水电站压力钢管岔管计算书

岔管壁厚度按下面二式的最大值拟定
R—该节钢管最大内半径（m）；K1—系数，K1=1.0~1.1；
c—锈蚀系数，c=1~2mm
[σ]1、[σ]2—材料用于岔管时的容许应力（Pa），此处钢材为A3钢，（见表13-1，340Page，《手册》）； a—该节钢管半锥顶角（度）； φ—焊缝系数；
K2—边缘应力集中系数，（见图13-13，Page357，《手册》）； 《引水系统施工图（安顺关脚水电站工程）》 一、 钢岔管管壁厚度δ（mm）的拟定
1、按钢管极限强度设计管壁厚度
式中: P—设计内水压力（N/m 2），P=10*1000*H，H=▽H+H1=H1（1+64%），▽H——水击水头；
H1——作用水头，H1=▽校核水位-▽钢管轴线；（13-1）——Page340，《手册》
内加强月牙肋岔管设计
计算目的： 通过计算确定钢管管壁厚度，拟定岔管几何尺寸及展开图计算、月牙肋结构尺寸，岔管抗外压稳定计算。

计算资料：《引水发电隧洞设计图》，
设计依据：《小型水电站机电设计手册（金属结构）》，简称《手册》，——水利电力出版社； 《压力钢管》（水工建筑物设计丛书），——电力工业出版社；参考资料：《引水系统部分施工图（凤冈县九道拐水电站工程）》[]
c
φσ理
1
1
2、按抗外压稳定设计管壁厚度
式中： P cr——明管临界压力（N/mm2），
E——钢管弹性膜量（N/mm2），
t——管壁厚度（mm），
ν——钢管抗剪切系数，
D——钢管内径（mm），
K——安全系数，
p——钢管承受外压（N/mm2），
考虑到在实际受力情况下，钢管无外水压力，且外面包有砼，并在隧洞进口设有通气孔
所以：Pcr≥Kp；即，钢管抗外压稳定满足要求。

所以，管壁厚δ取为21mm。

3、管壁厚度的确定
综合以上两种管壁计算， 比较管壁厚度δ1，δ2的大小，取大值作为相应管节的壁厚。

但考虑钢管实际受力情况复杂 及岔管外压稳定， 所以管壁厚度δ值可取为：
钢岔管壁厚(mm)主钢岔管壁厚(mm)支钢岔管壁厚(mm)
212222
二、 主钢管设计
1、管壁厚度的确定
由于岔管壁厚为21mm，且岔管与钢管主管间有管节过渡，为便于管壁厚度的连续性，所以初取主钢管壁厚δ=22mm，钢材为A3钢。

2、管壳抗外压稳定
（1）、气压差选择——△P=49000Pa， （2）、抗外压安全系数K=2.0， （3）、钢性环布置及环断面拟定
据《规范》取上两式的较小值作Pcr。

圆管处是否设置钢性环的判别标准式应满足下式：δ≥D/167，（（12-23）——Page324，《手册》）， 代入数据计算得：δ=22mm>2100/167=13mm。

所以，不需设钢性加劲环。

（12-26）——Page325，《手册》
J R ——环计算断面（包括环两侧各 l h ——环间距，m；
Fh——环计算断面积，m 2；
在计算出Pcr值后，利用K=Pcr/△P≥2.0 ，△P=49000Pa ；
若计算的K≥2则钢性环满足抗外压稳定要求；否则，应加大环断面刚度或调整环间距，而通常以前者更经济。

一般, R T
取主管进口半径的(1.1~1.2)倍,Ri 对主管Ⅰ指进口半径,对主岔管Ⅱ、Ⅲ指出口断面
（二 ） R T （mm ）
(对主管Ⅰ及主岔管Ⅱ,i=1、2,对支岔管Ⅲ,i=3)
θ12=0, θ13=ω23-（2a 1+a 2+a 3）-θ ，（θ、θ ——腰线转折角）
（5）、环间管壁的外压稳定计算：
环间管体在外压的作用下，可发生（图12-21，——Page327，《手册》）所示失稳形式。

环间管体失稳的临界外压力Pcr计算可采用（图12-20，——Page326，《手册》）的曲线查出Pcr值。

按E=2.058E+8（kPa），μ=0.3，r/δ=40~350，
（13-54）——Page358，《手册》
K=Pcr/△P=2200000/49000=44.9≥2，即环间管壁的外压稳定满足要求。

三、 钢岔管岔管体形的几何尺寸
（一 ） 腰线转折角与半锥顶角
由 lh/r=2/2=1，r/δ=2000/20=100，n=6 ，查图12-20，——Page326，《手册》）的曲线，得Pcr=22E+5Pa。

i
i i i T a A a R R sin cos +=
半径,脚标分别为本1、2、3。

Ri 在拟定体形和划分管段时定出。

由上式能计算基本管节的轴线长Ai 。

（三）基本管节Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ沿腰线的节距Sij(mm):
轴线长Ai mm
公切球半径R T ： R T =1050*1.2=
1260
（四）基本管节Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ管轴夹角
)(180********a a ++-°==q w w )(180********a a ++-°==q w w )
(180********a a ++-°==q w w。