镇墩计算
镇墩计算方法
附录C 镇墩稳定计算
C.0.1 荷载及有关系数可按表C.0.1-1～表C.0.1-3计算选用。
荷载计算
表C.0.1-1
注：表中所列公式中各符号意义如下：
q c——每米管自重(kN/m)；
L ——计算管长(m)；
ф——管轴线与水平线的夹角(°)；
D0——管道内径(m)；
D F——闸阀内径(m)；
H p——管道断面中心之计算水头(m)；
r ——水的容重(kN/m3)；
D01——水管直径变化时的最大内径(m)；
D02——水管直径变化时的最小内径(m)；
D1——伸缩接头外管内径(m)；
D2——伸缩接头内管内径(m)；
f H——管道和水的摩擦系数；
b k——伸缩节填料宽度(m)；
f k——填料与管壁摩擦系数；
f0——管壁与支墩接触面的摩擦系数，可按表C.0.1-2选用；
q s——每米管内水重(kN/m)；
V——管道中水的平均流速(m/s) ；
g——重力加速度(m/s)；
K H——水平向地震系数，可按表C.0.1-3选用；
C z——综合影响系数，取1/4；
a i——地震加速度分布系数，取1.0；
W i——集中在i点的重量(kN)。
管道与支墩接触面的摩擦系数f0值
表C.0.1-2
水平向地震系数K H值表C.0.1-3
C.0.2 镇墩稳定分析应符合下列规定：。
镇墩计算表格
ΣA'= ΣA'h= ΣA'v= ΣA"= ΣA"h= ΣA"v=
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
四、体积力 五、镇墩体积
Σx= Σy= Gd= Vd=
Σx= Σy= Gd= Vd=
镇墩构造要求： 1、最小宽度B=0.8D0+(D0+2δ) 2、最小基础面积ω=(Σymax+Gdmax)/0.75/294 3、最小长度应裹住弯管和部分直管（≥D0）
四、体积力 五、镇墩体积 2)温降 1）自上游指向镇墩 水平分力 垂直分力 2)自下游指向镇墩 水平分力 垂直分力 3)法向力 Q'的水平分力= Q'的垂直分力= Q"的水平分力= Q"的垂直分力=
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
Σx= Σy= Gd= Vd=
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
ΣA'= ΣA'h= ΣA'v= ΣA"= ΣA"h= ΣA"v=
#DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! 0.00 0.00 #DIV/0! 0.00 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
#DIV/0!
0.3 镇墩与地基f2= 下游管长L2= 下游β= 检修状况
0.45 1
A1'= qsLSinα A1'= 0.00 A3'= A3"= A5'= A5"= A600 0.00 0.00 0.00 0.00 #DIV/0! 0.00 0.00
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。
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
镇墩后期计算程序表(用于空间管道转弯计算)
4.1
3.01
8984.95 挖槽
表
K1 12.120 14.910 K2 0.000 0.000
-182.10
-12573.6
G 8909.6 8909.6 K1 9.06 6.95 K2 15.93 15.78
算成果表
max
-210.61698 -209.71785 -196.48734 -195.58821 -131.64
h1 8.29
h2 1.95
作用力臂以及b、h h3 l1 5.47 5.48
镇墩端部作用力个方向分力表
工况 温升 温降 位置 上游端 下游端 上游端 下游端 x 8294.65 -7885.25 3196.95 -3527.37 y 1299.77 -286.69 799.93 140.61 z 0.00 0.00 0.00 0.00
A1=
3259.755 5.6
A2
-3496.818 5.6
1 =
2 =
3 =
799.93 140.61
上游 x= 下游 x= 地震荷载 方向1 F1=
∑X1 = ∑Y =
-330.421 940.541
3196.95 y= -3527.37 y= 0 方向2 F2=
0
∑X2 =
0.000
抗滑稳定 f= K1 = K2 =
Q1 =
484.148
Q2=
484.148 单位kN
0 单位：度
z= z=
0.00 上游Z一般为零 0.00
正负两个方向
311.8361
h=
7.5 b= 顺水流向 垂直水流向
8
m
3.52 3.75 0 -149.48 -149.48
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
水电站压力管镇、支墩计算软件
5.53 4.66 9.38
32.38 1.48
1.23 1.99 11.47
1.23 1.22
（二）、运行条件下作用在镇墩上的基 本荷载
（1）钢管自重的轴向分力A׳1= （KN）
（2）镇墩上、下游端内水压力A3 上游端A׳3= （KN） 下游端A״3= （KN） （3）伸缩节管端水压力A5 上游伸缩节A׳5= （KN） 下游伸缩节A״5= （KN）
管壁厚的稳定条件
计算管壁厚(公式1）δ= (mm)
计算管壁厚(公式2）δ= (mm) 计算管壁厚δ(公式3）= (mm) 管壁厚度稳定条件= (mm)
管壁最小厚度 膜应力区
镇墩上游管轴倾角α1(度）= 镇墩下游管轴倾角α2（度）=
平均直径Dm= (m) 实际单位长管重qs= 单位长管中水重qw=
(KN) (KN)
（4）温度变化时，伸缩节止水盘根对管壁摩 擦力A6
上游伸缩节A׳6= （KN） 下游伸缩节A״6= （KN） （5）温度变化时，支墩对管壁摩擦 力A7 上游方向A7= （KN） 几个支墩的总阻力ΣA׳7= （KN） （6）镇墩中弯管水流离心力A8=
（KN）
（7）镇墩前、后钢管对镇墩的法向 力
镇墩前半跨管的法向力Q=׳
镇墩后管段长的法向力Q=״ （三）、检修条件下作用在镇墩上的基 本荷载 （1）钢管自重的轴向分力A1=׳ （KN）
（2）关闭阀门或闷头上的水压力A2( 下镇 墩）
（3）温度变化时，伸缩节止水盘根对管壁摩 擦力A6
上游伸缩节A׳6= （KN） 下游伸缩节A״6= （KN） （4）温度变化时，支墩对管壁摩擦 力A7 上游方向A׳7= （KN） （5）镇墩前、后钢管对镇墩的法向 力
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
1#镇墩计算
直
9
管 轴
钢管中水重分力
Qw qw L2 cos 2
方
向
10
镇墩上游垂直管轴方向合力∑Q Q 2 Q S Q W
（管轴向作用力符号：+为钢管下行方向；-为钢管上行方向）
3.921
3.921
12.186
12.186
16.107
16.107
3.4 钢管对镇墩总的水平推力∑X、总的垂直力∑Y计算 计算公式：
镇墩上游段钢管支座的间距…………………………………………… l＝ 8.000m
套管式伸缩节外套管外径 ………………………………………………D1 ＝ 套管式伸缩节外套管内径 ………………………………………………D2 ＝
1.012m 0.980m
套管式伸缩节止水盘根沿管轴向长度…………………………………b1＝ 0.080m
∑X 23.011
∑Y 39.981
温降
0.28625 -29.8055
32.96
16.107
0.000° 12.201° -32.25
42.404
检修工况
∑A1
∑A2
∑Q1
∑Q2
α1
α2
∑X
∑Y
温升
11.41475 -4.8845
8.024
3.921
0.000° 12.201° 5.812
10.824
式中：
镇墩基础面宽度（垂直水流方向） ………………………………………… b= 3.000m
镇墩基础面长度（顺水流方向）………………………………………………h= 4.000m
镇墩上游端管中心与镇墩基础面高差 ………………………………………h1= 2.239m 镇墩下游端管中心与镇墩基础面高差 ………………………………………h2= 1.853m 镇墩上游端管中心与镇墩基础面形心距离 …………………………………l1= 2.000m 镇墩下游端管中心与镇墩基础面形心距离 …………………………………l2= 2.000m 镇墩形心与镇墩基础面形心距离 ……………………………………………l3= -0.065m 镇墩内钢管中心与镇墩基础面形心距离 ……………………………………l4= 0.011m
镇,支墩计算
3038305.445312.14729.228 2.7832.3(吨/米3)20(公斤/厘米2)0.0127.85(吨/米3)钢管内径d=0.1219260.40.314159 1.786050.22495838.38335A 2`38.383355.7084734.伸缩接头边缝处的内水压力：4.70706611.4454511.7676611.4454562.352661.04929x n 54.41409x n`60.97729Xn -6.5632y n30.44591y n`2.964152Yn27.48176安全系数Kc ： 1.50-76.7057-33.3503墩底宽B=627G 设62.10.6σ最大=9.953529σ最小= 2.488382偏心距e=（吨/米2）应力皆小于地基允许应力［σ］＜20地基应力σ=（G+Yn ）*（1±6e/B ）/（A*B ）（可计算，或在力式图上量得）（吨/米2）说明：本例题采用封闭式镇墩，支承滑动式一）基本数据：镇墩中心至上游伸缩节距离L`=至下游伸缩接头距离L``=体积V=G/γ镇由此设计实际体积V 设五）地基应力校核：镇墩上游段A 1=g 管*L`*sin (α1)单位长管自重g 管=单位长管中水自重g 水= 镇 墩 计 算钢管厚度δ=二）计算作用在墩上的力：钢管容重γ管=镇墩中心处水管设计水头H 设=上游伸缩接头处设计水头H 上=下游伸缩接头H 下=2.转弯内水压力：A 2=PI*d 2*H 设*γ水/43.温度变化时，管壁与支墩面的摩擦力：A 3=f*（g 管+g 水）L`cos （α1）镇墩上游管道倾角α1=镇墩下游管道倾角α2=镇墩材料容重γ镇=镇墩地基承载力［σ］=1.钢管自重：5.温度变化时，伸缩接头边缝间摩擦力：A 8=PI*H 上*γ水*b*f（此处，取b=0.1D ，f=0.钢管与支墩面的镇墩与基础的摩f 基A 7=PI*H 上*γ水*d*δA 7`=PI*H 下*γ水*d*δ钢管直径D 镇墩下游段A 1`=g 管*L ``*sin (α2)镇墩体积V ：G=（Kc*Xn-f*Yn ）/（f*cos β+Kc*sin β）下游段合力A`：四）镇墩体积计算：镇墩与基础面夹角β：三）力的组合：上游段合力A ：A 8`=PI*H 下*γ水*b*f说明：其余力作用很小，均忽略不计。
镇墩抗滑稳定及地基应力计算(附件重0.15)
0.451.3
860.2135.84
(m 3)
024035.841684.38
300.000.40
14.04
0.6
m
2.72
m 4.4
m 3.191
m 5.5m
计 算 成 果
抗滑稳定安全系数 …………………………………………Kc =抗滑稳定需要的体积力
计算公式：K c =f z (∑Y+G d )/∑X
式中：
由镇墩体积力计算表知，镇墩需要稳定所需的体积为：镇墩体积及几何尺寸拟定镇墩体积V d (m 3)镇墩内弯管半径ρ(m)混凝土容重γb (kN/m 3) 拟定出镇墩尺寸后，算镇墩实际重，带入运行、检修 、校核工况中镇墩抗滑稳定计算中的镇墩重量，并把镇墩相
关尺寸输入镇墩地基应力计算中核地基应力
镇墩最小宽度b=初步计算基础面宽度b 为基础面最小长度l =按裹住弯管及部分直管段要求，基础面长度应取l =
镇墩内钢管水重G W '(kN)
最小基础面积ωd (m 2
)地基允许承载力[σ]d (kPa)地基应力不均匀系数α总垂直力最大值R 1(kN)
按构造要求，钢管两侧混凝土采用0.4D 0，即b'=
注意：蓝色为输入数据，可修改；另外要注意蓝色的文字。
镇墩与地基间摩擦系数…………………………………………fz=
拟定出镇墩尺寸后，算镇墩实际重，带入运行、检修、校核工况中镇墩抗滑稳定计算中的镇墩重量，并把镇墩相关尺寸输入镇墩地基应力计算中核地基应力。
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
柔性接口镇墩计算
寸:
底面积A
体积M
重量G
d(高度)
m²
m³
kN
2.50
10.00
25.00
575.00
水平弯管镇墩类型计算
2.0Mpa 平面转角
B1(法向长边) B2(法向短边) L(轴向长边) L0(轴向短边) d(高度)
11.25
1.00
1.00
2.00
1.00
2.00
22.5
1.00
1.00
4.00
2.00
2.00
45
1.50
1.00
5.80
4.00
2.50
60
2.00
1.50
6.00
4.00
2.50
90
2.00
2.00
6.50
5.00
3.00
1.6Mpa 平面转角
B1(法向长边) B2(法向短边) L(轴向长边) L0(轴向短边) d(高度)
3、管道接口设计内径dn
4、平面弯管转角a
5、管道设计内水压力
6、地下水位以上的原状土重度γ1 7、镇墩顶部覆土重度γ2
° ° kpa kN/m3 m
1.12 900.0 m 1008.0 m 40.0度 1.80 MPa 18.00 kN/m³ 16.00 kN/m³
8、主动土压力计算采用的回填土重度γ3 9、地下水位以下土的有效重度γ"
计算公式：
W=γ2×Z1×A
5.6、镇墩及其顶部覆土所受浮托力标准值
80.00 kN
计算公式：
FfwK=γw×A×(Z2-Zw)
反虹吸水力及镇墩结构计算算例
一、水力计算1、基本参数选择本次计划建设那里屯反虹吸1座,管长158米,上下游水头差1.39米,设计流量0.137m3/s,设计采用Ⅰ阶段预应力承插管，管径为DN500mm，承压标准为0.6MPa。
2、水力计算（1）不淤流速计算（采用挟砂流速）V挟砂=｛ω06ρ0.5(4Q/πd752)1/4｝1/1.25ω0——泥砂沉降速度，mm/s，本项目取1.07mm/s；ρ——水流中的挟砂含量，取1%；Q——设计流量，0.137m3/s；π——圆周率，3.142；d75——挟砂粒径，本次设有沉砂池，项目区为粉砂质粘土地区，不会有大的粒径通过，参考广西一些地方经验，取0.04mm；经计算，V挟砂=0.56m/s。
（2）管内流速计算V管=Q/πr2=0.137/(3.142×（0.5/2）2)=0.70m/s＞V挟砂=0.56m/s。
管内在设计流速情况下不会出现淤积。
（3）水头损失计算1）沿程水头损失H f=λV2L/（8Rg）λ=8g/C2C=R1/6/nH f——沿程水头损失，m;R——水力半径，R=D0/4=0.5/4=0.125；D0——管道内径，D0=0.5米；n——本项目采用钢筋砼管道，n=0.014。
V——管内流速，V=0.70m/s；L——管道长度，158米；经计算，H f = 1.23米。
2）局部水头损失H j=［ξ进口+ξ拦栅+ξ弯道+ξ出口］V2/2g=［0.5+1.79+0.3×1.2×5+0.64］×0.72/(2×9.81)=0.12m。
3）总水头损∑h= H f + H j =1.35米＜1.39米，满足过流要求。
二、结构设计管道单节管长2米，为承插管。
为防止地基不均匀沉降破坏，管道底部设30cm厚C20现浇砼管垫，管垫与管道接触处铺设油毡垫层防温变，管与管之间连接采用橡胶环止水，并设C20钢筋砼管接外包防渗，沿管长在地形剧变地段设C20砼镇墩固管；管道入口第一节管采用Dg500mm无缝钢管，在入口稍下部位设置竖向Dg200mm无缝钢管作为导气管，无缝钢管内外均采用防腐漆涂抹防锈。
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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
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
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
下 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
G1 G2
G3
自
G4
重
G5
G6
G7 ∑G 镇墩混凝土体积（立方米）
大小 0
819027.342
39785.0722 2847.85374
0
76.79532044 5.168056
-1.5
0 115.19298
0
-200829.9122 -13515.1
-1.5
0 -301244.9
0
0
0
-1.5
0
0
0
-5575.668861 -375.223
-1.5
0 -8363.503
0
-589.8731736 8765.289 -1.365407
0
-3 -2 -1 0
1
2
3
X分力
X分力对基 Y分力对基 X分力对基 Y分力对基
Y分力 底型心力臂 底型心力臂 底型心弯矩 底型心弯矩 ∑X
∑Y
0
0
-1.5
0
0
0 719575.177 1910269.76
0
0
-1.5
0
0
0
819027.342
0
-1.5
0 1228541
0
0
0
-1.5
0
0
0
39785.07216
镇墩底宽W1（米） 镇墩边长W2（米） 镇墩边长W3（米） 镇墩边长W4（米） 镇墩边长W5（米） 镇墩边长W6（米）
说明： 1、镇墩的底宽＞0，边长≥0； 2、镇墩为凸多边形，管道转弯 点位于镇墩体内 3、管道倾角≥-360度，≤360 度； 4、镇墩坐标系如下图； 5、红色、绿色数据为输入数 据，绿色数据改变后要执行宏 命令
0 54070.74
-1.5
-2
0 -108141.47
589.8731736 39.6964
-1.5
0 884.80976
0
0
0
-1.5
0
0
0
-817179.0049 -54993.3
-1.5
0 -1225769
0
0
0
-1.5
0
0
0
-39695.28734 -2671.35
-1.5
0 -59542.93
2 -805.417 17530.5771
-1546.917808 22986.6 -1.365407
2 -2112.172 45973.2077
1920000
0
0
0
-2
0
0
2.0000
0
-37699.1
-1
37699.1118
15393.8
-1
-15393.804
-37784.4
1
-37784.382
15428.62
1
15428.6225
∑M1
∑M2 ∑M1+∑M2
K
σ1（Kp） σ2（Kp）
1079650.36 -85924.819 993725.543 滑1.动32趋73势59向41 170.042904 20.9840723 下游
-37784.382 15428.6225 1875338.93 76.7020758
0
镇墩简图
4
5
4
4
4
4
3
0
1.5
2
2、镇墩为凸多边形，管道转弯
点位于镇墩体内
3、管道倾角≥-360度，≤360
度；
4、镇墩坐标系如下图； 5、红色、绿色数据为输入数 据，绿色数据改变后要执行宏 命令
0
1.5
1
2
1.4
201284.16 715792.465 5588.28019 20618.3398 54070.7366 591.207379
-819027.34
-39785.072 76.96902
-201284.16
-5588.2802 8785.11434 23038.5961
1920000 0 0
-37699.112 15393.804