子表4-4平衡梁参数吊钩起重量（t）平衡梁起重量(t)aa1a2a3bhh1自重(t)212525037803100145070013009406504.578图43 平衡梁外型图4.3厂房尺寸确定4.3.1厂房高度的确定水轮机组安装高程对于混流式水轮机，其安装高程为：安装高程=Z下+ Hs +b0/2式中： Hs吸出高度（m），取-0.37m。所以： 安装高程= Z下+ Hs +b0/2=202.00m。 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程尾水管

50、底板高程： 192.35m。厂房基础开挖高程：取191.35m 水轮机层地面高程水轮机层地面高程=水轮机安装高程+蜗壳进口断面+蜗壳上部砼厚1.55m=202+2+1.7=205.7m 发电机地板高程和安装场高程发电机定子安装高程208.7m发电机层楼板高程=21.5安装场高程与发电机地板高程不同，高程为215.8m高于校核洪水位。 轨顶高程桥吊选用2125t双小城桥吊，平衡梁选用2125型， 大梁底面至轨道面F= 140mm；轨面至起重机顶H=4300mm；平衡梁至轨顶660mm主轴长度8500mm。从油压设备上方吊运，得吊车轨高程=215.8+1+8.5+0.7=226.00m 天花板高程

51、和屋顶面高程天花板高程=轨道面至起重机顶+起重机至天花板的安全距离0.5m=230.8m厂房屋顶高程230.8+2+0.5=233.3m 厂房总高233.3-197=36.3m4.3.2主厂房长度的确定有三个因素确定主厂房机组的净距。经计算蜗壳层L=16.1m,尾水管长L=13.52m ,发电机层L=14.01m,三种取最大值为L=14.01 m。综合考虑厂房内部布置及梁格结构设计，取机组段长度为16.5m。装配场长(1.01.5) L1，取为20m。端部取两米。综上，主厂房长度：4.3.3主厂房的宽度的确定上游宽8.6m，下游10.2m 。最终主厂房的宽度为1.8.8m。桥吊跨度选16m。5

52、压力钢管的设计 5.1 引水管道的布置 5.1.1.压力管道的形式坝内钢管的布置型式取决于坝型，厂房和进水口的布置，另外还须考虑结构问题和施工条件。本设计采用倾斜式坝内埋管，这种布置方式多用于砼重力坝坝后式厂房，当进水口高程较高时，一般都用斜管和水轮机机相连，这种布置型式管线较短，造价较低，管道在砼中埋得较深，可以考虑钢称与砼联合受力。另外斜管走向和坝体的一组主应力接近平行，可以减轻孔口应力集中，减少配筋.5.1.1钢管直径进水口高程应在水电站运行中可能出现的最低水位以下，并保持一定的淹没水深，这样可以避免产生负压和串通吸气漏斗形成漩涡水轮机最大引用流量Q=102.85m3/s，单元供水。由经

53、济计算公式得，管道直径=4.81m。；5.1.2临界淹没深度进水口面积只有管道面积的倍，为27.2636.3。取进水口宽为4.81m，高为6.5m面积A1=31.27m2，形状为矩形，断面水流流速=3.28m/s淹没水深的计算:式中：d闸门孔口高度V闸门断面的水流速度Scr闸门门顶低于最低水位的临界淹没深度（m），考虑风浪影响时，计算中采用的最低水位比静水位约低半个浪高；C经验系数，C=0.55-0.7，对称进水口时取小值，侧向进水时取大值。所以闸门门顶临界淹没深度：（对称进水c取0.55）取整，淹没高程为263-4.6=258.4m，高于折坡点高程235.00m.5.1.3管轴线布置弯管中心

54、曲率半径。斜直段与下游坝坡面平行，埋深为5m，弯管段个分节夹角=90。5.2进水口布置5.2.1进水口流线进水口形状采用椭圆曲线三向收缩矩形。顶面曲线：两侧面曲线：1m半径圆弧。进水口底部高程=263- -闸门高 / 2 b = 263-4.6-6.5-2.5=249.4进水口中心线=249.4+4.81 / 2 = 251.8m5.2.2渐变段及弯管段由矩形原型长度一般取管道直径D的倍，为8.5m ，由圆形到圆形（由进水口直径D=4.81m变为蜗壳345角时的直径）角度为3，则长度为 tag3=（4.81-3.69） /2LL=10.7m 。图51 渐变段变化规律5.3拦污栅拦污栅立面垂直，

55、在平面上为多边形，其总面积由电站的引用流量及过栅流速反算得出。拦污栅栅片宽2.5米，上下节净高度为4米。栅条厚度10mm，宽100mm栅条净距 S0=0.16m ，取150mm。5.4典型钢管身厚度拟定三个断面进行计算，分别为进水口中心线高程米处255.8米；压力钢管中心线高程为228.225米处以及压力钢管末端处高程202.19米。计算公式为：；式中：材料容许应力设计工况，；校核工况， 0为结构重要性系数取为1.1ra钢管内径为2.26米钢材屈服强度，采用Q235钢 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1.0、1.15和1.3表5-1设计洪水位工况管壁

56、厚度截面11截面22截面33截面157.45157.45157.45H36.7462.888.81t5.1710.3516.25表5-2校核洪水位工况管壁厚度截面11截面22截面33截面188188188H37.7463.888.1t4.458.813.6综上，选用设计洪水位工况下的钢管厚度，考虑到锈蚀、磨损厚度及厚度负偏差（取2mm），钢管实际厚度为：表5-3管壁厚度截面11截面22截面33截面计算厚度61117t813195.5 闸门及启闭设备：5.5.1闸门 闸门由事故闸门和检修闸门组成，事故闸门和检修闸门处净过水断面为钢管断面的1.1倍，坝式进水口为了适应坝体的结构要求，进水口长度要缩

57、短，进口段与闸门段常合而为一。坝式进水口一般都做成矩形喇叭口状，水头较高时，喇叭开口较小，以减小闸门尺寸以及孔口对坝体结构的影响；渗透较低时，孔口开口较大，以降低水头损失。5.5.2 启闭设备启闭设备安放在坝顶。5.5.3通气孔：其位于工作闸门后。其作用是管道放空时补气和管道充水时排气。其面积为压力管道面积的5%7%所以 进气孔直径 d=1m，向下游开口。5.5.4充水阀 作用是开启闸门前向引水道充水，以便在静水中启闭闸门，坝式进水口常设旁通管，管的上游通至上游坝面，下游接入事故闸门，旁通管通过坝体廊道，在廊道中设充水阀。5.5.5伸缩节在坝体与厂房间露出坝外的钢管上设置伸缩节。6.3 压力钢

58、管结构设计：6.3.1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55.3米处；压力钢管中心线高程为237米处以及压力钢管末端处高程203.3米。计算公式为： (6-4); (6-5)式中:0为结构重要性系数取为1.1 ra钢管内径为2.8米 设计状况系数，持久状况为1.0，短暂状况为0.9，偶然状况为0.8；d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1.3；f钢材强度设计值，采用Q235钢f215mpa 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1.0、1.15和1.3设计洪水位工况 表6-1截面11截面22截面33截面备注

59、167.06167.06167.06钢管厚度的构造要求：tam in=10mmH34.772.5112.7t5.2210.8616.92校核洪水位工况 表6-2截面11截面22截面33截面备注187.94187.94187.94钢管厚度的构造要求：tam in=10mmH36.774.8115.3t4.879.5314.7选用设计洪水位工况下的钢管厚度，考虑到锈蚀、磨损厚度及厚度负偏差（取2.0mm），钢管实际厚度为：截面11截面22截面33截面计算厚度81117t1013196.3.2 承受内水压力的结构分析：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： (6-6)式中：Pa承受的内水压力； ta钢管厚度； Ea钢材弹模，取为2.06105N/mm2; a泊松钢管比，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: (6-7)式中：Pc混凝土承受的内水压力； Ec混凝土弹模，外包砼标号C30，Ec3.0104N/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如下：（mp） 表6-3 截面工况I-III-IIIII-III正常水位0