水电站的压力管道分岔管
水电站压力钢管岔管制作安装施工技术方案
****水电站岔管制作技术方案批准：审核：编制：第一章岔管制作 (1)1.1岔管情况概述 (1)1.2原材料的采购及验收 (1)1.2.1 钢板 (1)1.2.2 焊接材料 (2)1.2.3 涂装材料 (2)1.3原材料的存放 (3)1.3.1 钢板的存放 (3)1.3.2 焊材的存放 (3)1.3.3 涂料的存放 (3)1.4 压力钢管制造 (3)2.1 制作前的准备 (3)2.2 压力钢管制造工艺流程 (4)2.3 压力钢管制造工艺方法及主要技术措施 (5)第二章岔管焊接及涂装 (9)2.1 岔管焊接 (9)2.1.1 焊接方法 (9)2.1.2 焊工资质 (10)2.1.3 无损检测人员 (10)2.1.4 焊接工艺评定 (10)2.1.5 生产性施焊 (11)2.1.6 焊缝检查 (13)2.1.7 焊缝缺陷处理 (14)2.2 压力钢管涂装 (14)2.2.1 防腐蚀材料.................................................................. 错误！未定义书签。
2.2.2 施工人员资质 (15)2.2.3 施工设备、检测仪器 (15)2.2.4 涂装技术要求 (15)2.2.5 涂装工艺试验 (15)2.2.6 防腐蚀施工工序 (16)2.2.7 防腐涂装施工工艺要点 (16)2.3质量检查与验收 (20)2.3.1 钢管材料的检查和验收 (20)2.3.2 岔管制造质量的检查和验收 (20)第三章质量安全措施、施工进度计划及资源配置 (21)3.1 质量保证措施 (21)3.1.1 质量目标 (21)3.1.2 岔管制作施工质量控制措施 (21)3.2 安全保证措施 (22)3.2.1 安全方针 (22)3.2.2 安全工作目标 (22)3.2.3 压力钢管安全保证的施工技术措施 (22)3.3 施工进度计划 (24)3.4 主要施工机械设备配置 (25)3.5 人力资源配置 (25)第一章岔管制作1.1岔管概述1.1.1岔管的结构型式及技术参数****水电站引水隧洞采用一洞二机布置型式。
浅谈水电站压力钢管各类型岔管的特点及适用说明
浅谈水电站压力钢管各类型岔管的特点及适用说明摘要：当水电站采用联合供水或分组供水时，即一根管道需要供应两台或更多机组用水时，需要设置岔管，这种岔管位于厂房上游侧。
从设计和运行来说，岔管必须运行安全可靠。
水流平顺，水头损失小，避免涡流和振动。
结构合理简单，受力条件好，不产生过大的应力集中和变形。
制作、运输、安装方便。
经济合理。
关键词：岔管加强梁导流板水头损失岔管是一种由薄壳和刚度较大的加强梁组成的复杂的空间组合结构，其受力状态比较复杂。
又因岔管用以分配水流，通过岔管的水流流向和流态发生较大变化，因此产生较大水头损失，在整个引水系统的水头损失中占很大比例。
因此如何优化岔管受力条件和降低水头损失是岔管设计中的一个重要问题，合理的岔管应具有较好的应力状态和较小的水头损失，因此水电站设计中选择何种型式的岔管显得尤为重要。
在我国水电站建设中，压力管道的岔管按其加强方式的不同可分为贴边岔管、三梁岔管、月牙肋岔管、球形岔管、球形岔管和无梁岔管，现详细说明各种类型岔管的特点：一、贴边岔管，贴边岔管在相贯线的两侧用补强板加固，补强板与管壁焊接，可加于管外，也可同时加于管内和管外。
贴边岔管的特点是补强板的刚度较小，不平衡区的内水压力由补强板和管壁共同承担。
适用于中、低水头的“卜”型地下埋管，特别适用于支、主管之比在0.5以下的情况，此比值大于0.7时不宜采用贴边岔管。
贴边岔管在国内中等压力地下埋管中应用较多，已积累一定得实践经验，可以较好地发挥与围岩共同受力的优点。
适用于中、小型水电站的地下埋管。
二、三梁岔管，三梁岔管是国内外普遍采用的成熟管型，是用三根首尾相接的曲梁作为加固构件的岔管。
支管之间的梁叫U梁，主管与支管之间的梁叫腰梁。
U梁承受较大的不平衡水压力，是梁系中的主要构件，腰梁除了加固管壁外并有协助U梁承受外力的作用。
U梁和腰梁的內缘与管壁焊接。
为了减小U梁的计算跨度，可将其部分嵌入管壳内，嵌入的深度越大，U梁的弯曲应力越小，逐步使U梁过度为手拉构件。
压力钢管支岔管安装施工方案
钢管安装梭罗沟二级水电站工程（合同编号：SLGⅡ-2011-03）压力钢管支岔管安装施工方案葛洲坝集团第一工程有限公司梭罗沟二级水电站施工项目部二〇一三年十一月批准：审查：校核：编制：目录1 工程概况 ........................................................................................................................................ - 1 -2 场地要求 ........................................................................................................................................ - 1 -3 施工准备 ........................................................................................................................................ - 1 -3.1 人员配置.................................................................................................................................. - 1 -3.2 物资材料.................................................................................................................................. - 1 -3.3 机械设备.................................................................................................................................. - 2 -4 安装方案 ........................................................................................................................................ - 2 -5 施工进度及工作台班 ................................................................................................................. - 3 -5.1 施工进度安排......................................................................................................................... - 3 -5.2 工作机械设备台班 ............................................................................................................... - 3 -6 安全技术措施............................................................................................................................... - 3 -6.1 一般安全技术措施 ............................................................................................................... - 3 -6.2 专项安全技术措施 ............................................................................................................... - 4 -梭罗沟二级水电站压力钢管支岔管安装施工方案1 工程概况梭罗沟二级水电站装机3台，最大引用流量12.28m3/s，压力引水道全长7734.284m。
水电站(压力钢管分岔管结构设计专题)计算书(doc 78页)
目录目录 (1)第1章枢纽布置、挡水及泄水建筑物 (3)1.1混凝土非溢流坝 (3)1.1.1 剖面设计 (3)1.1.2 稳定与应力校核 (6)1.2 混凝土溢流坝 (24)1.2.1 溢流坝孔口尺寸的确定 (24)1.2.2 溢流坝堰顶高程的确定 (25)1.2.3 闸门的选择 (26)1.2.4 溢流坝剖面 (27)1.2.5 溢流坝稳定验算 (28)1.2.6 溢流坝的结构布置 (35)1.2.7 消能与防冲 (35)第2章水电站厂房 (37)2.1 水轮机的选择 (37)2.1.1 特征水头的选择 (37)2.1.2 水轮机型号选择 (39)2.1.3 水轮机安装高程 (44)2.2 厂房内部结构 (44)2.2.1 电机外形尺寸估算 (44)2.2.2 发电机重量估算 (46)2.2.3 水轮机蜗壳及尾水管 (46)2.2.4 调速系统，调速设备选择 (48)2.2.5 水轮机阀门及其附件 (49)2.2.6 起重机设备选择 (50)2.3 主厂房尺寸及布置 (50)2.3.1 长度 (50)2.3.2 宽度 (51)2.3.3 厂房各层高程确定 (51)第3章引水建筑物 (54)3.1 细部构造 (54)3.1.1 隧洞洞径 (54)3.1.2 隧洞进口段 (54)3.2 调压室 (56)3.2.1 设置调压室的条件 (56)3.2.2 压力管道设计 (57)3.2.3 计算托马断面 (57)3.2.4 计算最高涌波引水道水头损失 (61)3.2.5 计算最低涌波引水道水头损失 (65)3.2.6 调压室方案比较 (66)第四章岔管专题设计 (72)4.1结构设计 (72)4.1.1 管壁厚度的计算 (72)4.1.2 岔管体形设计 (73)4.1.3 肋板计算 (75)第1章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物1.1混凝土非溢流坝1.1.1剖面设计1.1.1.1基本剖面 1.1.1.1.1坝高的确定（1）按基本组合（正常情况）计算：m H 235.5112123.5m =∇-∇=-=设计底220gD 9.81220042.63v 22.5⨯== 由（1）得5%h 1.057m = 由（2）得m L 10.92m =由《水工建筑物》表2—12 查得5%mh 1.95h = m h 0.542m ∴= 1%mh 2.42h = 1%h 2.420.542 1.31m ∴=⨯= 221%m z m m h 2H 1.312123.5h cth cth 0.49m L L 10.9210.92πππ⨯π⨯∴===大坝级别1级 正常情况c h 0.7m =1%z c h 2h h h 2 1.310.490.7 3.81m ∆=++=⨯++=设坝顶高程=设计洪水位+h ∆设235.5 3.81239.31m =+= (2)按特殊组合（校核情况）计算：m H 238112126m =∇-∇=-=校核底220gD 9.81222597.01v 15⨯== 由（1）得5%h 0.64m = 由（2）得m L 7.30m =由《水工建筑物》表2—12 查得5%mh 1.95h = m h 0.328m ∴= 1%mh 2.42h = 1%h 2.420.3280.79m ∴=⨯= 221%m z m m h 2H 0.792126h cth cth 0.27m L L 7.37.3πππ⨯π⨯∴===大坝级别1级 非正常情况c h 0.5m =1%z c h 2h h h 20.790.270.5 2.35m ∆=++=⨯++=设坝顶高程=校核洪水位+h ∆校238 2.35240.35m =+= 综上：坝顶高程取为240.35 m 。
浅谈三江口水电站岔管及压力钢管的吊装
浅谈三江口水电站岔管及压力钢管的吊装摘要:三江口水电站压力钢管安装，充分考虑作业面狭小的特点，利用合理的施工方案，为工程的顺利进行创造了条件，同时也为工程的投资最小化打下了坚实的基础。
关键词：压力钢管厂房上游墙吊装方案1 基本概况阿墨江三江口水电站位于云南省思茅市墨江哈尼族自治县泗南江乡附近，系阿墨江规划河段三级水电站的第三个梯级电站。
对外有楚江公路贯通，交通条件较好，地理位置优越。
电站坝址距昆明公路里程316km，距玉溪公路里程225km，距墨江县城公路里程为65km，距通关镇公路里程为110km，距思茅公路里程为235km。
拦河坝距阿墨江与泗南江汇口约0.7km；厂房距阿墨江与泗南江汇口约0.5km。
三江口水电站枢纽建筑物主要有拦河坝、泄洪建筑物、引水系统、地面厂房、导流洞等。
泄洪建筑物、引水系统、导流洞均布置在阿墨江左岸；厂房布置于泗南江右岸。
左岸布置岸塔式引水发电系统进水口，引水管道采用一洞三机方式供水；引水隧洞由上平段、斜井段、下平段构成，其中上平段为钢筋混凝土结构，斜井段及下平段为钢衬混凝土结构，压力钢管出洞后分为主岔和次岔，最终分为三个支管段，支管段上部设有上游副厂房，由主变室和GIS开关站、中控楼组成。
根据业主工期要求，副厂房和压力钢管的施工强度都很高。
副厂房与钢管安装同时施工存在很多的交叉作业，施工干扰相当大。
2 施工条件岔管安装部位场地狭小，边坡较陡（1∶0.8），地面高程EL570m，基底高程EL548.5m；高差21.5m，压力钢管由106节组成。
主管管径7.5m，主岔公切球直径8m，次岔管公切球直径6m，支管直径4.2m，岔管段最大一块瓦片重16.2t，由于副厂房正在施工，所剩基坑面积相p方案三:采用门机吊装方案，上游侧轨道同方案二，下游侧可以利用副厂房上游墙，为此可以将上游墙加厚一米，将轨道布设与墙顶。
2.2 洞内运输与吊装斜井段的压力钢管的运输思路：下平段及斜井段铺设钢轨，在上平洞内安设2台卷扬机，将钢管拖入洞内。
水电站压力管道.
正常使用极限状态：钢管结构或构件达到正常使用或耐 久性能的某项规定限值。
第六节 明钢管的管身应力分析
结构设计状况分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种。
三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。
持久状况还应进行正常使用极限状态设计； 短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计； 偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。 承载能力极限状态，是指钢管结构或构件，或达到最大承 载能力、或丧失弹性稳定、或出现不适合于继续承载的变 形； 正常使用极限状态，是钢管结构或构件达到正常使用或耐 久性能的某项规定限值。
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位移。 2. 布置：在水管转弯处，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。
封闭式：应用广泛。结构简单，节约钢村，固定效果
好。
开敞式：采用较少。易于检修，但受力不均匀。
三、镇墩(anchor block)
明钢管首部设事故闸门，并考虑事故排水等
二、压力管道引进厂房的方式
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。
二、压力管道引进厂房的方式
(a)、(b) 正向引进
(2) 滚动式(rolling ring girder support)
在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，摩擦系数f小， 适用于D>2m。
(3) 摆动式(rocking ring girder support)
在支承环与墩座之间设一摆动短柱。摩擦系数f很小，适 用于大直径管道。
水电站压力管道
第八章水电站压力管道第一节压力管道的功用、类型一、功用和特点压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管，一般为有压状态。
其特点是集中了水电站大部分或全部的水头，另外坡度较陡，内水压力大，还承受动水压力的冲击(水锤压力)，且靠近厂房，一旦破坏会严重威胁厂房的安全。
所以压力管道具有特殊的重要性，对其材料、设计方法和加工工艺等都有特殊要求。
压力管道的主要荷载为内水压力，管道的内直径D(m)和其承受的水头H(m)及其乘积HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
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。
HD值最高的常见于抽水蓄能电站，已超过5 000m2。
二、分类压力管道可按照布置型式和所用的材料分类，见表8-1。
其中，明管适用于引水式地面厂房，地下埋管多为引水式地面或地下厂房采用，混凝土坝身管道则只能在混凝土坝式厂房中使用。
由于钢材强度高，防渗性能好，故钢管或钢衬混凝土衬砌管道主要用于中、高水头电站；而钢筋混凝土管适用于中小型电站。
(一) 钢管钢管按其自身的结构又可分为：(1) 无缝钢管。
其直径较小，适用于高水头小流量的情况。
(2) 焊接钢管。
适用于较大直径的情况。
焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接而成，焊缝结构如图8-1所示，一般相邻两节管道的纵缝应错开一定角度，以避免焊缝薄弱点在同一直线上。
(3) 箍管。
当HD>1 000m2时，钢板厚度一般会超过40mm，其加工比较困难，因而在这种情况下常采用箍管。
箍管是在焊接管或无缝钢管外套以无缝的钢环(钢箍，称为加劲环)，从而使管壁和钢箍共同承受内水压力，以减小管壁钢板的厚度。
钢管所使用的钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。
(二) 钢筋混凝土管钢筋混凝土管具有造价低、刚度较大、经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。
《水电站》水电站压力理论管道
《水电站》水电站压力理论管道
管道在坝内的平面布置
《水电站》水电站压力理论管道
• 埋设方式：
➢用软垫层将管道与坝体分开—— 受力明确； ➢管道与坝体结合为整体——混凝土承受部分内水压
。=85.5MPa。
应该尽量改善围岩的质量 ，提高其弹性模量。 途径： 灌浆。
《水电站》水电站压力理论管道
2.初始缝隙。
算例： 与上相同 ，取K0=40MPa ， 当Δ由0
变为1mm时 ，σ 由85.5变为171MPa 。可见
缝隙对应力影响很大 ，但其确定非常困难。
➢ 施工缝隙： 由混凝土的收缩和施工质量不良 造成 ，要进行接触灌浆。
• 优点： 便于布置；减少管道空腔对坝体的 削弱 ，有利于坝体安全；坝体施工不受管 道施工与安装的干扰 ，可以提高坝体施工 的质量 ， 并加快进度和提前发电； 管道可 以随机组的投产先后分期施工 ，有利于合
《水电站》水电站压力理论管道
坝后背管的结构型式
• 坝下游面明钢管 。现场安装工作量小 ，进 度快 ，与坝体施工干扰小 。但当钢管直径 和水头很大时 ，会引起钢管材料和工艺上 的技术困难 。敷设在下游坝面上的明管一 旦失事 ，水流直冲厂房 ，后果严重。
井的开挖 、钢管的安装 、混凝土的回填， 一般都自下而上进行。 2.斜井： 适用于地面和地下厂房 ，采用得最 多 。为了施工出渣方便，倾角大于45 (自 下而上开挖)或不小于35 (自上而下) 。 3.平洞： 作为过渡段使用。
布 》 水 站 力 论 整的岩体中。
二、地下埋管的结构和构造
6水电站压力管道a详解
伸缩节动画
3、 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。 4、 进人孔 作用：检修钢管；位置：钢管上方；直径：50cm左 右，间距100m 。 5、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：应设置在水管的最低点；作用：在检修水 管时用于排出管中的积水和渗漏水。
世 界 上 最 大 的 球 阀
2、伸缩节(expansion joint)
功用：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(为什么？) 伸缩节的型式较多，常见的几种见下页图。
伸缩节的几种形式
(a)套筒式伸缩节
(b)波纹密封套筒式伸缩节
(c)压盖式限拉伸缩节
(d)波纹管伸缩节
4、求合力作用点及偏心距
利用图解法或数解法求G及∑A的合力作用点位置
及偏心距e。应保证e在镇墩底宽的二分点以内。
M B B e (8 ~ 35) Y G 2 6 n
5、抗滑稳定校核 抗滑稳定应符合下式要求：
Kc f
Y G K X
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位移。
2. 布置：在水管转弯处，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。
封闭式：应用广泛。结构简单，节约钢村，固
定效果好。 开敞式：采用较少。易于检修，但受力不均匀。
镇墩的两种形式
c
6、地基承载能力校核
要求地基上均为压应力，且最大值不超过地基的 容许值[R]。可按偏心受压公式计算地基应力。
水电站压力钢管-8 介绍
(1) 滑动式支墩
鞍式(saddle support)：包角： 90~120°，结构简单，造价 低，摩擦力大，支承部位受 力不均匀，适用于D<1m。 支承环式(slidding ring girder support)：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
15MnV、15MnTi。滚轮可采用A3、A4、A5、
16Mn或35、45等优质钢材。
二、钢材性能的要求
(一 ) 压力管道的工作特点与制作程序
工作特点：内水压力大，并经常承受冲击荷载
的作用；低温状态下工作(水温在4℃左右)对
钢材的工作条件不利。
制作过程：
板裁：冷卷、辊压成形；
现场焊接(自动焊、手焊)；
当于一个多跨连续梁.
一、敷设方式
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：
两镇墩之间设置伸缩节 (在上镇墩的下游侧)。
温度应力小。
二、支墩(support)
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L=6~12m，D特别大时，L取3m。L 小→M、Q小→支墩造价高。 3. 类型：滑动式、滚动式、摆动式。
(2) 滚动式(rolling ring girder support)
在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，摩擦系数f小， 适用于D>2m。
(3) 摆动式(rocking ring girder support)
在支承环与墩座之间设一摆动短柱。摩擦系数f很小，适 用于大直径管道。
三、镇墩(anchor block)
水电工程设计论文：某水电站工程压力钢管及钢岔管设计
水电工程设计论文：某水电站工程压力钢管及钢岔管设计【摘要】根据某水电站工程的工程规模和特点、结合主要的设计计算研究压力钢管和钢岔管的布置设计,使其结构布置安全、合理、经济,满足运行要求。
【关键词】某水电站;压力钢管;设计1. 工程概况从调压井后直接压力管道。
压力管道内径4.6m,主管全长804.473m,由上平洞段、上下转弯段、斜井段和下平洞段组成,上下转弯段转弯半径为15m,考虑施工方便,斜井段坡度1:0.8391。
上平洞段长10.0m,断面中心点高程1812.700m;上弯段长度为13.09m,断面中心点高程1812.700m~1807.342m;斜井段长度为277.304m,断面中心点高程1807.342m~1594.915m;下弯段长度为13.015m,断面中心点高程1594.915m~1589.557m;下平洞段长度为451.312m,断面中心点高程1589.557m~1587.300m;明管段长度为39.752m,断面中心点高程1587.300m(水轮机安装高程)。
压力钢管外采用C20素混凝土衬砌,抗冻标号F200,抗渗标号W6,衬砌厚度0.6m。
岔管及支管为明钢管,外包C25钢筋砼。
1#岔管是一分为二的卜型内加强月牙肋岔管,分岔角70°,主锥、支锥各由三节锥管过渡;2#岔管是一分为二的卜型内加强月牙肋岔管,分岔角72°,主锥、支锥各由三节锥管过渡。
岔管的设计内水压力3.25 N/mm 2(包括水击压力)。
与1#岔管相连接的主管内半径2.3 m,1#岔管公切球内半径2.7 m,与1#岔管相连接的支管内径分别为1.7m和1.1m。
与2#岔管相连接的主管内半径1.7 m,2#岔管公切球内半径2.0 m;与2#岔管相连接的支管内半径1.1 m,支管间距15m。
3. 材质选择压力管道主管段管径4.6m,支管管径1.1m,岔管最大直径5.4m,最大内水压325m。
由于钢管的HD 值较大,从结构应力分布、抗外压稳定、制作卷板能力、焊接工艺和经济性等综合比较决定,钢材采用高强钢。
高清图文+水电站的压力管道
的 球
重量大，造价高。
阀
适用：高水头电站。
四、钢管上的闸门、阀门和附件
2、伸缩节 (expansion joint)
功用：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
伸缩节
(a)套筒式伸缩节
(b)波纹密封套筒式伸缩节
(c)压盖式限拉伸缩节
(d)波纹管伸缩节
伸缩节动画
第六节 明钢管的管身应力分析
结构设计状况：持久状况、短暂状况、偶 然状况
三种设计状况均应进行承载能力极限状态 设计。
持久状况还应进行正常使用极限状态设 计，短暂状况可根据需要进行正常使用极 限状态设计。
承载能力极限状态：指钢管结构或构件，
第六节 明钢管的管身应力分析
结构设计状况分为持久状况、短暂状况和偶 然状况三种。
法 向 力 引 起 的 弯 矩 和 剪 力
(一) 跨中段面(1)-(1)的管壁应力 (1) 法向力作用引起的管壁轴向x1 应力
x1
M W
cos
M
r 2
cos
M——水重和管重的法向分力作用下连续梁
的弯矩；
W r2
W——连续梁(空心圆 x环2 )的断面模数， (2) 轴向力引起的轴向应力
在轴向力的合力∑A作用下，管壁中产生
迅速，体积小,重量轻，造 价低。 缺点：开启状态时，阀体对 水流有扰动，水头损失较 大；关闭状态止水不严。 动水中关闭，在静水中开启
四、钢管上的闸门、阀门和附件
(2) 球阀：球形外壳+可旋
转的圆筒形阀体+附件。
世
优点：开启状态时没有水
界
头损失，止水严密，能承
上 最
受高压。
水电站压力管道—钢岔管
9.4.3 钢岔管的结构类型
3. 月牙肋岔管 ➢ 用一个嵌入管体内的月牙形肋板来代
替三梁岔Байду номын сангаас的U梁，并取消腰梁。 ➢ 在三梁岔管基础上发展而来，目前在
我国已基本取代了三梁岔管。 ➢ 适用：大中型电站。
9.4.3 钢岔管的结构类型
4. 球形岔管 ➢ 通过球面体进行分岔，由球壳，圆柱
形主、支管以及补强环和导流板等组 成。 ➢ 在内水压力作用下，球壳应力仅为同 直径管壳环向应力的一半。 ➢ 适用：高水头大中型电站。
，有时需锻造，焊接工艺要求高，造价较高； ➢ 受力条件差，所承受的静动水压力最大，又靠近厂房，其安全
性十分重要。 ➢ 我国已经建成的水电站岔管大多数属于地下岔管。
9.4.1 钢岔管的工作特点及布置
2. 布置原则 ➢ 结构合理，安全可靠，不产生较大的应力集中和变形。为此，各
管节的转角不宜过大，加强构件和管壁的刚度比不宜太悬殊，加 固措施应结构合理。 ➢ 水流平顺，水头损失小，减少涡流和振动。分支管宜采用锥管过 渡，分岔角宜较小，一般为30°～45°。 ➢ 制作、运输、安装方便，经济合理。
9.4.3 钢岔管的结构类型
5. 无梁岔管 ➢ 无梁岔管是在分岔处用多节锥管加强
的岔管。 ➢ 在球形岔管基础上发展起来，用锥管
替代了球形岔管中的补强环，完全取 消了加强构件。 ➢ 目前国内应用较少。
强板加固，补强板与管壁焊固形成一个整 体。 ➢ 补强板刚度较小，不平衡区的水压力由补 强板和管壁共同承担。 ➢ 常用于中、低水头卜型布置的地下埋管。
9.4.3 钢岔管的结构类型
2. 三梁岔管 ➢ 由相贯线上的两根腰梁和一根U梁构
成三梁岔。 ➢ U梁承受较大的不平衡水压力，其受
狄青水电站压力钢管分岔管结构设计专题说明书
目录目录 .......................................................................................................................... 错误！未定义书签。
摘要 .......................................................................................................................... 错误！未定义书签。
ABSTRACT ......................................................................................... 错误！未定义书签。
第1章设计基本资料 .................................................................................. 错误！未定义书签。
1.1 地理位置 .................................................................................................. 错误！未定义书签。
1.2 水文与气象 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
1.2.1 水文条件........................................................................................................ 错误！未定义书签。
第八章(2) 水电站的压力管道
对加劲环：其切向应力 1 由支撑环直接承 受的内水压力 Pa 和管壁对支撑环的剪力 产生，即 Pa 2Q ' 。
'
2Q '
(2Q H P a) H p r 1 (1.56 r a) ' ' 2Fk Fk
支撑反力产生的环向正应力
对支承环，利用结构力学中 的弹性中心法，求出在支承 反力的作用下支承环各断面
r
' 4
3 1 2
0.78 r
轴向正应力（支承环3-3断面）
轴向正应力： x x1 x 2 x3
（1）水重和管重的法向分力产生的轴向正应力
x1
M 4M y cos 2 J D
H P D 1.82 2
（2）局部弯矩产生的轴向正应力
E
由于管壁外增加了加劲环，管道失稳时， 屈曲波数增加。屈曲波数为：
D 0.5 D 0.25 n 1.63( ) ( ) l
（2）加劲环本身外压稳定计算
3EJ K Pcr1 3 RK l
明管管身稳定公式
Pcr 2
s FK
rl
加劲环外压强度条件
两者中取小值。
水电站压力钢管8介绍
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，Ae= Qmax/Ve 水电站压力钢管8介绍
第四节 钢管的材料和管身构造
水电站压力钢管8介绍
一、钢管的材料
l 管道的受力构件有管壁、加劲环、支承环、支 座滚轮、支承板等
水电站压力钢管8介绍
二、钢材性能的要求
2、加工性能 l 辊轧、冷弯、焊接、切割，要求焊接性能好，冷
加工的塑性变形小，加工后无残余应力，焊缝和 热影响区不产生裂纹。 3、化学成份 l 影响钢材的强度、ε、焊接性能，含碳不要过高 (脆)，含硫量和含硅量也不能高。
水电站压力钢管8介绍
三、容许应力
l 钢材的容许应力一般用屈服强度除以安全系数得到， 即 [σ]=σs/K
(2) 球阀：球形外壳+可旋转的圆筒形
阀体+附件。
优点：开启状态时没有水头损失，止
世
水严密，能承受高压。
界
缺点：结构复杂，尺寸和重量大，造
上
价高。
最
适用：高水头电站。
大
的
球
阀
水电站压力钢管8介绍
四、钢管上的闸门、阀门和附件
2、伸缩节 (expansion joint)
l 功用：消除温度应 力，且适应少量的 不均匀沉陷
水电站压力钢管8介绍
第六节 明钢管的管身应力分析
l 结构设计状况分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种。
l 三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。
l 持久状况还应进行正常使用极限状态设计；
l 短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计；
一道桥水电站岔支管压力试验过程浅析
一道桥水电站岔支管11.5Mpa水压试验浅析岳廷文米嘉赵小勇(水电七局有限公司机电安装分局四川彭山620860)摘要一道桥水电站安装2台单机40MW高水头冲击式水轮发电机，其额定水头为725m，岔管设计压力为 9.2Mpa，根据相关要求对岔管做水压试验，试验压力为11.5MPa。
试验全过程由水利部质检中心进行应力测试及声发射监控检测及评定。
本文对岔管水压试验中的工艺特点和要点进行阐述和分析，以供其他类似施工提供参考。
关键词一道桥水电站；钢岔管；水压试验；声发射监控；应力测试Abstract:In the Yidaoqiao Hydropower Station, it were installed with 2 sets of high head Pelton Turbine with capacity of 40MW per each and the design pressure of Bifurcation is 9.2Mpa. Accordingto the relevant requirements, the bifurcation pipe should be carried on the water pressuretest. The test pressure is 11.5Mpa.The Quality Center of Ministry of Water Resources willcarry out the acoustic emission monitoring and stress test in the whole progress. In thisarticle, the technology characteristics and key points will be explained and analyzed forreference by other equivalent construction.Key words: Yidaoqiao Hydropower Station Bifurcation pipe Water Pressure TestAcoustic emission monitoring Stress test1、概述一道桥水电站位于四川省甘孜藏族自治州九龙县境内，为铁厂河梯级开发自上而下的第二个梯级水电站。
第八章 水电站压力管道提纲
第八章水电站压力管道第一节压力管道的功用和类型压力管道是指从水库、前池或调压室向水轮机输送水量的管道。
特点是坡度陡，内水压力大，承受水锤的动水压力，而且靠近厂房。
因此它必须是安全可靠的。
压力管道按材料可分为：一、钢管钢管具有强度高、防渗性能好等许多优点，常用于大中型水电站。
钢管布置在地面以上者称明钢管，布置于坝体混凝土中者称坝内钢管，埋设于岩体中者则成地下埋管。
二、钢筋混凝土管具有造价低、可节约钢材、能承受较大外压和经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。
尚有预应力和自应力钢筋混凝土管、钢丝网水泥和预应力钢丝网水泥管等。
普通钢筋混凝土管用在水头H和内径D的乘积HD<50m2的情况下；预应力和自应力钢筋混凝土管的HD值可超过200㎡，预应力钢丝网水泥管HD值可超过300㎡。
三、钢衬钢筋混凝土管钢衬钢筋混凝土管是在钢筋混凝土管内衬以钢板构成。
在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力，从而可减小钢衬的厚度，适用于大HD值管道情况。
由于钢衬可以防渗，外包钢筋混凝土可按允许开裂设计，以充分发挥钢筋的作用。
第二节压力管道的布置和供水方式一、压力管道的布置压力管道基本原则：（1）尽可能选择短而直的路线。
（2）尽量选择良好的地质条件。
（3）尽量减少管道的起伏波折，避免出现反坡，以利管道排空；管道任何部位的顶部应在最低压力线以下，并有2m的裕度。
（4）避开可能发生山崩或滑坡地区。
（5）明钢管的首部应设事故闸门，考虑设置事故排水防冲设施以。
二、压力管道的供水方式水电站的机组往往不止一台，压力管道可能有一根或数根，压力管道向机组的供水方式可归纳为三类。
（一）单元供水每台机组由一根专用水管供水，如图8-1（a）、(b)所示。
图8-1 压力管道供水方式示意图特点：结构简单，工作可靠，一般只在进口设事故闸门，管道检修或发生事故时，只影响一台机组工作，需要钢材较多。
适用于：1、机组流量较大。
若几台机共用一根水管，则管径较大，管壁较厚，制造和安装困难；2、压力管道较短。
第七节分岔管
第七节分岔管第七节分岔管⼀、分岔管压⼒管道的分岔⽅式有Y形[图8-22(a)]和y形[图8-22(b)]。
⼆者对⽔流的分配均匀，缺点是机组数较多时分岔段较长；后者的分岔管是⼀种由薄壳和刚度较⼤的加强梁组成的复杂的空间组合结构，受⼒状态⽐较复杂，在计算⼒学和计算机这种计算⼯具应⽤于⼯程之前，对这种结构只能简化成平⾯问题进⾏近似计算。
岔管的加强梁有时需要锻造，卷板和焊接后需作调整残余应⼒处理，因⽽制造⼯艺⽐较复杂。
图13-22 管道分岔⽅式岔管的另⼀特点是⽔头损失较⼤，在整个引⽔系统的⽔头损失重在重要地位。
例如我国某⽔电站，引⽔隧洞长1200m，根据模型试验，仅⼀处岔管的局部⽔头损失即超过引⽔隧洞和进⽔⼝⽔头损失的总和。
因此，如何降低⽔头损失是岔管设计的⼀个重要问题。
较好的岔管体型应具有较⼩的⽔头损失、较好的应⼒状态和较易于制造。
从⽔⼒学的⾓度看，岔管的体型设计应注意以下⼏点：（1）使⽔流通过岔管各断⾯的平均流速相等，或使⽔流处于缓慢的加速状态。
（2）采⽤较⼩的分岔⾓a，如图13-23所⽰。
但从结构上考虑，分岔⾓不宜太⼩，太⼩会增加分岔段的长度，需要较⼤尺⼨的加强梁，并会给制造带来困难。
⽔电站岔管的分岔⾓⼀般在30°-75°范围内，最常采⽤的范围是45°-60°。
（3）分弃管采⽤锥管过渡，避免⽤柱管直接连接。
半锥和⼀般⽤5°-10°。
（4）采⽤较⼩的岔档⾓⼣。
岔档有分流的作⽤，较⼩的岔档⾓有利于分流。
（5）⽀管上游侧采⽤较⼩的顺流转⾓γ。
图13-23 岔管体型⽰意图以上各点有时难于同时满⾜，例如，增加⽀管锥⾓有助于减⼩γ,但⼜不可避免地会加⼤β，但前者对⽔流的影响较⼤。
岔管的⽔⼒要求和结构要求也存在⽭盾，例如，较⼩的分岔⾓对⽔流有利，但对结构不利，因为分岔⾓越⼩，管壁互相切割的破⼝越⼤，加强梁的尺⼨也就越⼤，⽽且过⼩的夹⾓会使岔档部位的焊接困难，⼜例如，⽀管⽤锥管过渡对⽔流有明显的好处，但不可避免地会使主⽀间的破⼝加⼤；等等。
第八章 水电站的压力水管
第七章水电站的压力水管第一节压力水管的功用与结构形式一、压力水管的特点与功用压力水管是指从水库或水电站平水建筑物（压力前池或调压室）向水轮机输送水量的管道。
它的特点是坡度陡，内水压力大，靠近厂房，且承受水击的动水压力。
故又称为高压管道或高压水管。
图1 压力水管压力管道的功用是输送水能。
二、压力水管的结构形式与适用条件按结构、材料、管道布置及周围介质的不同，压力水管的结构形式也不同。
堤坝式水电站厂房紧靠坝体布置，压力管道穿过坝身成为坝体压力管道。
根据布置形式不同，有以下两种结构形式。
1、坝内埋管埋设在坝体混凝土中的压力管道称为坝内埋管，常采用钢管，布置形式有：（1）斜式。
这种布置形式，进水口高程较高，上部管道内水压力小；管道轴线可平行于大坝主应力线，降低孔口应力，减少钢管周围钢筋用量；进口闸门及启闭设备的造价较低，运行管理方便。
缺点是转弯多，用钢量较大。
常用于坝后式水电站。
（2）平式。
这种布置形式进水口高程较低，进口闸门承受的水头较高，闸门结构复杂，压力管道内水压力较大；但管线短，转弯少，水头损失和水击压力均较小。
常用于混凝土薄拱坝、支墩坝及较低的重力坝坝后式水电站。
（3）竖井式。
当进水口与厂房水平距离近而垂直高差大时，宜采用此布置形式。
此时，管道长度短，但弯管段弯曲半径小，水头损失大，管道孔洞对坝体应力影响较大。
常用于坝内式和地下式厂房的水电站。
（1）斜式（2）平式（3）竖井式图2 坝体压力水管2、坝后背管坝内埋管的安装与大坝施工干扰较大，且影响坝体强度。
为此，可使钢管穿过上部坝体后布置在下游坝坡上，成为坝后背管。
这样布置的管道较布置在坝内时稍长，且管壁要承受全部内水压力，壁厚较大，用钢量多。
常用于宽缝重力坝、支墩坝及薄拱坝的坝后式水电站。
图3 坝后背管（二）地面压力管道引水式地面厂房的压力管道通常沿山坡脊线露天敷设成地面压力管道，称为明管，又称露天式压力水管。
无压引水式水电站多采用此种结构形式。
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（四）球形岔管
结构特点：由球壳、主支管、 补强环和内部导流板组成，补 强环与球壳圆盘的变形一致， 导流板（设平压孔）用于改善 水流条件。
结构设计：补强环加固后的各 主、支管开孔的局部应力不致 相互影响并有一定的焊接空间； 分岔角较大(60o~90o)。
第八章 水电站的压力管道
我国岔管的发展： 20世纪50年代：内压不高，一般多为贴边
岔管； 20世纪60年代起：高水头水电站，混合梁
系和三梁岔管应用较多； 20世纪70年代后：内压和直径继续增大，
月牙肋岔管应用较多，无梁岔管；20世纪80年 代后：月牙肋岔管应用较多，出现球形岔管。
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
（5）无梁岔管有一定的发展前途，目前应用较少， 充分发挥与围岩的联合受力； （6）位于竖向转弯处的分岔管，因主、支管中心 线可能不在一平面上，以球形岔管为宜； （7）月牙肋岔管、无梁岔管、球形岔管均为上凸、 下凹，宜上设排气孔、下设排水管。
第八章 水电站的压力管道
分岔管的尺寸及HD值愈来愈大。除了基于透水衬砌理论的 埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管的设计方法和实践有了明显进步并 还在不断改进中外，最重要的进展应是埋藏式钢岔管与围岩联 合承载的设计理论和方法方面取得的重要成果和开始在大型工 程中的实际应用。
第八节 地下埋管和坝身管道
一、地下埋管（Undergroud penstock）
特点：地下埋管虽增加了岩石开挖和混凝土衬砌 的费用，但与明钢管相比，往往可以缩短压力管 道的长度，省去支承结构，可利用围岩承担部分 内水压力，从而减小钢材的厚度，节约钢材，且 受气候等外界影响较小，运行安全可靠。第八章Leabharlann 水电站的压力管道（二）三梁岔管
加固构件：三根首尾相接的曲梁：
腰梁1——承担较小的不平衡 水压力； 腰梁2——加固主管管壁； U形梁——承担大部分不平衡 水压力；
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
U形梁的计算断面计入每侧 0.78 r 宽的管壁；
U形梁的计算简化：固定于对 称轴的变截面悬臂梁； U形梁的截面形式：矩形或T 形； U形梁的结构简化：内嵌式， 注意对流态的影响；
平洞：一般作过渡段使用。
第八章 水电站的压力管道
地下埋管应尽量布置在完整的岩体之中，以充分 利用围岩的弹性抗力承担内水压力。完整的围岩透水 性小，在放空管道时，钢材因外压失稳可能性小。管 道埋深大些为宜，当垂直管轴方向新鲜岩石覆盖厚度 达3倍开挖直径时，才能考虑岩石的弹性抗力。
分岔管的总体印象： 水力条件——产生涡流和分流； 结构特点——受力复杂，可能出现局部应力； 强度评价——三梁岔管和月牙肋岔管较高，而 贴边岔管较差。
第八章 水电站的压力管道
各类分岔管应用的建议： （1）内加强月牙肋岔管实践经验较多，可用于 大、中型水电站；
第八章 水电站的压力管道
（2）三梁岔管是实际应用的成熟管型，可用于 大、中型水电站，对于高内压、大直径钢管，以 技术经济指标较佳为宜； （3）球形岔管国外应用较多，国内逐步得到应 用，其球径规模以制造和运输能力为限； （4）贴边岔管应用于中等压力地下埋管，可较 好发挥与围岩的联合受力；
第八章 水电站的压力管道
联合承载的钢衬钢筋混凝土岔管是另一种有发展前途的结 构型式，应用于明岔管其优越性更加明显。由于外包钢筋混凝 土内配有受力钢筋，可以分担内水压力，钢岔管的负荷可以减 少，就能降低对钢材强度的要求，减少钢岔管壁厚和加强件的 厚度，从而缓解钢岔管的材料、制安工艺方面的困难，同时使 质量更易保证。钢筋的单价比钢板低，因而这种岔管的造价可 以降低。
管壁壁厚可计算近似确定；
K2 pR
2 cos
月牙肋肋板厚(2.0～2.5)，中间截面宽度由经验曲线确定，
内缘尺寸按抛物线确定；
轮廓尺寸与分岔角和两顺锥支管的半锥角有关。
第八章 水电站的压力管道
特点： （1）轴心受拉构件，材料强度充分发挥，肋板厚度不大； （2）岔管加固构件单一，需管壳承担全部内水压力，故 体型力求平顺； （3）对流态的影响较大，有利有弊。
第八章 水电站的压力管道
（五）无梁岔管
适用：各种水头的埋管，如西 洱河二级电站（HD=560）。
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
岔管整体强度是衡量其整体安全度的重要标志。 据结构模型试验，三梁岔管与月牙肋岔管的整体 屈服压力比和爆破压力比均接近1；贴边岔管的整 体屈服压力比约0.8~0.85，爆破压力比仅为 0.7~0.8；无梁岔管的相应比值分别为0.8~0.85和 0.9~0.95。故三梁岔管和月牙肋岔管整体安全度 较高，而贴边岔管较差，后者一般用作地下埋管。
（一）地下埋管的布置形式
竖井：首部开发电站，一般设尾水调压室。竖井的开挖、 钢管的安装和混凝土的回填，一般都自下而上进行。
斜井：地面式或地下式厂房均适用，在地下埋管中是采用 最多的一种。斜井的倾角通常决定于施工要求。如斜井自 上而下开挖，为了便于出碴，倾角不宜超过35°；若采用 自下而上开挖，为了使爆破后的石碴能自由滑落，倾角不 宜小于45°。
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
应力状态：在内压作用下， 球壳应力仅为同直径管壳 环向应力的一半。
适用：高水头水电站，基 本上为明管，如磨房沟水 电站（HD=756）。
（五）无梁岔管
结构特点：球壳、锥壳和 柱壳组成，由于管壁不连 续，应力集中区域多。
结构设计： 公切球半径一般取主管半径 的1.1～1.3倍，管壁转折角 和不宜超过12o；壁厚可 计算确定。
（三）月牙肋岔管
补强结构：完全嵌入管壳的月牙 肋肋板，主要承受轴向拉力。
倒锥主管：减小转角 130，
取消一腰梁和改善流态，逐步扩 大分岔区过流面积，减小流速， 减小水头损失；
两顺锥支管：与倒锥主管有一公 切球。
第八章 水电站的压力管道
第八章 水电站的压力管道
设计：分岔角55o～90o；
公切球直径取1.1～1.2倍主管直径；
第八章 水电站的压力管道
三梁岔管的主要缺点： （1）主要受弯曲应力，未充分利用材料强度，截面大，
材料浪费； （2） 需锻造，焊接，热处理； （3）梁的刚度大，对管壳的约束大，故产生较大的局部
应力； （4）相贯线处变位小，用于埋管不能充分利用围岩抗力
三梁岔管的适用：内压较高，埋管或直径不大的明管， 如以礼河三级水电站（HD=1590）。
第八章 水电站的压力管道
据国外经验，这种结构可以取消水压试验和防止岔管破裂以保护厂房 的排水设施。这些优点已在贵州大七孔、云南柴石滩水电站的岔管设计中 得到了体现。近年来地面布置的钢岔管的参数愈来愈高，但习惯上仍按明 钢岔管设计，导致采用强度很高的钢材和很大的钢板厚度。钢衬钢筋混凝 土岔管未得到推广，主要是对它的工作机理和可靠性尚未得到应有认识。