坝后式水电站及其发电机机座结构稳定计算的设计计算书.doc

1、目录1重力坝非溢流坝段41.1剖面设计41.1.1坝高的确定41.1.2坝底宽的确定41.1.3实用剖面51.2荷载计算61.2.1设计洪水位下荷载61.2.2校核洪水位下荷载71.3稳定验算91.3.1设计洪水位下91.3.2校核洪水位下91.4应力验算101.4.1设计洪水位下101.4.2校核洪水位下101.5坝内廊道及坝基处理111.5.1坝内廊道111.5.2坝基处理111.5.3 坝体分缝122 重力坝溢流坝段132.1 剖面设计132.1.1 堰顶高程的确定132.1.2 堰面曲线142.1.3 下游反弧段152.2 荷载计算172.2.1 设计洪水位下荷载172.2.2 校核洪

2、水位下荷载182.3 稳定验算192.3.1 设计洪水位下192.3.2 校核洪水位下192.4 应力校核202.4.1 设计洪水诶下202.4.2 校核洪水位下202.5溢流坝消能抗冲刷措施212.5.1挑距212.5.2冲坑212.5.3导墙高度213 机电设备及辅助设备选择223.1 特征水头的计算223.1.1校核洪水位下223.1.2设计洪水位下223.1.3正常蓄水位+一台机组满发223.1.4正常蓄水位+四台机组满发223.1.5设计低水位+一台机组满发233.1.6设计低水位+四台机组满发233.2 水轮机选型比较243.2.1转轮直径D1243.2.2转速n（最优工况）243

3、.2.3效率修正243.2.4工作范围检验253.2.5吸出高度Hs263.3 发电机选型及主要尺寸计算263.3.1主要尺寸估算263.3.2平面尺寸估算273.3.3轴向尺寸273.4 蜗壳及尾水管计算283.4.1金属蜗壳尺寸283.4.2尾水管尺寸293.5调速器与油压装置的选择293.5.1调速器293.5.2油压装置303.6 厂房桥吊设备的选择314 水电站厂房结构计算324.1 主厂房的特征高程324.1.1水轮机安装高程324.1.2尾水管底板高程324.1.3水轮机层地面高程324.1.4定子安装高程324.1.5发电机层地面高程（定子埋入式）324.1.6装配场地面高程3

4、24.1.7吊车轨顶的高程324.1.8厂房顶部高程334.2 水电站主厂房长宽尺寸的确定334.2.1主厂房宽度的确定334.2.2主厂房长度的确定334.3主厂房各层的布置354.3.1发电机层354.3.2水轮机层354.3.3 蜗壳层364.4 水电站副厂房各层高程及平面布置365 水电站引水建筑物375.1进水口高程375.2压力钢管的布置375.3压力钢管的厚度375.4拦污栅及进水口闸门的设计385.5通气孔的面积确定396 专题发电机机座结构稳定计算406.1荷载及组合406.1.1荷载406.1.2组合426.2机墩动力计算426.2.1机墩强迫振动频率426.2.2机墩自振

5、频率426.2.3共振检验与动力系数确定436.2.4振幅检验446.3机墩静力计算456.3.1垂直正应力456.3.2剪应力456.3.3主拉应力466.3.4应力校核471重力坝非溢流坝段1.1剖面设计1.1.1坝高的确定1.1.1.1设计洪水位下计算风速Vf=(1.52)*1.15=1.7252.3 取2m/sHm=289.5-200=89.5m吹程D=1.4km2hl=0.166vf5/4D1/3=0.09mho=cth=0.07mhc=0.7m坝高为289.5+0.09+0.007+0.7=290.297m1.1.1.2校核洪水位下计算风速Vf=1.15m/sHm=291.8-20

6、0=91.8m吹程D=1.4km2hl=0.166vf5/4D1/3=0.04mho=cth=0.0024mhc=0.5m坝高为291.8+0.04+0.0024+0.5=292.35m1.1.1.3坝高坝高取较大者292.35m。1.1.2坝底宽的确定基本剖面是以校核洪水位为高，再确定一个满足应力和稳定条件的最小坝底宽。稳定条件应力条件m=0.75图1-1 非溢流坝基本剖面1.1.3实用剖面坝顶需要有一定的宽度，以满足设备布置、运行、交通及施工的需要，非溢流坝的坝顶宽度一般可取坝高的 810 %，并不小于2m，如作交通要道或有移动式启闭机设施时，应根据实际需要确定，当有较大的冰压力或漂浮物撞

7、击力时，坝顶最小宽度还应满足强度的要求。根据坝顶双线公路交通要求，坝顶B取为10m。坝顶高程292.35m，坝底高程200.00m，折坡点高程235.00m，上游坝坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.75，坝顶宽10.00m，坝底宽74.10m，上游侧5.25m，下游侧68.850m。 图1-2 重力坝非溢流坝实用剖面1.2荷载计算1.2.1设计洪水位下荷载1.自重G11/25.253523.52159.06G292.351023.521702.25G31/258.8578.4723.554261.022. 静水压力上游：Px1/29.8189.5239290.28Py1/29.815.2

8、5（89.5+54.5）3708.18MxPx1/389.51172160.02MyPy（35e）128442.73e（54.52+89.5）/（54.5+89.5）5.25/30.36m下游：Px/1/29.8118.9221755.82 Py/1/29.8114.1918.921316.87 Mx/ Px/1/318.911038.2 My/ Py/（38.851/314.2）44911.23. 扬压力U174.118.929.8113753.34U26.2517.649.811081.55U31.217.6467.859.815870.67U41.26.2552.949.811622.9

9、44. 浪压力过小，忽略不计。表1-1设计洪水位下荷载名称荷载（KN）方向力臂弯矩（kNm）方向自重2159.0633.5572436.4621702.2526.8581620.354261.022.18118289静水压力上游39290.2829.831172160.023708.1834.64128442.73下游1755.826.3111073.371316.8727.5936332.44扬压力15759.65001081.5533.92536691.585870.678.1848041.651.2.2校核洪水位下荷载1. 自重G11/25.253523.52159.06G292.351

10、023.521702.25G31/258.8578.4723.554261.022. 静水压力上游：Px1/29.8191.8241335.6Py1/29.815.25（91.8+56.8）3826.64MxPx1/394.941399152.9MyPy（38.85e）142289.1 e（60.942+94.94）/（60.94+94.94）5.1/32.36m下游：Px/1/29.8121.6822305.46 Py/1/29.8116.2621.681729.1 Mx/ Px/1/318.911038.2 My/ Py/（38.851/314.2）44911.23. 扬压力U174.12

11、1.689.8115759.65U21.26.2517.539.813554.02U31.21/217.5367.859.817000.87U41.21/26.2567.859.811934.654. 浪压力过小，忽略不计。表1-2 校核洪水位下荷载名称荷载（KN）方向力臂弯矩（kNm）方向自重2159.0633.5572436.4621702.2526.8581620.354261.022.18118289静水压力上游41335.629.831172160.023826.6434.64128442.73下游2305.466.3111073.371729.127.5936332.44扬压力15

12、759.65001289.7733.92536691.587000.878.1848041.651934.651.3稳定验算稳定分析的主要目的是验算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度。工程实践和试验研究表明，岩基上的重力坝失稳破坏可能有两种情况：一种是坝体沿抗剪能力不足的薄弱层面产生滑动，另一种是在荷载作用下，上游坝踵以下岩体受拉产生倾斜裂缝以及下游坝趾岩体受压发生压碎区而引起倾倒滑移破坏。为保证重力坝的安全可靠性，在结构设计的标准中，要明确规定出安全储备要求。其表达形式有定值安全系数法和分项系数极限状态法。下面就采取这两种方法验算稳定，定值系数法采用抗剪强度公式和抗剪断公式。1.3.1设

13、计洪水位下1.3.1.1抗剪断公式1.3.1.2抗剪稳定公式1.3.1.3极限状态法 1.3.2校核洪水位下2.3.1.1抗剪断公式2.3.1.2抗剪稳定公式2.3.1.3极限状态法 1.4应力验算采用分项系数极限状态法进行坝体强度验算1.4.1设计洪水位下1.4.1.1坝趾抗压强度承载能力极限状态作用效应函数=1495.63kPa 极限状态抗力函数 满足要求1.4.1.2坝踵抗拉强度验算 满足要求1.4.2校核洪水位下1.4.2.1坝趾抗压强度承载能力极限状态作用效应函数=1858.43kPa 极限状态抗力函数 满足要求1.4.2.2坝踵抗拉强度验算 满足要求1.5坝内廊道及坝基处理1.5.1坝内廊道灌浆廊道距坝底4.5m，