镇墩和支墩在地面压管的什么部位

说明：1.图尺寸均厘米计：2.镇墩、支墩支座适用于管身悬空式结构高度根据实际情况确定镇墩设置转弯处埋深应于0.7米支墩设置间距6～10米埋深应于0.7米；支座安装岩石已打孔内孔深45cm灌入细粒砼捣实；3.减压井c20钢筋砼井壁双层环向筋φ8@25、双层纵筋φ12@20,井盖单层φ12@20钢筋；4.镇墩与镇墩间设置伸缩节伸缩节设置镇墩游与第支墩间；5.钢管用厚5cm聚氨脂保温材料再面附层玻璃丝保护层伸缩节防止管道热涨冷缩变形破坏管道设置定范围内自由伸缩接规范规定UPVC排水管道于4米范围内应设伸缩节道外墙雨水管附设于建筑外墙受热涨冷缩比室内更按规范安装伸缩节尤重要通实际施工伸缩节隔层设立解PVC材料热膨胀系数考虑自使用环境具体操作

在压力钢管上设置进人孔主要原则有：

(1) 压力钢管人孔一般都设置在管段的下游镇墩的上方。

(2) 没有特殊情况时，人孔在钢管断面的位置为水平直径以下45度角处，应设在交通方便的一侧。

(3) 特殊情况下，人孔可以设置在钢管顶部或水平直径45度以上。

金属结构——压力管道知识系列(!)1．压力管道一般采用哪些材料制造？压力管道一般采用钢管、混凝土(预制、现场浇筑)、木制三种材料。2．根据什么条件选择焊接材料？根据焊件钢材性能来决定选用合适的焊接材料，其焊接材料主要是指焊条、焊丝和焊药。3．压力管道对环向焊缝的检查有哪些要求？环向焊缝检查要求是每一道环向焊缝检查数量，不少于该环向焊缝总长的10%。4．压力管道对纵向焊缝检查有哪些要求？对纵向焊缝检查量不少于全部纵向焊缝的25%长度。5．焊接压力钢管必须采用哪种焊接方法？焊接压力钢管必须采用与压力钢管材料相符合的焊条和电弧焊接方法。6．压力钢管基本荷载有哪些？(l)内水压力。(2)在管径变化处及钢管转弯处由水压力所引起的轴向力。(3)压力钢管的金属结构自重，钢管内的水重和镇墩、支墩自重。(4)压力钢管发生轴向位移时，沿支墩及伸缩接头内产生的摩擦阻力，以及水对管壁产生的摩擦力。(5)钢管转弯处由于管内水流引起的离心力。(6)由于温度变化，钢管变形所产生的力。(7)钢管内水压力作用下，直径方向产生变形所引起的轴向力。(8)土壤作用在镇墩或支墩时的主动土压力。(9)中间支墩不均匀沉陷时，所产生的作用力。7．压力管道发生外压力有几种情况？(1)当压力管道内的水放空时，因为通气管(阀)的失灵，使压力管道内发生真空现象，管壁外受大气压力的作用，使压力管道转变为承受外压力作用。(2)埋设于地下的钢管，管内的水放空后管壁外承受地下水或土压力的作用。(3)埋填于混凝土内的部分管段，施工时承受未硬化的混凝土压力。(4)灌浆压力。8．压力钢管振动现象有哪几种？(1)压力钢管发生振动时，只出现在某些管段，并不是全长范围都发生。(2)管段的振动型式，基本上是管壁出现径向往复变形，其变形方式与钢管承受外压失稳破坏时出现皱曲的波浪形相似。整个圆周可能有两个以上波浪形或者的波浪形变形。(3)压力钢管振动很少出现管轴线方向以连续梁形式的振动，即以跨中烧度频率为振幅的往复变形。9．对发生振动压力钢管采取哪些有效措施消除振动？(1)加装刚性环紧箍于管壁外，以改善原来管壁的椭圆度。(2)加装刚性坏后，即改变了钢管的原来自然振动频率，使它与管内水流的压力波频率错开，不形成共振，从而消除振动。10．按型立场用于主承钢管，钢管直径范围是多少？鞍型支墩一般用于管道直径小于1m的压力管道。11．在压力钢管上设置进人孔主要有哪几个原则？(1)压力钢管人孔一般都设置在管段的下游镇墩的上方。(2)没有特殊情况时，入扎在钢管断面的位置为水平直径以下45度角处，应设在交通方便的一侧。(3)特殊情况下，人孔可以设置在钢管顶部或水平直径45度以上。12．伸缩节在压力管道中起什么作用？(1)钢管能够沿着管轴线方向自由伸长或缩短。(2)钢管产生轴向位移时，伸缩节处的摩擦阻力很小。(3)伸缩节不但对轴向位移起到伸缩作用，还能适应管段产生的横向位移。13．套管式伸缩节由哪几部分组成？由套筒、插入管、水封填料及填料压紧环组成。14．压力钢管在什么情况下采用封头？(1)水电站的装机需要分期施工，对已安装好的钢管在进口或者末端需要使用封头封堵。(2)钢管在安装过程中需要做水压试验时，用封头来封堵试验段的钢管，以便进行水压试验。(3)为远期工程或其他设施从钢管预留出分支管。15．压力钢管为什么没有进气及排气阀(孔)？压力钢管在放空管内的水时，需要外充入空气以避免管内发生真空，所以要设有进气阀(孔)。压力钢管冲水时，需要排出管内空气，在压力钢管高点设有排气阀(孔)。16．焊接件厚度小于6mm，焊接接头有哪些技术要求？(1)厚度大于2mm时，为了保证焊透，接头处应留1～2mm的间隙。(2)厚度小于4mm时，只在一面施焊。(3)厚度为5～6mm时，应在两面施焊。17．焊接V形坡国对接接头一般适应钢板厚度范围？焊接V形坡口对接接头适应在6～30mm。18．压力钢管一、H类焊缝内部质量检查选用什么设备？检查技术要求是什么？一、二类压力钢管应选用超声波或射线等仪器设备进行检查。检查技术要求有：(l)超声波探伤的检查长度占焊缝全长：一类焊缝不小于50%；Th类焊缝不少于30%。(2)射线透照的检查长度占焊缝全长：一类焊缝不少于20%；二类焊缝不少于10%。(3)明管(指暴露于大气中的钢管)如不作水压试验，则其焊缝无损伤的检查长度：纵缝为100%；环缝不少于50%。19．压力钢管最小转弯半径一般选用多少为宜？为什么？压力管道转弯半径一般以管道直径的3倍为宜。转弯半径大，虽然水力损失小，但是施工工程量大，投资增加。转弯半径小，虽然投资小，但是水力损失大。

第八章 水电站压力管道要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和步骤。第一节 压力管道的功用和类型一、功用及特点(一) 功用压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。(二)特点(1) 坡度陡(2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力)(3) 靠近厂房。严重威胁厂房的安全。压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) NgH当Ng相同时，H愈大，HD愈大。目前最大达5000m2。目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。二、分类

按布置方式分 按材料分

明管：暴露在空气中(无压引水式电站) 钢管(大中型水电站)钢筋混凝土管(小型电站)

地下埋管（隧洞埋管)：埋入岩体。(有压引水电站) 不衬砌、锚喷或混凝土衬砌、钢衬混凝土衬砌，聚酯材料管

混凝土坝身埋管：依附于坝身(混凝土重力坝及重力拱坝)，包括：坝内管道、 坝上游面管、坝下游面管 钢筋混凝土结构、钢衬钢筋混凝土结构

第二节 压力管道的线路选择及尺寸拟定一、供水方式1．单元供水：一管一机。不设下阀门。优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管缺点：造价高适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管； (2) 混凝土坝内管道和明管道2．联合供水：一根主管，向多台机组供水。设下阀门。优点：造价低缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差适用：、(1) 机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管3． 分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。设下阀门。

适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。地下埋管和明管单元供水 联合供水分组供水二、明管布置管道与主厂房的关系：1．正向引近：低水头电站。水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通方便。钢管发生事故时直接危机厂房安全。2．纵向引近：高、中水头电站。避免水流直冲厂房。3．斜向引近：分组供水和联合供水。(a)、(b) 正向引进 (c)、(d) 纵向引进(e) 斜向引进压力水管引进厂房的方式三、线路选择压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)和水电站厂房布置统一考虑。1．路线尽可能短、直。（经济、水头损失小、水击压力小）一般设在陡峻的山脊上。2．地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区。3．尽量减小上下起伏，避免出现负压；转弯半径R≯3D。四、压力管道直径的选择压力管道经济直径确定是压力管道的主要设计内容之一。1．动能经济比较法：基本原理与渠道相同（压力管道要考虑流速、水击压力的影响），拟定几个直径，进行动能经济计算，比较确定最优经济直径。2．经验公式法：简化条件推导公式。精度较低，初步设计时采用Qmax——压力管道设计流量，H—设计水头3．经济流速法：压力管道的经济流速一般为4~6m/s，最大不超过7m/s，De= Qmax/Ve注：确定压力钢管直径的公式有很多。经验公式法或经济流速方法的设计结果可作为参考。第三节 明钢管的敷设方式及附件一、明钢管的敷设方式和支承方式明钢管一般敷设在一系列支墩上，离地面不小于60cm（便于维护和检修）。水管受力明确，在自重和水重作用下，水管在支墩上相当于一个多跨连续梁；每隔120~150m或在钢管轴线转弯处(包括平面转弯和立面转弯)设置镇墩，将水管完全固定，相当于梁的固定端。

明钢管的敷设连续式布置：管身在两镇墩间连续，不设伸缩节。温度应力大，一般较少采用。分段式：两镇墩间设伸缩节（上镇墩的下游侧）。温度应力小。(一) 镇墩1．功用：固定钢管，承受因水管改变方向而产生的轴向不平衡力。水管在此处不产生任何方向的位移。2．布置：水管转弯处，直线段不超过150m。 3．类型：一般由混凝土浇制，靠自重维持稳定。(1) 封闭式：应用广泛。结构简单，节约钢村，固定效果好。(2) 开敞式：采用较少。易于检修，但受力不均匀。封闭式镇墩 开敞式镇墩（二) 支墩1．功用：承受水重和管重的法向分力。相当于连续梁的滚动支承，允许水管在轴向自由移动（温度变化时）。2．布置：间距6~12m，D特别大时，L取3m。支墩间距小→M、Q(弯矩和剪力)小→支墩造价高。3．类型：(1) 滑动式：支承环式、鞍式鞍式：包角：90～120，结构简单，造价低，摩擦力大，支承部位受力不均匀，D<1m。支承环式：在支墩处管身四周加刚性支承环。摩擦力小，支承部位受力较均匀，D<2m(2) 滚动式：在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，f小，D>2m。(3) 摆动式：在支承环与墩座之间设一摆动短柱。f很小，D>2m滑动支墩滚动支墩摆动支墩二、阀门及附件(一) 闸门及阀门1．快速平板闸门（事故门）——压力管道进口（前池、调压室、水库)。作用：在压力管道发生事故或检修时用以切断水流。2．快速阀门（事故阀或下阀门）——水轮机进口前(联合供水或分组供水)，作用：为避免一台机组检修影响其他机组的正常运行，或在调速器、导水叶发生故障时，为紧急切断水流，防止机组产生飞逸。类型：平板阀、蝴蝶阀、球阀(1) 平板阀：框架+板面构成。阀体在门槽中的滑动方式与一般的平板闸门相似。平板阀一般用电动或液压操作。这种阀门止水严密，运行可靠，但需要很大的启闭力，动作缓慢，易产生汽蚀，常用于直径较小的水管。

(2) 蝶阀：由阀壳+阀体组成。阀壳为一短圆筒，阀体形似圆盘，在阀壳内绕水平或垂直轴旋转。阀门关闭时，阀体平面与水流方向垂直；开启时，阀体平面与水流方向一致。蝶阀关 蝶阀开优点：启闭力小，操作方便迅速，体积小，重量轻，造价较低；缺点：在开启状态时由于阀门板对水流的扰动，造成附加水头损失和阀门内汽蚀现象；在关闭状态时，止水不严密，不能部分开启。适用：大直径、水头不很高的情况。目前蝴蝶阀应用最广，最大直径可达8m以上，最大水头达200m。蝴蝶阀要求在动水中关闭，静水中开启。 (3) 球阀：球形外壳+可旋转的圆筒形阀体+附件。阀体圆筒的轴线与水管轴线一致时，阀门处于开启状态，若将阀体旋转90o，使圆筒一侧的球面封板挡住水流通路，则阀门处于关闭状态。优点：在开启状态时实际上没有水头损失，止水严密，结构上能承受高压；缺点：是尺寸和重量大，造价高。适用：高水头电站的水轮机前阀门。球阀是在动水中关闭，在静水中开启。球阀关球阀开(二) 附件(1) 伸缩节作用：消除温度应力，且适应少量的不均匀沉陷位置：常在上镇墩的下游侧 (2) 通气阀作用：当阀门紧急关闭时，向管内充气，以消除管中负压；水管充水时，排出管中空气位置：阀门之后(3) 进人孔作用：检修钢管；位置：钢管上方；直径：50cm左右。(4) 旁通阀及排水设备旁通阀：设在水轮机进水阀门处；作用：阀门前后平压后开启，以减小启闭力。排水管：水管的最低点应设置；作用：在检修水管时用于排出管中的积水和渗漏水。

第四节 作用在明钢管上的力一、力和荷载种类(一) 力1．内水压力：(1) 正常蓄水位的静水压力；(2) 正常工作情况最高压力(正常蓄水位,丢弃全负荷)；(3) 特殊工作情况最高压力(最高发电水位,丢弃全负荷)；(4) 水压试验内水压力；2．钢管结构自重；3．钢管内的满水重；4．钢管充水，放水过程中，管内部分水重；5．由温度变化引起的力，对分段敷设的明钢管，即伸缩节和支墩的摩擦力；6．管道直径变化处，转弯处及作用在闷头，闸阀，伸缩节上的水压力；7．镇墩、支墩不均匀沉陷引起的力；8．风荷载；9．雪荷载；10．施工荷载；11．地震荷载；12．管道放空时通气设备造成的气压差；要注意荷载的作用方向及作用的时间，在某些情况下有的荷载不可能出现。(二) 荷载种类按力的作用方向可以将上述作用力归纳为轴向力、径向力和法向力。1．轴向力：水重+管重的轴向分力，摩擦力，管径变化处、转弯处、闷头、阀门、伸缩节上的水压力。2．径向力：内水压力3．法向力：水重+管重的法向分力第五节 明钢管的结构分析一、钢管管壁厚度估算在进行钢管应力分析时，需要先设定管壁厚度。由于内水压力在管壁上产生的环向应力是其主要应力。因此用锅炉公式来初拟管壁厚度，以钢材的允许应力[σ]代替σ θ，根据规范要求，焊缝系数φ一般取为0.9~0.95，允许应力取钢管材料允许应力的75% ~85%。考虑钢管运行期间的锈蚀、磨损及钢板厚度误差，δ实际=δ+2mm（锈蚀厚度）；在实际工程中，考虑到制造、运输、安装等条件，必须保持一定的刚度，因而需要限制管壁的最小厚度δmin。δmin一般取为D/800+4(mm)，且不宜小于6 mm二、管身的应力分析钢管支承在一系列支墩的直线管段在法向力的作用下，相当于一根连续梁。支墩处设有支承环，由于抗外压需要，支承环之间有时还加有刚性环(加劲环)。一般情况下，最后一跨的应力最大。根据受力特点常选四个断面进行应力分析。

(1) 跨中断面1－1:只有弯距作用，且弯距最大,无局部应力——受力最简单；(2) 支承环旁管壁膜应力区边缘，断面2－2：弯距和剪力共同作用，均按最大值计算，无局部应力——受力比较简单；(3) 加劲环及其旁管壁，断面3－3：由于加劲环的约束，存在局部应力；(4) 支承环及其旁管壁，断面4－4：应力最复杂，存在弯距和剪力(支承反力)的作用，有局部应力．分析方法：结构力学法。坐标：轴向x、径向r、环向θ(一) 跨中段面(1)-(1)的管壁应力跨中段面属于膜应力区，其特点是弯矩最大，剪力为零。1．径向应力管壁内表面: ， “-”表示压应力。管壁外表面： 由于径向应力的数值比较小，所以应力计算中可以忽略。2．切向(环向)应力设压力水管中心处的水头为H，而水管轴线与水平面的夹角为α，则在管壁中任意一点(该点半径与管顶半径的夹角为θ)的水头为。推导出管壁中的切向拉力T和切向应力为：管壁上内水压力的分布管壁微圆弧的受力平衡式中 P —— 内水压强；δ —— 管壁计算厚度；H —— 计算水头；α —— 管轴线倾角；θ —— 管壁中任意一点半径与管顶半径的夹角；r —— 水管半径。 3．轴向应力轴向应力=法向力引起的轴向弯曲应力+轴向作用力引起的轴向应力(1) 法向力作用引起的管壁轴向应力将水重和管重的法向分力视为均布荷载，则钢管的受力与多跨连续梁类似，其变形以弯曲为主，并在管壁上产生弯曲正应力与剪应力。在相邻两镇墩之间的压力钢管放置于支墩之上，支墩相当于连续梁的中间辊轴支座，最下端的镇墩相当于固定端，上端伸缩节处可近似认为是自由端。法向力引起的弯矩和剪力

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水电站压力管道

第八章 水电站压力管道

要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和步骤。

第一节 压力管道的功用和类型

一、功用及特点

(一) 功用

压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。

(二)特点

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(1) 坡度陡

(2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力)

(3) 靠近厂房。严重威胁厂房的安全。

压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。

当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) NgH

当Ng相同时，H愈大，HD愈大。目前最大达5000m2。

目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。

中文词条名：止推墩、固定墩英文词条名：thrust blocds、anchor阻止压力管道上由内压或温度作用等产生的轴向力引起的管道在水平向和垂直向移动的设施。一般用混凝土浅筑，俗称管道支墩。止推墩：用于弯头、三通异径管、盲板等节点，防止管道移位。支墩：用于消防栓、水表、阀门、止回阀等节点，起支撑作用，防止这些管道附件因自身的重量而引起下沉。镇墩：使用水泥混凝土把整个管道包裹起来固定作用，多用于不能回填土的地方。如隧道内。防滑墩：用于坡度较大的区域，一般坡度大于1：6时应该做防滑墩，防止管道下滑。防滑墩间距表：管道坡度 管材根数≥1：6 每4根管材≥1：5 每3根管材