压力管道镇墩计算
镇墩结构计算书(Excel)
三 、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1= 计算公式：A1=gt.L.sin α144.200m 下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=1.000m 0.3引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q=8.600m³/s 镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 1=镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 2=6.000m 0.150m 钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f =上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.3上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =9.468m 138.138m 51.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=6.000m 上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.600m 上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D0=上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D1=下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D2=1.632m 1.600m 二 、设计基本资料121.990m 上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=0.98t/m³18.450°39.810°1.632m 1.632m 一 、设计依据及参考资料下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m 钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ γs=7.85t/m³水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw= （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》（河海大学 刘启钊主编）分段式压力管道镇墩结构计算书下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m式中：gt=（D12-D02）. 3.14. γs/42、钢管转弯处的内水压力计算公式：23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：224、水流对管壁的摩擦力计算公式：25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.γw.V2.3.14/4g8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp计算公式：Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw计算公式：Qw=gw.L.cosα五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。
压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算
水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000 m 压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1 设计依据和参考资料⑴ 设计依据：《泵站设计规范》GB/T 50265—97 1997年6月2日发布 1997年9月1日实施 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002⑵ 参考资料：《水泵和水泵站》 山西机械学院 栾鸿儒 主编 水利电力出版社 高等学校教材 《泵站》 取水输水建筑物丛书 丘传忻编著 中国水利水电出版社2 设计输入数据 伸缩接头内管内径……………………………………………………… D 2=0.400 m 0.400 m 管道断面中心计算水头………………………………………………… H p = 水的容重………………………………………………………………… γ=9.81kN/m³0.400 m 0.400 m 100.000 m 30.00 °2.000 m 2.000 m 60.00 ° 管道和水的摩擦系数…………………………………………………… f H = 伸缩节填料宽度………………………………………………………… b K =0.130.10 m 管轴线立面转角…………………………………………………………α1= 管道内径………………………………………………………………… D 0= 闸阀内径………………………………………………………………… D F = 管轴线平面夹角…………………………………………………………α2= 水管直径变化时的最大内径…………………………………………… D 01= 水管直径变化时的最小内径…………………………………………… D 02= 伸缩接头外管内径……………………………………………………… D 1= 填料与管壁摩擦系数…………………………………………………… f k = 管壁与支墩接触面的摩擦系数………………………………………… f 0=0.150.60 综合影响系数…………………………………………………………… C Z =1.00 地震加速度分布系数…………………………………………………… a i = 重力加速度…………………………………………………………………g=9.81 m/s 0.100.25 水平向地震系数………………………………………………………… K H =计算公式：单位管长钢管自重 计算管长（上段）……………………………………………………… L 1= 计算管长（下段）……………………………………………………… L 2= 1.3 m 1.3 m 管壁厚度………………………………………………………………… δ=12.0 mm366.56 KN 0.231 m³/s 管道中水的平均流速………………………………………………………V=0.074 m/s 集中在i点的重量…………………………………………………………W i = 管道中流量…………………………………………………………………Q= 其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Q c ；⑵钢管水重分力Q s ；3.1 单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水得q s 计算单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水重q s 计算表单位管长管内水重其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A 1；⑵弯管上的内水压力A 2；⑶作用在闸阀上的水压力A 3；⑷管道直径变化段的水压力A 4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A 5；3 荷载计算根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G ；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。
压力水管支墩计算
基本参数
镇墩进口参数
镇墩出口参数
镇墩 流量 编号 m3/s
直径D(m)
流速 V(m/s)
壁厚t(m)
单重q钢 (kn/m)
单重q水 (kn/m)
镇墩至上 镇墩中 与水平夹 伸缩节 心水头 角1(度) L1(m) H1(m)
设计水头 H1'(m)
与水平夹 角2(度)
校核抗滑 ks
1.61
镇墩 编号
1.00
进口有 无伸缩 节
0.00
镇墩进口受力
受力分析
镇墩出口受力
内水压力 a11(kn)
离心力 a12(kn)
温升支座 摩擦力 a13(kn)
伸缩节边 缝水压力 a14(kn)
伸缩节填 料摩擦力 a15(kn)
钢管分力 内水压力 a16(kn) a21(kn)
离心力 a22(kn)
镇墩至下 伸缩节 L2(m)
镇墩中心 设计水
水头
头
H2(m) H2'(m)
1 12.4 1.9 4.38 0.014
6.56
27.77 24.44
123 75.887 25.02118 11.31
4.61 75.887 76.79
砼岩f1 0.35
其它参数
支墩f2 填料f3
0.3
0.3
抗滑ks 1.5
温升支座 伸缩节边 伸缩节填 摩擦力 缝水压力 料摩擦力 a23(kn) a24(kn) a25(kn)
钢管分力
出口有 无伸缩
a26(kn) 节
பைடு நூலகம்2150.52 55.31 1153.33
0.00
0.00 333.51 2150.52 55.31
镇墩计算
0
-1.5
0 59677.608
0
2847.85374
0
-1.5
0 4271.7806
0
201284.1596
0
-1.5
0 301926.24
0
715792.4647
0
-1.5
0 1073688.7
0
5588.280193
0
-1.5
0 8382.4203
0
0 20618.34
-1.5
-2
0 -41236.68
计算参数
上游伸缩节至镇墩中心长 L1 (米) 上下游 游邻 伸近 缩镇 节墩 或的 阀一 门跨 至管 镇道 墩长 中心L2长(米L3) (米) 上游管道倾角 φ1 (度) 下游管道倾角 φ2 (度) 管道内径 D (米) 管壁厚 △t (米) 填料盒长 B (米) 管道转弯处的X坐标 X (米) 管道转弯处的Y坐标 Y (米) 上游法向力的X坐标 X (米) 上游法向力的Y 坐标 Y (米) 下游法向力的X坐标 X (米) 下游法向力的Y 坐标 Y (米) 管中设计水头 Hp1 (米) 管道上游伸缩节处的水头 Hp2 (米) 管道下游伸缩节处的水头 Hp3 (米) 管道引用流量 Q (立方米/秒) 管道材料的容重 R (牛顿/立方米) 管道与填料的摩擦系数 F1 管道与支墩的摩擦系数 F2 镇墩与地基间的摩擦系数 Fc 管道上游水头损失 Hf1(米) 管道下游水头损失 Hf2(米) 温度变化类型 1: 升温 , 2: 降温 镇墩厚（米）
134.65 14.05
3 0 3.85 1 0.012 0.2
0 -1.5 -2.000 -1.500
2 -1.365 106 76930
镇墩稳定计算
Σ A' KN Σ A' *COSα Σ A' *SINα Σ A" KN Σ A" *COSα Σ A" *SINα Q'*SINα Q'*COSα Q"*SINα Q"*COSα
-41.01981801 -35.45995557 -20.62079098 44.14641817 38.16277357 22.19254267 -17.1871819 29.55544756 -8.593590948 14.77772378
56.28675
4 996.3
121.95175
4
978.2 142.76675 977.5 143.57175
下游伸缩节高程
下游伸缩节水头
（ 上一个镇墩减两米）
m m m KN/m 3 KN/m qw qs
3
1099.7
3.04175
1086.5
18.22175
1052.6
57.20675
995.6
镇墩抗滑稳定计算 项目 镇墩前钢管长度 m 镇墩后钢管长 m 钢管直径 m 钢管倾角 α 钢管倾角弧度值 α 钢管厚度δ m 钢管平均直径 前池高水位 m 水击压力升高系数 镇墩上游中心高程 （镇墩高程加20公分 ） 镇墩上游中心水头 m 镇墩下游中心高程 m 镇墩下游中心水头 （ 镇墩高程减20公分 ） 管内最大流速 m 1 号 2 号 3 号 4 号 5 号
0.1 8 13 0.4 1.3
157.7939443 1.898236505 1001.92331 1005.467495 0 53.3546826 53.70687533 289.7750091 291.6878056 87.09516518 12.56636 12.56636 34.33911868 19.57884104 157.7939443 1.898236505 289.7750091 291.6878056 22.81044938 8.993504135 5.127749186 157.7939443 1.898236505 0 1252.404138 1256.834369 0 66.69335325 67.13359416 34.33911868 19.57884104
基于改进型压力管道镇墩的理论分析
镇墩是重要 的水工建筑 物 ， 主要适用 于水 电 站 、抽水站 的出水管及供 水工程 的压 力管 。镇 墩 是 否 安 全 直 接 关 系 到 水 电站 、抽 水 站 或 供 水 工 程 的安 全 性 。因 此 ，必 须 重 视 镇 墩 的 作用 ，务 必使镇墩保持稳定 。 镇墩的稳定计算主要 包括抗 滑移 、 抗倾覆 、 地 基 承 载 力 和 沉 降 计 算 ４个 方 面 。
前 的被 动土 压 力 。本文 分析 了齿 坎 高度 ，地基 土 的 内摩 擦角 ，土 的粘 聚集 力 与齿 坎抗 滑 力 的相关 性 。 以云
南 某水 电工 程 压力 输水 管 为例 ，对 管道 镇墩 进行 求 解 ，对 比齿 坎 镇墩 和 常规 平底 镇墩 的抗滑 安全 系 数 ， 为
今 后此 种 结构 设 计理 论 的发展 做 出 了有 益 的探 讨 。
为 使 齿 坎 前 被 动 土 压 力 能够 完 全 形 成 ，以充 分 利 用 镇 墩 本 身 的 压 力 来 抗 滑 ，齿 坎 高 度 不 应 超 出Ａ — Ａ 线 所 限 范 围 。齿 坎 定 位 后 ，可 按 两 种 情 况 分 别 计 算 。当 齿 坎 底 面 角 点 Ｄ 在 Ａ — Ａ 线 上 时
【 关键 词 】 镇墩 【 中 图分类 号 】
抗滑 安 全系 数
抗滑 齿 坎
【 Ｄ ０ Ｉ编码 】 １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ １ ４
Ｔ Ｖ ７ ３ ２ ． ４ 【 文献 标 识 码 】 Ｂ 【 文章编号】 １ ６ ７ ２ —２ ４ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ —０ ０ ４ ４ —０ ３
了镇墩 断面尺 寸，降低 了工程 造价 。 所 以对齿坎 式镇墩 的抗滑稳 定性研 究是具有现实意义 的。
镇墩结构计算
设计引用 流量Q （m3/s） 1.82 镇墩上游 侧至伸缩 节的支墩 数n （个） 10
镇墩中点 至上游伸 缩节间的 长度L1 （m） 53 镇墩中点 至下游伸 缩节间的 长度L2 （m） 2
水的容重 r（t/m3） 1 镇墩材料 容重p` （t/m3） 2.4 镇墩底部 与岩石间 的摩擦系 数f 0.6 支墩间距 L（m） 6
1）温度 变化时伸 缩节边缝 间摩擦力
A7` 0.387429 8、 温度变化 时，管壁 沿支墩面 产生摩擦 力A8
1）、传 给镇墩的 摩擦力
A8` 25.43284 2）、传 给一个支 墩的摩擦 力A8`` 2.879189 9、 1）水管 转弯引起 水的离心 力的轴向 分力A9` 0.530761
压力管道 管壁与支 墩间的摩 擦系数f ` ＝0.6～
0.75 0.7
W1
W2
0
0
W8
W9
0
0
管材容重 （t/m3） 7.8
轴向力总 和在X轴 上的分力 的力臂 3.2866 轴向力总 和在Y轴 上的分力 的力臂 3.5 镇墩内管 道包裹长 度（m） 5.4234
W3
W4
W5
0
0
5
W10 W11 W12 3.8987 2.0473 1.048
W6 0
W13 2.4957
W7 0
W14 4.6196
镇墩底面 宽度B （m） 5 镇墩底面 宽度L （m） 4.9
二、作用 在压力管 道管轴线 上的轴向 力输出数 据 1、 1）水管 自重的轴 向分力 A1`（t） 3.205137 2）水管 自重的轴 向分力 A1``（t） 4.724009 2、 1）作用 在关闭阀 门上的水 压力A2 21.93033 3、
镇墩结构计算书(Excel)
镇墩结构计算书(Excel)分段式压力管道镇墩结构计算书一、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》（河海大学刘启钊主编）二、设计基本资料引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q= 8.600m/s水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw=0. 98t/m钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γs=7.85t/m上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D0=1.600m下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=1.600m 上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D1=1.632m下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D2=1.632m上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.632m下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=18.450°下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =39.810°上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=51.000m下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=9.468m镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l1=6.000m镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l2=6.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=138.138m上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1=121.990m下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=144.200m上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=1.000m下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=0.3伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.150m钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f=0.3三、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力计算公式：A1=gt.L.sinα式中：gt=(D1 -D0 ). 3.14. γ s/4 γ s 上游(A1') 下游(A1'') 7.85 7.85 L 51.000m 9.468m sinα 0.***-***** 0.***-***** D0 1.600m 1.600m D1 1.632m 1.632m gt 0.637t/m 0.637t/m A1 10.287t 3.863t222、钢管转弯处的内水压力计算公式：A2=D0 .γ w.H0.3.14/4 D0 上游(A2') 下游(A2'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H0 138.138m 138.138m A2 272.050t 272.050t23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：A3=(D01 .-D0 ).γ w.H.3.14/4 D01 上游(A3') 下游(A3'') 1.632m 1.632m D0 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A3 9.706t 11.473t2 24、水流对管壁的摩擦力计算公式：A4=D0 .γ w.hw.3.14/4 D0 上游(A4') 下游(A4'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m hw 1.000m 0.100m A4 1.969t 0.197t25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γ w.H.3.14 D01 上游(A5') 下游(A5'') 1.632m 1.632m b 0.150m 0.150m fk 0.3 0.3 γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A5 27.568t32.588t6、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα f 上游(A6') 0.3 Qp 32.504t Qw 100.440t α 18.450° A6 37.833t7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D0 .γ w.V .3.14/4g2 2式中：gt=（D1-D0）. 3.14. γs/4222、钢管转弯处的内水压力计算公式：23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：224、水流对管壁的摩擦力计算公式：25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.γw.V2.3.14/4gD0 上游(A7') 下游(A7'') 1.600m 1.600mγ w 0.98t/m 0.98t/mV 4.279m/s 4.279m/sA7 3.680t 3.680t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：A8=(D0 -D )γ w.H.3.14/4 D0 A8 1.600m D 1.600m γ w 0.98t/m H 138.138m A80.000t2 2四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式：Qp=gt.L.cosα gt 上游(Qp') 下游(Qp'') 0.637t/m 0.637t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα 0.***-***** 0.***-***** Qp 1.814t 1.469t2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw=gw.L.cosα gw 上游(Qw') 下游(Qw'') 1.969t/m 1.969t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα0.***-***** 0.***-***** Qw 5.605t 4.539t五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+) 上游轴向力温度上升温度下降温升上游合力温降上游合力A1' 10.287t 10.287t A2' 272.050t 272.050t A3' 9.706t 9.706t A4' 1.969t 1.969t 363.094t 232.291t A5' 27.568t -27.568t A6' 37.833t -37.833t A7' 3.680t 3.680t下游轴向力温度上升温度下降温升下游合力温降下游合力A1" 3.863t 3.863tA2" -272.050t -272.050tA3" -11.473t -11.473tA4" 0.197t 0.197t -315.731t -250.556tA5" -32.588t 32.588tA7" -3.680t -3.680tA8 0.000t 0.000t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式：Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw=gw.L.cosα五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)温升∑Y1 温升∑X 温降∑Y1 温降∑X温升上游合力xsinα 1 温升上游合力xcosα 1 温降上游合力xsinα 1 温降上游合力xcosα 1114.911t 344.431t 73.515t 220.351t温升下游合力xsinα 2 温升下游合力xcosα 2 温降下游合力xsinα 2 温降下游合力xcosα 2-202.145t -242.536t-87.234t 101.895t-160.***** -86.902t -192.470t 27.882t2、法向合力计算(垂直向下为+)∑Y2下游合力上游合力(Qp'+Qw')xcosα 1= (Qp''+Qw'')xcosα 2=7.037t 4.615t11.652t六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑XG=Kc∑X/fz-∑Y抗滑安全系数…………………………………………………… Kc= 1.75 镇墩与地基的摩擦系数…………………………………………… fz= 0.55 G 温升时镇墩需要的重量温降时镇墩需要的重量399.795t 163.964t2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。
镇墩计算算例(小型电站机电设计手册)
235.27 0 0 0 0 262 38 0 0.00 0 0 0
235.27 0 0 0 0 -262 -38 0 0.00 0 0 0
235.27 0 2482 0 26 0 0 0 0.00 0 -2578 0
(qs+qx)*L1*sinα π/4*Do2*γw*H2 π/4*(D''2-Do2）*γw*H1 π*D'*b*μ*γw*H1*1.5 (qs+qw+qx)*L1*f1*cosα V2/g*π/4*γw*D02 （qs+qx）*L2*sinβ π/4*Do2*γw*H3
-64 0 0 0 162 37 2744 -2643 162 37 -347 0 1549 3.6 6.5 19.5 164.6 1069.9 34.83 1009 满足抗滑
π/4*(D''2-Do2）*γw*H4 π*D'*b*μ*γw*H4*1.5 V2/g*π/4*γw*D02 (qs+qw+qx)*l/2*cosα (qs+qw+qx)*L2*cosβ
KN KN KN KN KN KN KN KN KN KN KN KN
235.27 0 1986 0 21 262 217 78 0.00 0 -2063 0
235.27 0.00 1986 0.00 21 -262 -217 78 0.00 0.00 -2063 0.00
A5 伸缩节管端水压力 (-) A6 温变止水摩擦力 (升"-",降"+") A7 温变支墩摩擦力 (升"-",降"+") A8 弯管水流离心力 (-) 法向力(上游侧) 镇墩前半跨钢管自重、水重对镇墩的法向力 法向力(下游侧) 镇墩后管段对镇墩的法向力 三、 荷载组合后的合力 轴向力(上游侧)合力 F1 轴向力(下游侧)合力 F2 法向力(上游侧)合力 N1 法向力(下游侧)合力 N2 荷载水平分力（X轴） 荷载水平分力（Y轴） 荷载竖直分力 四、抗滑稳定计算 镇墩最小底宽 拟定底宽 镇墩内钢管长度 拟定断面面积 拟定镇墩体积(含钢管) 抗滑安全系数 镇墩混凝土净体积 是否满足抗滑稳定
镇墩结构计算
0.75 0.7
W1
W2
0
0
W8
W9
0
0管材容Biblioteka （t/m3） 7.8轴向力总 和在X轴 上的分力 的力臂 3.2866 轴向力总 和在Y轴 上的分力 的力臂 3.5 镇墩内管 道包裹长 度（m） 5.4234
W3
W4
W5
0
0
5
W10 W11 W12 3.8987 2.0473 1.048
2）水管 转弯引起 水的离心 力的轴向 分力A9`` 0.530761
三、作用 在压力管 道管轴线 上的法向 力输出数 据 10、 1）管重 在垂直管 轴线的分 力 N管 6.290435 n管 0.712125 11、 1）管中 水重在垂 直管轴线 的分力 N水 30.04219 n水 3.401003 四、作用 在压力管 道的径向 力输出数 据 12、 1）内水 压力p水
一、输入 数据 管道变径 前设计水 头H设 （m） 33.7892 设计水头 在墩内弯 管段的起 点H设1 （m） 33.3486 设计水头 在墩内弯 管段的终 点H设2 （m） 34.4723 压力管道 内径变化 前D （m） 0.9 压力管道 壁厚d （m） 0.006 上管段中 心线与水 平面的夹 角a` （度）
2.47621 7）轴向 力总和在 X轴上的 分力 （t） 73.91449
8）轴向 力总和在 Y轴上的 分力 （t）
38.73627
六、镇墩 所需重量
和体积的 计算
1）镇墩
的重量W （t）
146.05
2）镇墩 抗滑稳定 系数kc≥
1.5
1.500
七、求合 力作用点
钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算
3 荷载计算
根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；
⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。
其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A1；⑵弯管上的内水压力A2；⑶作用在闸阀上的 水压力A3；⑷管道直径变化段的水压力A4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A5；
3.4.2 特殊荷载组合
地震情况：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs+Pi
计算公式：
X A1 cos1 A2 cos 2 Q1 sin 1 Q2 sin 2 Pi Y A1 sin 1 A2 sin 2 Q1 cos 1 Q2 cos 2
地面至计算截面处的深度…………………………………………………… z1= 3.00 m
4.84
不满足 不满足
地面至计算截面处的深度…………………………………………………… z2= 6.50 m 镇墩顶侧被动土压力………………………………………………………… Fpk1= 91.71 kPa 镇墩底侧被动土压力………………………………………………………… Fpk2= 198.71 kPa 镇墩侧向被动土压力合力…………………………………………………… Ppk= 1270.61 kPa 镇墩顶侧主动土压力………………………………………………………… Fak1= 31.79 kPa 镇墩底侧主动土压力………………………………………………………… Fak2= 68.89 kPa 镇墩侧向主动土压力合力…………………………………………………… Pak= 440.49 kPa
钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表
水泵站供水压力管道镇墩结构设计探析
2 供水压力管道镇墩的受力分析
2.1 供水压力管道的重量
（1）当供水压力管道水平设置时，将管道重量设
置为 G1，水重量设置为 G2。 G1 = q1L
（1）
G2
=
γ
πD 2 4
L
（2）
式中：γ 为水的容重，q1 为单位管长的管道重量，
D 为管道内径，L 为管道长度。
（2）管道重量和水重量垂直于管轴线方向向下，
1 水泵站供水压力管道镇墩的结构形式及荷载 1.1 水泵站供水压力管道镇墩的结构形式
供水压力管道镇墩作为水泵站供水压力管道的支撑 结构，主要作用是通过对供水压力管道的固定来使其增 加承受来自于供水压力管道的轴向作用力。在使用过程 中，供水压力管道的轴线的转折处会经常受到水流压力、 水流离心力及温度变化等因素的影响，极其容易导致供 水压力管节的变形、拉裂等不良现象的发生。通过设置 供水压力管道镇墩，将供水压力管道的不平衡力由镇墩 承担大部分，从而对供水压力管道本身的受力状况进行 优化改善，减少变形、拉裂等不良现象的出现 [5]。供水 压力管道镇墩的通常设计方式为重力式，其原理主要是通 过自身的重量来维持自身的稳定性，再通过自身的稳定来 平衡作用在镇墩上的来自于供水压力管道的作用力。 1.2 水泵站供水压力管道镇墩的荷载计算
当水流以流速 ν 流过弯管时，在弯管的凸出方向有 离心力作用，将水流的离心力设置为 P1，则：
（5）
式中：ν 为管中的水流速度，g 为重力加速度，α
为弯管的转弯角度。
2.3 供水压力管道内的温度变化
（1）当供水压力管道内的温度升高时，管道会伸长，
· · 184 | 工程设计 | Engineering Design
2019 年第 17 期
镇墩计算(灌区,单个)
后管水平夹角 θ2
0.000 每米管重(kN/m)
γp 0.299 镇墩内管轴线长（m）
Lz 2.000
工作压力（前管）(m) hs1
560.000 管中每米水重(kN/m)
γw1 0.314 流速v（m/s）
v 1.000
工作压力（后管）(m) hs2
560.000 镇墩竖向面积(m^2)
1、基本数据
管内径(m) D
0.200 基础与镇墩间摩擦系数
μ 0.400 镇墩宽(m)
B 2.000
管外径(m) D'
0.212 镇墩容重(kN/m^3)
γc 24.000 前管长(m)
L1 150.000
2、稳定分析（同时考虑水平及竖向 转角）
水重(kN) 墩重(kN) 管重(kN) 前管及水重 后管及水重 内水压力产生的轴向力（前管）(kN) 离心力（前管）（KN） 下滑力（前管）（KN） 内水压力产生的轴向力（后管）(kN) 离心力（后管）（KN） 下滑力（后管）（KN）
G=Gw+Gi+Gc+（P1+F1+Xh1）*sinθ1（P2+F2）*sinθ2+Xh2*sinθ2 X1=（P1+F1+Xh1）*cosθ1 X2=（P2+F2-Xh2）*coX1^2+X2^2-2*X1*X2cos(180-α)）^0.5
抗滑安全系数
Kc=μ*Y/X
竖向合力(kN)
前管水平向合力（KN） 后管水平向合力（KN）
Gw=1/4*3.14*D^2*Lz*γw Gc=(L*B*H-1/4*3.14*D^2*Lz)*γc
Gi=γp*Lz G1=（γp+γw1）*L1 G2=（γp+γw1）*L2 P1=0.785*D^2*hs1*rw F1=1/4*3.14*D^2*v^2*γw/g Xh1=G1*sinθ1-μ*G1*cosθ1 P2=0.785*(D)^2*hs2*rw F2=1/4*3.14*D^2*v^2*γw/g Xh2=G2*sinθ2-μ*G2*cosθ2
压力管道镇墩计算
14
1.47 1.20 1.00
8.0 24.7 32.7 570 65 635 422 1.5
1
C6
8.79 5.98 2.81
2.83 -0.02 1
1800 1000
25 20 0.3
1400 1462
2300 1300 100%
1/16 22.5 14
1.37 1.60 0.50
C2
13.4 11.4 2.00
2.83 -0.83 0
1800 1000
25 20 0.3
1400 1462
2300 1300 100%
1/16 22.5 14
1.37 1.60 0.50
0.0 66.2 66.2 1161 110 1271 841 1.5
9
C3
11.59 8.65 2.94
3.13 -0.19 1
25 20 0.3
1400 1462
2300 1300 100%
1/32 11.25
14
1.37 1.25 0.85
7.5 28.0 35.5 623 69 692 422 1.5 58
C11
13.36 10.43 2.93
2.93 -0.00 1
1800 1000
25 20 0.3
1400 1462
2300 1300 100%
1/32 11.25
14
1.47 1.20 1.00
8.0 24.7 32.7 570 65 635 422 1.5
1
C12
13.57 10.23 3.34
3.33 0.01 1
1800 1000
25 20 0.3
镇墩计算
镇 墩计算
计算荷载
水作管用自在重阀的门轴或向堵力头上A1的内水压力 A2 水管转弯处的内水压力A3 水管直径变化段的内水压力A4
上 伸缩节边缘处的水压力A5 游 水温流度对变管化壁时的伸摩缩擦节力填料A6的摩擦力
A温7度变化时水管与支墩的摩擦力 A8 水在水管转弯处的离心力A9 管重产生的法向力QP1 水重产生的法向力QP2 水作管用自在重阀的门轴或向堵力头上A1的内水压力 A2 水管转弯处的内水压力A3 水管直径变化段的内水压力A4
134.65 14.05
3 0 3.85 1 0.012 0.2
0 -1.5 -2.000 -1.500
2 -1.365 106.41 106.41 106.41 2.095 76930
0.3 0.5 0.5 0.37 0.01
1 5 4 4 0 0 4 4 -2 -2 -2 2 2 2 -2.000
0
-1.5
0 59677.608
0
2847.85374
0
-1.5
0 4271.7806
0
201284.1596
0
-1.5
0 301926.24
0
715792.4647
0
-1.5
0 1073688.7
0
5588.280193
0
-1.5
0 8382.4203
0
0 20618.34
-1.5
-2
0 -41236.68
2 -805.417 17530.5771
-1546.917808 22986.6 -1.365407
2 -2112.172 45973.2077
1920000
0
水利工程中浅埋压力管道镇墩的优化设计
水利工程中浅埋压力管道镇墩的优化设计JIA Jie;ZHAO Lei【摘要】镇墩是保障压力管道安全运行的重要结构,结合实际工程设计经验,提出浅埋压力管道的镇墩结构优化设计思路,可在保证压力管道安全运行的前提下,节约工程投资.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】2页(P18-19)【关键词】浅埋压力管道;镇墩;优化设计【作者】JIA Jie;ZHAO Lei【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TV732+.41 概况水利工程中的镇墩最早源于水电站、泵站等工程配套的进、出水压力管道，这些压力管道多为明管，因此，传统镇墩的结构设计均以明管为基础，主要参照《水电站压力钢管设计规范》中的明管镇墩进行设计。
随着社会发展，现在越来越多的供水灌溉等工程逐步开始采用节约水资源、占地少、供水安全的压力管道输水取代传统的渠道输水，这类压力管道浅埋于地表，管顶覆土厚度一般为0.7～1.0 m，与明管结构有明显的区别。
目前对于浅埋管道镇墩的结构设计，一般仍按照明管进行设计，未考虑被动土压力的作用，这在一定程度上造成了工程投资的浪费，因此，有一定的优化空间。
2 镇墩结构优化设计传统镇墩为重力式结构，利用自身重力保持稳定，通常强度容易满足，设计时主要根据抗滑稳定、抗倾覆稳定以及基底应力决定镇墩的体积和外形尺寸。
1) 抗滑稳定计算镇墩的抗滑稳定按下式计算：(1)式中 Kc为抗滑稳定安全系数；[Kc]为允许的抗滑稳定安全系数，基本荷载组合下为1.30，特殊荷载组合下位1.10；f为镇墩底面与地基的摩擦系数；W为镇墩自重，kN；∑x为作用在镇墩上的水平合力；∑y为作用在镇墩上的垂直合力。
通过试算，可根据W值拟定出镇墩尺寸。
2) 抗倾稳定计算镇墩的抗倾覆稳定按下式计算：(2)式中 K0为抗倾覆稳定安全系数；[K0]为允许的抗倾覆稳定安全系数，基本荷载组合下为1.50，特殊荷载组合下为1.20；y0为作用在镇墩上的垂直合力的作用点距离倾覆原点的距离，m；x0为作用在镇墩上的水平合力的作用点距离倾覆原点的距离，m。
镇墩——精选推荐
镇墩
末端镇墩(⼜称下镇墩、连通墩),是指压⼒⽔管的最后⼀个镇墩。
笔者在压⼒管道的设计中发现,不同的分叉管型式对压⼒管道末端镇墩的设计影响很⼤。
合理选择分叉管型式,对100m以上的⾼⽔头电站末端镇墩的设计⾄关重要。
⽀、镇墩和减压井设计图
说明：
1.图中尺⼨均以厘⽶计：
2.镇墩、⽀墩和⽀座适⽤于管⾝为悬空式结构，⾼度根据实际情
况确定。
镇墩设置在转弯处，埋深应⼤于0.7⽶，⽀墩设置间
距为6～10⽶，埋深应⼤于0.7⽶；⽀座安装在岩⽯上已打的
孔内，孔深45cm，灌⼊细粒砼捣实；
3.减压井为c20钢筋砼，井壁为双层环向筋φ8@25、双层纵筋
φ12@20,井盖为单层φ12@20钢筋；
4.镇墩与镇墩之间设置伸缩节，伸缩节设置在镇墩下游与第⼀个
⽀墩之间；
5.钢管⽤厚5cm聚氨脂保温材料，再在上⾯附⼀层玻璃丝保护层。