水电站压力钢管结构计算书

钢管管壁厚度t初估计算表式中：

钢管管壁钢材屈服点…………………………………… σs =325.000N/mm2 末跨跨中截⾯管道中⼼内⽔压⼒………………………… H=500mm3 初估管壁厚度t

（1）根据末跨的主要荷载（内⽔压⼒）并考虑将钢材的允许应⼒降低15%，按锅炉公式初估管壁厚度t： 计算公式：伸缩节⽌⽔填料与钢管的摩擦系数…………………… µ1=0.3 ⽀座对管壁的摩擦系数…………………………………… f=0.5 焊缝系数…………………………………………………… φ=0.95

加径环间距………………………………………………… l=2000mm 伸缩节与上镇墩的距离……………………………………L2=2000mm 伸缩节⽌⽔盘根沿管轴向长度……………………………b 1=300mm 钢管轴线倾

⾓………………………………………………α=45.000° 镇墩间距……………………………………………………L 1=27600mm⽀墩间距…………………………………………………… L=4500mm 钢材的重度……………………………………………… γs=0.0000785N/mm3 ⽔的重度………………………………………………… γw =0.0000098N/mm3 钢管内

径…………………………………………………… D=800mm 设计引⽤流量………………………………………………Q=3.860m3/s 钢材的弹性模量…………………………………………… E=206000N/mm2 钢材的泊松⽐………………………………………………µ=0.3⽔电站压⼒钢管结构计算书（明管）1 设计依据及参考资料

（1）设计依据：《⽔电站压⼒钢管设计规范》（SL281—2003）

（2）参考资料：《⽔电站建筑物》（王树⼈ 董毓新主编）、《⽔电站》（成都⽔⼒发电学校主编）2 设计基本资料[]s

σσ55.0=()[]σ?γ15.012-?=HDt w7mm

（3）轴向⼒∑A ① 钢管⾃重轴向分⼒A 1计算公式：

计算公式： （每跨管内⽔重） （单位管长管内⽔重）钢管中⽔重分⼒Q w 计算表

（2）垂直管轴⽅向的⼒（法向⼒） ① 钢管⾃重分⼒Q s计算公式： （每跨钢管⾃重）

（单位管长钢管⾃重，考虑刚性环等附件的附加重量约为钢管⾃重的25％）

钢管⾃重分⼒Q s 计算表② 钢管中⽔重分⼒Q w式中：

计算截⾯管道中⼼内⽔压⼒……………………………… H=500mm 则：0.005N/mm24 钢管应⼒分析

4.1 跨中管壁断⾯应⼒分析4.1.1 荷载计算

（1）径向内⽔压⼒P 计算公式： 计算公式：则t应满⾜： t≥ 5.0mm 实际选⽤管壁厚度t=，满⾜要求。

取计算管壁厚度t=8mm

再考虑2mm的锈蚀裕量，管壁结构厚度初定t=7mm

（2）复核管壁结构厚度是否满⾜考虑制造⼯艺、安装、运输等要求，保证必须的刚度的最⼩厚度要求：wH P γ===w H P γ4

800/+≥D t αcos L q Q s s =s s Dt q γπ?=25.1αcos L q Q w w =w w D q γπ225.0=αsin 31L q A s =

温升时⽀座对钢管的摩擦⼒A 7计算表⑤ 轴向⼒的合⼒∑A计算公式：

轴向⼒合⼒∑A计算表 ④ 温升时⽀座对钢管的摩擦⼒A 7计算公式：式中：

计算截⾯以上⽀座的个数………………………………… n=6个③ 温升时套筒式伸缩节⽌⽔填料的摩擦⼒A 6计算公式：

温升时套筒式伸缩节⽌⽔填料的摩擦⼒A 6计算表

伸缩节内套管外径…………………………………………D 1=768mm 伸缩节内套管内径…………………………………………D2=800mm

套筒式伸缩节端部的内⽔压⼒A 5计算表

② 套筒式伸缩节端部的内⽔压⼒A 5 计算公式：式中：

伸缩节端部管道中⼼内⽔压⼒……………………………H′=500mm 钢管⾃重轴向分⼒A 1计算表式中：

伸缩节⾄计算截⾯处的钢管长度…………………………L 3=1500mm()

P D D A '-=222154πw

H P γ'='P b D A '=1116µπ()()∑+==α

αcos cos 7Lf q q n f qL A w s 7651A A A A A +++=∑

计算公式：跨中轴向应⼒σx2计算表

（4）内⽔压⼒P在管壁产⽣的径向应⼒σr

（3）法向⼒在横断⾯上产⽣的轴向应⼒σx2 计算公式： 计算公式： 跨中轴向应⼒σx1计算表

（2）轴向⼒∑A在横断⾯上产⽣的轴向应⼒σx1（以拉⼒为+） 式中：θ为计算点半径与管中⼼铅垂线的夹⾓：θ=0°为管顶点；θ=90°为管⽔平轴线处；θ=180° 为管底处。跨中环向应⼒σθ1计算表

4.1.2 跨中管壁断⾯应⼒计算

（1）径向内⽔压⼒P在管壁中产⽣的环向应⼒σθ1 计算公式： ??-=

θασθcos cos 1Pr 1H rt 2D r =rtAx πσ21∑

=θπσcos 22tr Mx -=αcos )(101

2L q q M w s +=

)cos cos (θαγσr H P w r --=-=

式中：

相应计算⼯况的允许应⼒：［σ］=0.55σs =129.250N/mm2跨中断⾯应⼒条件复核计算成果表4.1.3 跨中管壁断⾯各计算点应⼒条件复核复核公式：

跨中径向应⼒σr 计算表[]

σ?σσσσσσσσσσθθθ≤---++=r x r x r x 2221θθσσ=21x x x σσσ+=