沙溪口水电站设计及发电机层楼板设计计算书.doc

1、目录第一章枢纽布置3第二章重力坝挡水坝段设计421剖面设计4211坝顶高程5212坝顶宽度6213廊道的布置6214剖面形态622坝体稳定分析和应力校核7221设计蓄水位时（一台机组满发）7222设计洪水位时1022校核洪水位时13第三章重力坝溢流坝段设计1531溢流坝段空口尺寸拟定1532溢流坝段剖面设计16321堰顶高程16322堰面曲线17323上游曲线17324反弧段半径的确定1733坝体稳定分析和应力校核17331设计蓄水位时（一台机组满发）18332设计洪水位时20333校核洪水位时23第四章 消能建筑物设计2641戽角2642反弧半径2643戽底高程和戽池长度2744戽坎高度27

2、45尾坎27第五章 水电站建筑物设计2751 特征水头的选择2752 水电站水轮机组的选型305ZZ460水轮机方案的主要参数选择31ZZ560水轮机方案的主要参数选择33HL310型水轮机方案的主要参数选择3753 蜗壳和尾水管的计算4154 发电机的选择与尺寸估算43541 水轮机发电机主要尺寸估算43542 发电机外形平面尺寸估算44543发电机外形轴向尺寸计算45544 发电机重量估算45545 水轮机重量估算46546 变压器选择及布置4655 调速器与油压装置的选择46551 调速功计算47552 接力器的选择47553 调速器的选择48554 油压装置4956 厂房起吊设备的选择

3、4957 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定50571 水轮机组安装高程50572 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程51573 水轮机层地面高程51574发电机楼板高程和安装场高程51575 吊车梁轨顶高程52576 屋顶面高程52577 厂房总高52578 主厂房平面尺寸的设计5258 水电站副厂房布置53581 位置的确定53582 高程及平面尺寸的确定53592 拦污系统设计5459 水电站厂房的稳定计算56591 正常水位运行工况56591 校核洪水运行工况58592 机组大修工况59第六章 专题发电机层楼板结构设计及计算6161 设计资料6162 设计依据61641梁格布置62642 各

4、构件截面尺寸初估6364 板的计算64641 荷载计算64642 S1区楼板计算65643 S3区楼板计算68644 S4区楼板计算70645 S6区楼板计算71646 双向板另一方向计算73647 S2、S5、S7区楼板配筋7465 非框架梁的计算74651 L1梁计算74652 L4梁计算77653 L5梁计算79654 L8次梁计算82655 其余非框架梁配筋84656 非框架梁裂缝宽度验算84657 非框架梁挠度验算8566 框架梁的计算86661 KL1梁计算86662KL2梁计算91664 KL6次梁计算96665 其余框架梁配筋98666 框架梁裂缝宽度验算98667 框架梁挠度

5、验算9968 构造配筋设计100681分布钢筋100682箍筋100683腰筋及拉筋101684钢筋支座锚固长度101685分离式配筋101686板与主梁及风罩间附加钢筋101687小次梁配筋102688主次梁间附加钢筋102第一章枢纽布置由沙溪口的水文地质资料可知，坝址位置设计洪水位88.00m ，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水位关系曲线查得 80.00m ,水头为 8.00m 。校核洪水位 88.50m ,同理可查得下游水位 81.00m ，水头为 7.50m ，汛期限制水位85.50 m ，设计低水位82.00m。本电站水头不高，水深较小，水头在20m左右，水深不足40m，初步设

6、计选择采用河床式厂房发电；洪水期下泄流量较大，河床较宽，可以选择溢流坝表孔泄洪；两岸山体不高，地质状况一般，选择重力坝挡水；考虑通航过木过竹需要，设置较高通航能力的船闸。考虑河床式水电站枢纽布置特点，为保证洪水季节泄水安全迅速，保证水流流态平稳，防止产生回流，初步将泄水建筑物即溢流坝布置在河床中间。经综合分析，确定了().左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房布置方案，和().左岸厂房河床中部溢流坝右岸船闸布置方案进行比选。().左岸船闸中部溢流坝右岸厂房布置方案考虑主河槽位于左河床靠近左岸3050m之间，开挖至弱风化岩层需至48.00m高程左右，初步设计布置船闸易于通航需求；沿坝轴线自此至右岸500

7、600m之间，开挖至弱风化岩层需至57.00m高程左右，初步设计选择布置溢流坝和河床式厂房，考虑溢流坝洪水期泄洪不对电厂发电造成影响，其间用重力挡水坝衔接；考虑河流右岸交通便利，山坡较缓，易于出线进厂布置，而将河床式厂房置于右岸，且右岸现有铁路线沿河岸通过坝址，将厂房布置在右岸有利于利用铁路在工程施工时建筑材料的转运及机电设备安装时机电设备的运输。枢纽布置沿坝轴线从左岸至右岸的水工建筑物依次为：重力挡水坝、船闸、溢流坝、重力挡水坝、河床式厂房，开关站初步布置于河道右岸装配厂下游。().左岸厂房中部溢流坝右岸船闸布置方案由于厂房布置在左岸原主河槽处，厂房施工时需开挖土石方较第一种方案小，相对节省

8、工程投资。但由于开关站布置在河岸处，需要大量块石护岸，所以厂房施工开挖所产生的石料可用于开关站地基铺填，因此，在开挖问题上两种方案实际工程费用相差不大。综上，初步设计采用().方案，即左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房方案，并采用重力坝挡水，溢流坝泄洪，消力戽消能。本工程按水利水电枢纽工程等级划分设计标准，确定工程等别为二等，主要建筑物级别二级，次要建筑物级别三级，临时建筑物级别为四级。第二章重力坝挡水坝段设计基本设计参数：a).水位。上游设计洪水位：88.00m； 校核洪水位：88.50m；正常蓄水位（汛期限制水位）85.50m；下游设计洪水位：80.00m；下游校核洪水位：81.00m；正常蓄

9、水位（一台机组发电）：64.87m。b).坝底高程。坝底高程取未风化岩石边界开挖线57.00m。c).材料重度。混凝土重度可由水工建筑物荷载设计规范取大体积混凝土结构=24.0 KN/ , 水的重度取=9.81 KN/。d).岩石抗剪强度。由沙溪口水电站基本情况简要说明中表7得岩石抗剪强度指标建议值知，云母长英片岩与混凝土边界摩擦系数f=0.5，粘聚力c=0.6kg/c，K=3.0，K=1.0521剖面设计211坝顶高程坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高。即：坝顶高程=静水位+h式中：h=hl%+hz+hc 式中：hl%累积频率为1%的波浪高度，m；hz波浪中心线高出静水位的高度

10、，可用hz =计算，m；hc取决于坝的级别和计算情况的安全超高，m；波浪要素hl%由官厅水库公式计算，得 式中：hm波浪高，当=20250时，为累计频率5%的波高；当=2501000时，为累计频率10%的波高； V0计算风速，m/s； D风区长度，即吹程，m；a).设计蓄水位情况：计算风速v0取为30m/s；设计洪水位下吹程D为2. 00km；得hm=mLm=hm/Hm=1.467/(88.0-64)=0.069 由荷载设计规范查表得hp5%/ hm=1.90, hp1%/ hm=2.32，所以hp1%=2.32/1.90hp5%=2.32/1.90hm=1.79mhz= hc=0.5m则h=

11、h1%+hz+hc=1.79+0.708+0.5=2.998m坝顶高程=正常蓄水位+h=85.5+2.998=88.5mb).校核洪水情况：计算风速v0取为15m/s；校核洪水位下吹程D为2. 00km；得hm=mLm=Hm/Hm=0.617/(88.5-64)=0.029 由荷载设计规范查表得hp5%/ hm=1.92, hp1%/ hm=2.89 所以hp1%=2.89/1.92hp5%=2.89/1.92hm=0.93mhz= hc=0.4m则h=h1%+hz+hc=0.93+0.383+0.4=1.713m坝顶高程=正常蓄水位+h=88.5+1.713=90.21m坝顶桥梁采用装配式钢

12、筋混凝土结构，桥下会有过流，为使工作桥与水流保持一定距离。并考虑其他因素，取重力坝坝顶高程取91.50m212坝顶宽度非溢流坝的坝顶宽度一般可取为坝高的8%10%（即2.723.4），且不小于3m。由本水利枢纽非溢流坝坝高=91.5-57=34.5m可初步取坝顶宽度为4m，为了满足设备布置和双线交通的要求，最终选定坝顶宽度为10m。213廊道的布置坝体内灌浆廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于0.050.10倍水头，且不小于45m，取4m，宽度2.53m，取2.5m。高度34m，取3m。坝体纵向排水检查廊道考虑坝高较小，只设基础排水廊道，高取2m，宽取1.5m。灌浆廊道距离基岩面距离不宜小于1.

13、5倍底宽，即1.52.5=3.75m，取4m。214剖面形态因本水利枢纽坝址摩擦系数较小，所以不能按常规坝体设计。按应力条件确定坝底最小底宽上游 =0.125，则， 其中，河床底高程，H=91.5-57=34.5m按稳定条件确定坝底最小底宽，其中，K=1.05，f=0.5,其余同上。取坝底宽度32m。取上游折坡点为77m，下游折坡点为79.5m高程处。 上游坡n=0.2，下游坡m=0.8图2-1 挡水坝段剖面图22坝体稳定分析和应力校核221设计蓄水位时（一台机组满发）2211荷载计算自重W=240.5420+241034.5+241/21822.5+241/21822.5=14100kN/m M=96013.3+82807-48604=51288kN/mm,逆时针上下游水压力上游水压力PX1=1/2(85.5-57)29.81=3984.1kNPY1=9.81(8.5+28.5)4/2=725.9kN/m 下游水压力PX2=1/2(64.87-57)29.81=303.8kN/m PY2=9.81(64.87-5