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校核水击压力1.3倍

水电站压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算

1设计依据和参考资料

（1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（SL281—2003）

2设计输入数据

镇墩下游段钢管倾角…………………α2＝

压力钢管设计引用流量…………………Q＝

压力钢管内径…………D0＝

压力钢管壁厚……………t＝

压力钢管满负荷时管内流速…………v0＝

钢材重度………………γs＝

水的重度………………γw＝

镇墩上游段钢管倾角…………………α1＝

镇墩上游伸缩节至镇墩距离…………L1＝

镇墩下游伸缩节至镇墩距离…………L2＝

镇墩上游伸缩节中心的计算水头……H1＝

镇墩下游伸缩节中心的计算水头……H2＝

镇墩上游端钢管中心的计算水头……H3＝

镇墩下游端钢管中心的计算水头……H4＝

镇墩上游段钢管支座的个数……………n＝

镇墩上游段钢管支座的间距……………l＝

套管式伸缩节套管外径………………D1＝

套管式伸缩节止水填料与钢管摩擦系数……………μ1＝

支座与钢管管壁的摩擦系数……………f＝

3荷载计算

根据规范A.1.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管

轴方向作用力；

其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A1；⑵关闭的阀门及闷头上的力A2（本工程无该项作用力）；

⑶弯管上的内水压力A3；⑷渐缩管的内水压力A4（本工程无该项作用力）；⑸弯管中水的离心力的分力A8；

(6)温度变化时支座对钢管的摩擦力A7；

其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Qs；⑵钢管水重分力Qw；

3.1单位管长钢管自重qs和单位管长管内水重qw计算

计算公式：

（单位管长管内水重）

单位管长钢管自重qs和单位管长管内水重qw计算表

D0

t

γs

γw

qs

qw

3.2镇墩上段钢管对镇墩作用力计算

镇墩上段钢管对镇墩作用力计算表

序号

作用力方向

作用力名称

计算公式

上段钢管对镇墩作用力

温升

温降

管轴方向

钢管自重分力

弯管上的内水压力

弯管中水的离心力的轴向分力

温度变化时支座对钢管的摩擦力

镇墩上游管轴方向合力∑A1

垂直管轴方向

钢管中水重分力

3.3镇墩下段钢管对镇墩作用力计算

镇墩下段钢管对镇墩作用力计算表

镇墩下游管轴方向合力∑A1

镇墩上游垂直管轴方向合力∑Q

（管轴向作用力符号：+为钢管下行方向；-为钢管上行方向）

钢管对镇墩总的水平推力∑X、总的垂直力∑Y计算

工况

∑A1

∑A2

∑Q1

∑Q2

α1

α2

∑X

∑Y

4镇墩抗滑稳定计算

计算公式：

镇墩重量的计算：

面积

宽度

体积

镇墩

钢管占用体积

镇墩重量

式中：

镇墩基底摩擦系数………………f=

镇墩重量…………G=

工况

∑X

∑Y

G

f

K

温升

温降

（如果∑X为-，说明水平推力指向上游，镇墩不会向下游滑动）

5镇墩地基应力计算

h1

弯矩以顺时针为+

σ1(kN/m2)

σ2(kN/m2)

地基应力

温度变化时支座对钢管的摩擦力（下游伸缩节之间无支座，为0）

伸缩节端部的内水压力

套管式伸缩节套管内径………………D2＝

镇墩上游平面投影角………ψ1=

镇墩下游平面投影角……………………ψ2=

转弯段实际转角……………………θ

转弯段转弯半径……………………R

镇墩材料容重…………γd

3.4钢管对镇墩总的水平推力∑X及∑Y、总的垂直力∑Z计算

ψ1

ψ2

∑Z

对底面y0轴的力矩

对底面x0轴的力矩

计算公式

lx0，ly0

地基应力到x0，y0轴的距离

Jx0，Jy0

基础底面对X0，y0轴的惯性矩

S

镇墩