水压试验设计方案

刘家峡明联水电站压力钢管

刘家峡明联水电站压力钢管

水压闷头设计

刘家峡明联水电站压力钢管明管段（桩号引0+032.900～引0+214.465m），共计长度181.565 m。其中包括2#镇墩埋管（桩号引0+149.500～引0+161.724m）和3#镇墩埋管（桩号引0+191.527～引0+214.465m），明管实际长度为146.403 m，宜做全长整体水压试验。

压力钢管正常工作情况最高内水压力即钢管水锤。钢管水锤：相应于水库正常蓄水位，由右岸电站与本电站钢管供水的机组突然丢弃全部负荷。

在本试验中，水压试验内水压力值采用1.25倍正常工作情况最高内水压力，正常工作情况最高内水压力即正常蓄水位静水压力+水锤压力。

? 上水压闷头设计

位于取水口蝶阀后，与管节Z9连接，安装桩号引水0+033.750m。 一、设计参数

1、水库正常蓄水位（静水压力线）：1735m

2、上弯段钢管水锤压力：30.7 m（本工程压力钢管现场整体水压试验压力值按上弯段考虑。）

3、正常工作情况下最大内水压力线：1765.7 m

4、与取水口蝶阀连接断面中点高程：1658.755m，标记为M点 5、与进厂蝶阀连接断面中点高程：1622m，标记为N点 6、钢管直径：Φ1800mm

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二、设计计算

（一）正常工作情况下M点内水压力计算。

M点水头：

HM=1765.7-1658.755=106.945m M点压强：

PM=ρgHM=1×103×10×106.945=1.0695×106 Pa 水压闷头所受压力：

F上=（πD02 ×P）/4=（3.14×1.82×1.0695×106）/4=2.72×106N （二）水压闷头设计。

水压闷头设计参考水工钢闸门设计规范，采用普通式梁格，梁格采用等高连接。主梁等距布置，在各主梁之间设置若干横向次梁，将面板划分成较小的区格，以减少面板的厚度。

水压闷头所受水压力传递形式：

横向隔板

水压力 面板 主梁 边梁 联接焊缝

设计形式如下图所示：

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（三）面板设计

根据钢闸门设计规范DL/T5013-95，验算面板厚度及面板与梁隔的连接计算。 1、估算面板厚度

作用在闷头上的水压力强度由上而下逐渐加大，计算时可近似的取面板区格中心的水压强作为该面板区格的均布载荷。区格Ⅳ所收的压力最大，把区格Ⅳ等似成正方形，计算出区格Ⅳ的面板厚度为最大。 面板厚度计算公式：

t= a kp

0.9α[σ]

其中：

a为区格短边；

a / b≤3，取α=1.5（α为弹塑性调整系数）；

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16Mn抗弯容许应力为220N/mm（选用钢板厚度＞16～25mm为第2

组）；

K为支撑长边弯应力系数，区格Ⅳ为四边固定，查的K=0.308； 区格中心压强：

PO=ρgHO=1×103×10×（106.945+0.675）=1.0762×106 Pa； 考虑到水压试验，设计压力为实际压力的1.5倍，P为1.6143×106 Pa计算出面板厚度为t=18.4mm。 选用面板厚度为22mm。 2、面板与梁格的连接计算

面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力： P=0.07tσ

max=0.07×22×198=304.9N/mm

面板与主梁连接焊缝方向单位长度内剪力：

VS 649750×405×22×125

T= = =695.8N/mm

2I0 2×520000000

（V、S和I0数值详见主梁设计） 计算面板与主梁连接的焊缝厚度： hf= P2+T2 /0.7×[τ

ht]

= 304.92+695.82 /0.7×147=7.4mm （[τ

ht]为

16Mn钢焊缝的容许应力，选用第2组147N/mm2）

面板与梁格连接焊缝取hf=10mm。 （四）主梁的设计 1、截面选择

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