水电站压力管道
水电站压力管道
❖ 镇墩是保持钢管段不发生位移、倾覆和扭转的支承 结构物。
❖ 作用：
依靠自身的重量来固定钢管 承受因钢管改变方向及管径变化而产生的轴向不平衡力 使钢管在任何方向均不产生位移和转角
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式
4.3.4 明钢管的支承结构
1.镇墩及其构造
4.3.2 明钢管的阀门和附件
2.附件
❖ （2）通气孔和通气阀
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。即：放空时补气，充水时排 气。
位置：阀门之后 当进水口较深时，可采用通气阀，在正常运行时保持关闭
状态，发生负压时开启，自动补气，充水时自动排气。
第四章 水电站压力管道
4.1 压力管道的功用和类型 4.2 压力管道的线路选择和布置方式 4.3 明钢管的构造、附件及敷设方式 4.4 压力管道的水力计算与尺寸拟定
4.6 钢岔管
4.1 压力管道的功用和类型
4.1 压力管道的功用和类型
4.1.1 压力管道的功用与特点
作用：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。 特点：
在工厂压轧成无纵缝的管节，运到现场后用横向焊缝或法 兰将管节连成整体。
适用：高水头，小流量的水电站。
4.3 明钢管的构造、附件及铺设方式
4.3.1 明钢管的构造
1.接缝与接头
❖ (2)焊接钢管
由辊卷成圆弧形的钢板，用纵缝和横缝焊接而成。 纵缝：焊缝交错排列，避开两个中心轴 纵缝与水平轴线和垂直轴线的夹角应大于15°
4.1 压力管道的功用和类型
4.1.2 压力管道的类型及适用条件
2.按管道布置方式分类
❖ （3）坝体压力管道
斜式布置
水电站压力管道
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2020/10/29
水电站压力管道
第八章 水电站压力管道
v 作用：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。 v 特点：坡度陡、内水压力大，承受动水压力，且
靠近厂房，失事后果严重，所以必须安全可靠。
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水电站压力管道
第一节 压力管道的类型
按布置方式分
按材料分
易于制作，无岔管。 v 缺点：造价高。 v 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；
(2)混凝土坝内管道和明管道。
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水电站压力管道
2．联合供水： 一根主管，向多台机组供水。设下阀门。
v 优点：造价低 v 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差
v 适用：机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管 和明管。
明管：
钢管(大中型水电站)，钢筋
暴露在空气中(无压引水式电站) 混凝土管、木管(小型电站)
地下埋管（隧洞埋管) : 埋入岩体。(有压引水电站)
不衬砌、锚喷或混凝土衬 砌、钢衬混凝土衬砌，聚 酯材料管等
混凝土坝身埋管： 依附于坝身(混凝土重力坝及 钢筋混凝土管道、钢衬钢 重力拱坝)，包括：坝内管道、 筋混凝土管道 坝上游面管、坝下游面管
2. 经验公式法：简化条件推导公式。精度较低，初 步设计时采用
Qmax——压力管道设计流量，H—设计水头
3. 经济流速法：压力管道经济流速一般为4~6m/s，
最大不超过7m/s，Ae= Qmax/Ve
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水电站压力管道
第四节 钢管的材料和管身构造
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水电站压力管道
一、钢管的材料
➢ 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。 ➢ 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、
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。
表8-1 压力管道类型其中，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。
图8-1 焊缝布置图(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。
水电站压力管道工程施工方案
水电站压力管道工程施工方案一、施工平面总布置由于本工程分布较为集中，交叉作业多，相互干扰大。
根据工程项目分布特点，现做如下安排1、项目部设置项目部设置主要管理机构、主要管理人员生活住房、综合仓库等。
2、施工现场布置2.1在调压井处修建一个蓄水池。
2.2 在1#镇墩施工高程修建施工平台一个，设置搅拌站、材料仓库、砂石堆料场等生产设施。
2.3 在2#镇墩施工高程右边开挖运渣道路，在渣场旁边修建施工平台一个，设置搅拌站、材料仓库、砂石堆料场、施工人员住房等生产生活设施。
2.4 沿4#镇墩从厂房后面，修施工公路一条至厂房下游弃渣场，路面宽度5米。
在4号镇墩右边修建施工平台一个，设置搅拌站、材料仓库、砂石堆料场等生产生活设施。
2.5 在厂房附近修建材料仓库及施工人员住房，钢筋、模板制作加工厂、机械设备停置场等生产生活设施。
3、施工道路工程项目区交通较为便利，距新塘乡双河镇（恩鹤省级公路经过）约29 km。
已改建的村级公路至厂房厂址处公路较为完善，工程所需机械设备、主要材料可运抵厂房厂址处。
4、水电施工用水从工区下游深山沟中采用φ20水管引水1km至调压井，修建蓄水池，以满足施工及生活用水。
施工用电接业主安装在施工现场200m处变压器电源。
5、通讯施工队办公室配一部固定电话，主要负责人各配备1部手机，以利各工区之间联络。
6、施工临时用地计划表施工临时用地计划表注：施工平台根据现场条件确定二、施工进度计划1、施工总进度计划根据招标文件要求，结合工程特点，考虑天气影响，2024年9月30日前完成斜洞开挖、管道开挖、灌注桩、3# 4#镇墩、支墩一期砼，2024年11月30日前完成镇墩二期砼，2024年12月30日前完成工程施工任务。
2、施工进度安排：由于本工程工期紧，工程量较大，拟安排多个施工班组同时进场分散施工，流水作业。
斜洞开挖： 8月10日----9月30日管道开挖（镇墩基础）： 8月13日----9月20日灌注桩： 8月15日----9月30日3# 4# 镇墩、支墩一期砼： 8月25日----9月30日镇墩二期砼： 10月15日---11月30日管道槽护砌： 10月30日---12月30日钢管外包砼： 11月15日---12月30日调压井及下部砼： 10月1日----12月30日竣工验收： 1月1日-----1月10日施工进度计划横道图（附后）83、保证进度的措施为保证工程按期完成，建立完善的进度保证体系，合理安排好人员、设备及材料供应。
第一章第三节水电站压力管道第一部分压力水管的功用和类型
3.地下压力管道 当地形地质条件不宜布置成明管或电站布置 在地下时，往往将压力管道布置在地面以下成 为地下压力管道。
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第三节 水电站压力管道
三、压力管道的结构形式
3.地下压力管道
地下压力管道有地下埋 管和回填管两种： 1）埋入地层岩体中的 压力水管称为地下埋管。
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第三节 水电站压力管道
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第三节 水电站压力管道
三、压力管道的结构形式
1.坝体内压力管道 1）坝内埋管—平埋式
缺点：进水口位置较低 ，闸门承受水压大，不有利 于进水口的各种设施布置； 管道纵轴与坝体内较大的主 压应力方向垂直，加重管道 周围坝体的应力恶化；与坝 体施工的干扰较大。
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第三节 水电站压力管道
三、压力管道的结构形式
三、压力管道的结构形式
1.坝体内压力管道 2) 坝后背管 优点： (1) 减少管道空腔对坝体的削弱，有利于坝体安全； (2) 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； (3) 管道可以随机组的投产先后分期施工，有利于合 理安排施工进度，且减少投资积压，机组台数较多时 ，效益更为显著 。
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第三节 水电站压力管道
三、压力管道的结构形式
1.坝体内压力管道 1）坝内埋管—斜埋式 缺点：管道较长，弯段多 ，不头损失大；管道与下游坝 面间的混凝土厚度较小 。
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第三节 水电站压力管道
三、压力管道的结构形式
1.坝体内压力管道 1）坝内埋管—平埋式
管道布置在坝体下部
管径较大时常采用这种布置 方式。 优点：管道较短，弯段 少，不头损失少；管道与下 游坝面间的混凝土厚度较大 。
2.地面压力管道 2）钢筋砼管 普通钢筋砼管一般适用于静水头和管直径乘 积<60平米，且静水头不宜超过50米的中小型水电 站；预应力和自应力钢筋砼管具有弹性好、抗拉 强度高等特点，但是制作要求较高。适用范围可 达≤300平米，静水头可达150米。可以代替钢管 ，可节约钢材60%以上。
水电站压力管道
第八章水电站压力管道要求:掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置,压力管道的尺寸拟定,设计方法与步骤。
第一节压力管道的功用与类型一、功用及特点(一) 功用压力管道就是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。
(二)特点(1) 坡度陡(2) 内水压力大,且承受动水压力的冲击(水击压力)(3) 靠近厂房。
严重威胁厂房的安全。
压力管道的主要荷载为内水压力,HD值就是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
当V=5~7m/s时,HD≈(0、15～0、18) N g H当N g相同时,H愈大,HD愈大。
目前最大达5000m2。
目前最大直径的钢管就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。
二、分类第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定一、供水方式1.单元供水:一管一机。
不设下阀门。
优点:结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好,易于制作,无岔管缺点:造价高适用:(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管; (2) 混凝土坝内管道与明管道2.联合供水:一根主管,向多台机组供水。
设下阀门。
优点:造价低缺点:结构复杂(岔管)、灵活性差适用:、(1) 机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管与明管3.分组供水:设多根主管,每根主管向数台机组供水。
设下阀门。
适用:压力水管较长,机组台数多,单机流量较小的情况。
地下埋管与明管单元供水联合供水分组供水二、明管布置管道与主厂房的关系: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:分组供水与联合供水。
(a)、(b) 正向引进(c)、(d) 纵向引进(e) 斜向引进压力水管引进厂房的方式三、线路选择压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)与水电站厂房布置统一考虑。
1.路线尽可能短、直。
(经济、水头损失小、水击压力小)一般设在陡峻的山脊上。
水电站压力管道
v 有发展前途的管型，能发挥与围岩共同受力的优点。 目前国内应用较少。
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水电站压力管道
第八节 地下埋管(buried penstock )
施工过程：开挖岩洞（清理石渣、支护等）→安 装钢管→回填混凝土→接处灌浆。 大型水电站中应用较多。
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地 下 埋 管 施 工 中
水电站压力管道
不承担环向荷载。
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水电站压力管道
v 计算内容：(1) 在已知钢管厚度情况下，求钢衬应 力σθ；(2) 在已知钢衬允许应力的情况下求解钢衬 厚度。
v 钢衬应力的计算公式：
v 给定允许应力和焊缝系数的情况下，求管壁厚度的 计算公式
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水电站压力管道
上面两个公式中： P—内水压力 E—钢衬的弹性模量 μ—钢衬的泊松比 K—围岩的弹性抗力系数 K0—单位弹性抗力系数 Δ—钢衬/混凝土/围岩之间
v 地下水位较高地区，可打排水洞(效果好)、设排水 管(易堵塞)，也可外设加劲环。
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水电站压力管道
三、钢衬承受内压时的强度计算
假定： v 围岩、混凝土、钢管为弹性各向同性体。 v 混凝土和钢衬施工后无初始应力。 v 钢衬与混凝土垫层、混凝土垫层与围岩之间存在
微小的缝隙。 v 混凝土垫层承受荷载开裂以后只传递径向压力，
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水电站压力管道
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水电站压力管道
本章小结
v 压力管道功用和基本类型。中高水头电站一般采用 焊接钢管，低水头电站有时可采用钢筋混凝土管。
v 压力管道的线路选择原则、压力管道的供水方式和 管径确定。应根据电站的不同情况，结合电站的开 发方式、水头、流量及管道的长短、地形、地质条 件确定压力管道的供水方式和引进方式。
6水电站压力管道a详解
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
(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)
2. 经验公式法：简化条件推导公式。精度较低，初
步设计时采用
D 7 5.2Qm3 ax H
Qmax——压力管道设计流量，H—设计水头
3. 经济流速法：压力管道经济流速一般为4~6m/s，
最大不超过7m/s，Ae= Qmax/Ve
第四节 钢管的材料和管身构造
一、钢管的材料
❖ 钢管所用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 因素选定。
❖ 适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较 小的情况。地下埋管和明管。
第三节 水力计算和经济直径的确定
一、水力计算 ❖ 恒定流计算：确定管道的水头损失，包括沿程和
局部两部分。 ➢沿程损失：处于紊流，可按曼宁公式计算。 ➢局部损失：进口、门槽、渐变段、弯段、分岔
等部位，按水力学公式计算。 hw→电能→装机容量→管径选择
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。
水电站压力管设计标准
水电站压力管道设计标准是指在设计和建造水电站压力管道时，需要遵循的一系列规范和要求。
这些标准主要包括以下几个方面：
1. 材料选择：压力管道的材料应该具有足够的强度、韧性和耐腐蚀性，能够承受高压水流的冲击和腐蚀作用。
常用的材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
2. 结构设计：压力管道的结构应该合理、稳定，能够承受水流的压力和振动。
常见的结构形式包括直管、弯头、三通、四通等。
3. 尺寸计算：压力管道的尺寸应该根据水流的流量、速度和压力等因素进行计算，确保管道能够正常工作并避免出现堵塞或破裂等问题。
4. 安装要求：压力管道的安装应该符合相关的规范和要求，包括管道的连接方式、支架的设置、管道的固定等。
同时，还需要进行严格的质量检查和测试，确保管道的安全性和可靠性。
5. 维护管理：压力管道的维护管理应该定期进行，包括清洗、检修、更换等工作。
同时，还需要建立完善的档案管理制度，记录管道的使用情况和维护记录等信息。
总之，水电站压力管道设计标准是保证水电站安全运行的重要保障。
只有严格按照相关标准进行设计和建造，并进行有效的维护管理，才能确保水电站的长期稳定运行。
第十三章 水电站的压力管道
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。
其一般特点是坡度陡，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。
万一发生事故，也应有防止事故扩大的措施，以保证厂房设施和运行人员的安全。
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，如图11-5。
布置于坝体混凝土中者称坝内钢管，如图11-2。
埋设于岩体中者则成地下埋管，如图18-12。
以上是水电站压力钢管的三种主要形式。
二、钢筋混凝土管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。
除普通钢筋混凝土管外，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。
普通钢筋混凝土管因易于开裂，一般用在水头H和内径D的乘积HD<50m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由于抗裂性能好，抗拉强度高，HD值可超过300㎡。
位于岩体中的现浇钢筋混凝土管道，在内水压力作用下，钢筋混凝土与围岩联合受力，工作状态与隧洞相似，归于隧洞一类。
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。
本章主要讲钢管。
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是引水系统的一个组成建筑物。
压力管道的布置应根据其形式、当地的地形、地质条件和工程的总体布置要求确定，其基本原则可归纳如下：(1)、尽可能选择短而直的路线。
这样不但可以缩短管道的长度，降低造价，减小水头损失，而且可以降低水锤压力，改善机组的运行条件。
因此，明钢管常敷设在陡峻的山坡上，以缩短平水建筑物（如果有的话）和厂房之间的距离。
水电站压力管道名词解释
压力管道是指从水库、压力
前池或调压室将水流在有压状态
下引入水轮机的输水管。
压力水
管基本上集中了水电站全部或大
部分水头，它具有坡度陡、承受电站最大水头且受水锤动水压力及靠近厂房的特点。
因此，它的安全性和经济性受到特别重视，有不同于一般水工建筑物的特殊要求。
压力管道按布置形式分为明管、地下埋管、混凝土坝身管道三种，按材料可分为钢管或钢筋混凝土管。
明管是压力管道采用分段式铺设，直接暴露在空气中。
管身铺设在一系列支墩上，在管道转弯处设有镇墩，两镇墩之间设有伸缩节，以减少温度应力。
为了减少伸缩节的内水压力和便于安装，伸缩节一般布置在靠近上镇墩处。
地下埋管是埋藏于地层岩石之中的钢管，又叫压力洞或压力管道。
可以是斜的，也可以是垂直的，它是由开挖岩洞，安装，再在各层中钢材之间灌注混凝土做成的。
混凝土坝身管道是依附于混凝土坝身，即埋设在坝体内或固定在坝面上，并与坝体成为一体的压力输水管道。
根据布置形式，坝体压力管有坝内埋管、坝上游面管道及坝下游面管道三种。
压力管道-水电站
五、压力管道1.压力管道一般采用哪些材料制造？压力管道一般采用钢管、混凝土(预制、现场浇筑)、木制三种材料。
2.压力钢管最小转弯半径一般选用多少为宜？为什么？压力管道转弯半径一般以管道直径的3倍为宜。
转弯半径大，虽然水力损失小，但是施工工程量大，投资增加。
转弯半径小，虽然投资小，但是水力损失大。
3.根据什么条件选择焊接材料？根据焊件钢材性能来决定选用合适的焊接材料，其焊接材料主要是指焊条、焊丝和焊药。
4.压力管道对环向焊缝的检查有哪些要求？环向焊缝检查要求是每一道环向焊缝检查数量，不少于该环向焊缝总长的10％。
5.压力管道对纵向焊缝检查有哪些要求？对纵向焊缝检查量不少于全部纵向焊缝的25％长度。
6.焊接压力钢管必须采用哪种焊接方法？焊接压力钢管必须采用与压力钢管材料相符合的焊条和电弧焊接方法。
7.压力钢管基本荷载有哪些？(l) 内水压力。
(2) 在管径变化处及钢管转弯处由水压力所引起的轴向力。
(3) 压力钢管的金属结构自重，钢管内的水重和镇墩、支墩自重。
(4) 压力钢管发生轴向位移时，沿支墩及伸缩接头内产生的摩擦阻力，以及水对管壁产生的摩擦力。
(5) 钢管转弯处由于管内水流引起的离心力。
(6) 由于温度变化，钢管变形所产生的力。
(7) 钢管内水压力作用下，直径方向产生变形所引起的轴向力。
(8) 土壤作用在镇墩或支墩时的主动土压力。
(9) 中间支墩不均匀沉陷时，所产生的作用力。
8.压力管道发生外压力有几种情况？(1) 当压力管道内的水放空时，因为通气管(阀)的失灵，使压力管道内发生真空现象，管壁外受大气压力的作用，使压力管道转变为承受外压力作用。
(2) 埋设于地下的钢管，管内的水放空后管壁外承受地下水或土压力的作用。
(3) 埋填于混凝土内的部分管段，施工时承受未硬化的混凝土压力。
(4) 灌浆压力。
9.压力钢管振动现象有哪几种？(1)压力钢管发生振动时，只出现在某些管段，并不是全长范围都发生。
(2)管段的振动型式，基本上是管壁出现径向往复变形，其变形方式与钢管承受外压失稳破坏时出现皱曲的波浪形相似。
水电站的压力管道明钢管的敷设方式丶镇墩丶支墩和附属设备
水电站的压力管道明钢管的敷设方式丶镇墩丶支墩和附属设备在水电站建设中，压力管道起到了非常重要的作用。
而当涉及到管道敷设时，明钢管的使用是一种非常常见的方式。
本文将介绍水电站的压力管道明钢管的敷设方式以及镇墩、支墩以及附属设备的使用。
压力管道明钢管的敷设方式压力管道明钢管的敷设方式是水电站中常常采用的方法之一。
具体来说，明钢管的敷设可以分为地下敷设和地面敷设。
在地下敷设的情况下，需要建设足够宽度的管道路基，并对路基进行均匀地填筑，以防止管道在使用过程中出现偏斜或破损的情况。
然后，在路基上安装管沟，安装管沟的深度需要达到一定的标准，具体标准可以参照相关规定。
在管沟内铺设石子等基础材料，放置明钢管，并对明钢管进行固定。
其他管道敷设的步骤可以参照明钢管的地下敷设方式进行。
在地面敷设的情况下，首先需要进行地面平整处理。
然后，在平整的地面上设置专门的管道支撑架或碳素此和车用钢支撑，放置明钢管，并对其进行固定。
其他管道敷设的步骤可以参照明钢管的地面敷设方式进行。
需要注意的是，在进行明钢管敷设时要严格遵守相关规定和标准，以保证管道的质量和安全性。
镇墩和支墩镇墩和支墩是水电站压力管道敷设中常用的两种管道支撑方式。
镇墩一般用于跨越河流、湖泊、龙门等地方，起到承托管道和分散管道荷载的作用，同时也可以减小管道对地面或地基的冲击。
支墩则用于支撑在地面敷设的管道，起到承托支撑管道的作用。
在使用镇墩和支墩时，需要根据管道的位置和长度以及地形等因素进行合理的设置，在镇墩和支撑之间的距离和设置比例也需要符合相关规定和标准。
同时，在进行设置之前，也需要进行严密的计算和评估，确保设置的镇墩和支撑可以承载相应的荷载。
附属设备水电站压力管道的附属设备是管道敷设中不可或缺的一部分。
这些设备包括法兰、膨胀节、隔震器和阀门等。
法兰一般用于连接管道和管道或管道和设备之间，起到连接和密封的作用。
膨胀节则用于管道的热胀冷缩，以及降低管道振动和管道变形等问题，保证管道的安全性和可靠性。
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。
第三章水电站压力管道课件
在平面上：
①管道在平面上转向坝段一侧布置(a)。厂坝之 间不设纵缝连成整体，二者横缝在一条直线上。
②管道在平面上布置在坝段中央(b)。厂坝之间 设纵缝，二者横缝相互错开。
横 缝
a
b 纵缝
2）坝内埋管的施工方法 方法一：安装一段钢管，浇筑一层混凝土。 可省去二期混凝土，但施工干扰较大。 方法二：坝体内预留钢管施工槽→钢管在槽内 一次组装→回填混凝土→ 接缝灌浆。
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。
现为向家坝， 直径14.4m。
二、压力管道的类型及适用条件
按布置方式
明管 地下埋管
砼坝身埋管
材料
钢管、钢筋砼管
不衬砌、锚喷或砼衬砌、 钢衬砼衬砌
钢筋砼结构、 钢衬钢筋砼结构
明管
地
下
埋
管
砼坝体压力管道
（一）按管壁材料分 1、钢管。广泛应用于中高水头电站。
（2）阀门类型 ① 平板阀(闸阀)：常用于直径较小的压力钢管。 ② 蝴蝶阀：适用H<200m，管径较大情况，目前 最大管径达8m。
蝴蝶阀关
蝴蝶阀开
③球阀：球形外壳+可 旋转的圆筒形阀体+附件。
适用：H>100m高水 头水电站。
目前最大球阀直径为 3.4m，最大水头达850m， 最大重量超过100t。
(3)进人孔：设置在镇墩上 游侧，水平轴线下方45°处， 为直径≮45cm圆孔或≮45cm× 50cm的椭圆孔，间距≯150m 。
(4)排水管及排水阀：设置在在压力钢管的最低点。 (5)旁通阀：进水阀前后的钢管用旁通管连通。 (6)钢管的保护装置：钢管上安装的测量压力、流 量和管壁应力等。
(7)防腐蚀措施：金属热喷涂、涂料保护、电化
水电站压力管管理制度
水电站压力管管理制度第一章总则第一条为了规范水电站压力管的管理，保障水电站设施设备的安全运行和人身安全，保护环境，提高水电站的经济效益，制定本管理制度。
第二条本制度适用于水电站的压力管管理工作。
第三条水电站压力管管理应坚持“预防为主、综合治理”的原则，对压力管进行全程管理。
第四条水电站应当建立健全压力管管理制度，明确工作职责，加强技术管理，确保水电站压力管的安全运行。
第五条水电站压力管管理应当符合相关法律法规和标准的规定。
第六条水电站要对压力管道的设计、施工、验收、维护、维修等全过程进行全程跟踪管理。
第七条对于涉及压力管管理的重要工作和重大问题，水电站应当建立相应的记录和档案。
第八条水电站要定期组织对压力管的安全状况进行检查，确保压力管的安全运行。
第二章压力管的管理第九条水电站应当对压力管进行分类管理，对不同类型的压力管线采取不同的管理措施。
第十条水电站应对压力管的使用、维护、检测等进行规范管理，严禁擅自改变、停用或者拆除压力管。
第十一条水电站应当建立压力管管理档案，对压力管的设计、施工、验收、维护、维修等各环节进行全程记录。
第十二条水电站应当配备专业的压力管管理人员，对压力管的安全运行进行定期的巡检和检测。
第十三条水电站应当定期开展压力管的安全培训，提高从业人员的安全意识和技能水平。
第十四条水电站应当定期检测和评估压力管的安全状况，及时发现并排除安全隐患。
第十五条水电站应当建立压力管事故应急预案，做好压力管事故的应急处理工作。
第三章安全教育和培训第十六条水电站应当定期组织从业人员进行压力管道安全教育和培训。
第十七条水电站压力管道管理人员应当具有相应的技术资格和安全管理能力。
第四章监督检查和验收第十八条上级主管部门应当定期对水电站的压力管管理进行监督检查，并对压力管的安全状况进行评估。
第十九条水电站应当定期组织对压力管的使用、维护、检测等进行验收，确保压力管的安全运行。
第五章法律责任第二十条对于违反本管理制度的行为，水电站应当依法给予相应的处罚，并承担相应的法律责任。
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。
水电站教程课件 第八章 水电站的压力管道
3.坝身压力管道 坝身压力管道布置方式主要有 2 种：管道埋设在混凝土坝体内，称坝内埋管；敷设在混 凝土坝下游坝面上的压力管道，称为坝后背管。坝后背管可采用钢衬钢筋混凝土管或明钢 管。坝后背管的最大优点是不削弱坝体，基本上不干扰大坝施工。 坝内埋管根据埋设的深浅分为深埋管和浅埋管。深埋管对坝体的应力影响较大，与大坝 的施工干扰也大。浅埋管与深埋管相比具有如下特点： （1）由于坝体内钢管留槽较浅，对坝体应力削弱较小，可以使坝体提前挡水，确保发电 工期。 （2）减少钢管安装与混凝土浇筑的矛盾。 （3）减少钢管留槽二期混凝土回填的工程量和施工难度。 （4）节省工程投资。 如万家寨水电站原设计为深埋管，埋管距下游坝面 7.5m，后改为浅埋管，埋管距下游 坝面仅 1.5m。为了防止钢管外包混凝土裂缝（允许外包混凝土开裂）延伸至下游坝面，在钢 管顶部设置了软垫层。 以上是水电站压力管道的 3 种主要布置方式。在水电站压力管道布置中可采用上述单一 布置方式，也可采用其中两种布置方式的组合。如用地下压力管道将水从水库引到厂房附 近，再用明钢管引到机组。
同时水流内部各质点势能和动能互相转化并伴有能量损失，这种损失通常称为局部损失。压
力管道的局部损失发生在进口、门槽、渐变段、弯段、分岔等处。局部损失往往不可忽视，
尤其是分岔的损失有时可能达到相当大的数值。局部损失的计算公式通常表示为
hw
v2 2g
（8-3）
式中： 为局部损失系数，可查有关水力学手册确定。
（8-2）
式中： 为水头损失系数，焊接管用 0.00083； m eKt 为考虑水头损失随使用年数 t 的增加
而增大的系数，清水取 K 0.01，腐蚀性水可取 K 0.015 ； v 为压力管道中水体的流速，
m/s ； D 为管径， m 。
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第三章水电站压力管道第三章水电站压力管道要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和步骤。
第一节压力管道的功用和类型一、功用及特点(一)功用压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。
(二)特点(1) 坡度陡(2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力)(3) 靠近厂房。
严重威胁厂房的安全。
压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) N g H当N g相同时，H愈大，HD愈大。
目前最大达5000m2。
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。
二、分类按布置方式分按材料分明管：暴露在空气中(无压引水式电站) 钢管(大中型水电站)钢筋混凝土管(小型电站) 地下埋管（隧洞埋管)：埋入岩体。
(有压引水电站) 不衬砌、锚喷或混凝土衬砌、钢衬混凝土衬砌，聚酯材料管混凝土坝身埋管：依附于坝身(混凝土重力坝及重力拱坝)，包括：坝内管道、坝上游面管、坝下游面管钢筋混凝土结构、钢衬钢筋混凝土结构第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定一、供水方式1．单元供水：一管一机。
不设下阀门。
优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管缺点：造价高适用：(1)单机流量大、长度短的地下埋管或明管；(2)混凝土坝内管道和明管道2．联合供水：一根主管，向多台机组供水。
设下阀门。
优点：造价低缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差适用：、(1)机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管3．分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。
设下阀门。
适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。
地下单元供水联合供水分组供水埋管和明管二、明管布置管道与主厂房的关系：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。
(a)、(b) 正向引进(c)、(d) 纵向引进(e)斜向引进压力水管引进厂房的方式三、线路选择压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)和水电站厂房布置统一考虑。
1．路线尽可能短、直。
（经济、水头损失小、水击压力小）一般设在陡峻的山脊上。
2．地质条件好。
山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区。
3．尽量减小上下起伏，避免出现负压；转弯半径R≯3D。
四、压力管道直径的选择压力管道经济直径确定是压力管道的主要设计内容之一。
1．动能经济比较法：基本原理与渠道相同（压力管道要考虑流速、水击压力的影响），拟定几个直径，进行动能经济计算，比较确定最优经济直径。
2．经验公式法：简化条件推导公式。
精度较低，初步设计时采用Q max——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，D e= Q max/V e注：确定压力钢管直径的公式有很多。
经验公式法或经济流速方法的设计结果可作为参考。
第三节明钢管的敷设方式及附件一、明钢管的敷设方式和支承方式明钢管一般敷设在一系列支墩上，离地面不小于60cm（便于维护和检修）。
水管受力明确，在自重和水重作用下，水管在支墩上相当于一个多跨连续梁；每隔120~150m或在钢管轴线转弯处(包括平面转弯和立面转弯)设置镇墩，将水管完全固定，相当于梁的固定端。
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。
明钢管的敷设分段式：两镇墩间设伸缩节（上镇墩的下游侧）。
温度应力小。
(一) 镇墩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方向的位移。
2．布置：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。
(1)封闭式：应用广泛。
结构简单，节约钢村，固定效果好。
(2)开敞式：采用较少。
易于检修，但受力不均匀。
封闭式镇墩开敞式镇墩（二) 支墩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6~12m ，D 特别大时，L 取3m 。
支墩间距小→M 、Q(弯矩和剪力)小→支墩造价高。
3．类型：(1)滑动式：支承环式、鞍式鞍式：包角：90～120，结构简单，造价低，摩擦力大，支承部位受力不均匀，D<1m 。
支承环式：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(2)滚动式：在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，f 小，D>2m 。
开敞式镇墩(3)摆动式：在支承环与墩座之间设一摆动短柱。
f很小，D>2m滑动支墩滚动支墩摆动支墩二、阀门及附件(一) 闸门及阀门1．快速平板闸门（事故门）——压力管道进口（前池、调压室、水库)。
作用：在压力管道发生事故或检修时用以切断水流。
2．快速阀门（事故阀或下阀门）——水轮机进口前(联合供水或分组供水)，作用：为避免一台机组检修影响其他机组的正常运行，或在调速器、导水叶发生故障时，为紧急切断水流，防止机组产生飞逸。
类型：平板阀、蝴蝶阀、球阀(1)平板阀：框架+板面构成。
阀体在门槽中的滑动方式与一般的平板闸门相似。
平板阀一般用电动或液压操作。
这种阀门止水严密，运行可靠，但需要很大的启闭力，动作缓慢，易产生汽蚀，常用于直径较小的水管。
(2)蝶阀：由阀壳+阀体组成。
阀壳为一短圆筒，阀体形似圆盘，在阀壳内绕水平或垂直轴旋转。
阀门关闭时，阀体平面与水流方向垂直；开启时，阀体平面与水流方向一致。
蝶阀关蝶阀开优点：启闭力小，操作方便迅速，体积小，重量轻，造价较低；缺点：在开启状态时由于阀门板对水流的扰动，造成附加水头损失和阀门内汽蚀现象；在关闭状态时，止水不严密，不能部分开启。
适用：大直径、水头不很高的情况。
目前蝴蝶阀应用最广，最大直径可达8m以上，最大水头达200m。
蝴蝶阀要求在动水中关闭，静水中开启。
(3)球阀：球形外壳+可旋转的圆筒形阀体+附件。
阀体圆筒的轴线与水管轴线一致时，阀门处于开启状态，若将阀体旋转90o，使圆筒一侧的球面封板挡住水流通路，则阀门处于关闭状态。
优点：在开启状态时实际上没有水头损失，止水严密，结构上能承受高压；缺点：是尺寸和重量大，造价高。
适用：高水头电站的水轮机前阀门。
球阀是在动水中关闭，在静水中开启。
球阀关球阀开(二) 附件(1)伸缩节作用：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(2)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(3)进人孔作用：检修钢管；位置：钢管上方；直径：50cm左右。
(4)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：水管的最低点应设置；作用：在检修水管时用于排出管中的积水和渗漏水。
要求：掌握压力管道的工作特点、类型及总体布置，压力管道的尺寸拟定，设计方法和步骤。
第一节压力管道的功用和类型一、功用及特点(一)功用压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管。
(二)特点(1) 坡度陡(2) 内水压力大，且承受动水压力的冲击(水击压力)(3) 靠近厂房。
严重威胁厂房的安全。
压力管道的主要荷载为内水压力，HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
当V=5~7m/s时，HD≈(0.15～0.18) N g H当N g相同时，H愈大，HD愈大。
目前最大达5000m2。
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。
二、分类按布置方式分按材料分明管：暴露在空气中(无压引水式电站) 钢管(大中型水电站)钢筋混凝土管(小型电站) 地下埋管（隧洞埋管)：埋入岩体。
(有压引水电站) 不衬砌、锚喷或混凝土衬砌、钢衬混凝土衬砌，聚酯材料管混凝土坝身埋管：依附于坝身(混凝土重力坝及重力拱坝)，包括：坝内管道、坝上游面管、坝下游面管钢筋混凝土结构、钢衬钢筋混凝土结构第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定一、供水方式1．单元供水：一管一机。
不设下阀门。
优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管缺点：造价高适用：(1)单机流量大、长度短的地下埋管或明管；(2)混凝土坝内管道和明管道2．联合供水：一根主管，向多台机组供水。
设下阀门。
优点：造价低缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差适用：、(1)机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管3．分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。
设下阀门。
适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。
地下单元供水联合供水分组供水埋管和明管二、明管布置管道与主厂房的关系：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。
(a)、(b) 正向引进(c)、(d) 纵向引进(e)斜向引进压力水管引进厂房的方式三、线路选择压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)和水电站厂房布置统一考虑。
1．路线尽可能短、直。
（经济、水头损失小、水击压力小）一般设在陡峻的山脊上。
2．地质条件好。
山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区。
3．尽量减小上下起伏，避免出现负压；转弯半径R≯3D。
四、压力管道直径的选择压力管道经济直径确定是压力管道的主要设计内容之一。
1．动能经济比较法：基本原理与渠道相同（压力管道要考虑流速、水击压力的影响），拟定几个直径，进行动能经济计算，比较确定最优经济直径。
2．经验公式法：简化条件推导公式。
精度较低，初步设计时采用Q max——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，D e= Q max/V e注：确定压力钢管直径的公式有很多。
经验公式法或经济流速方法的设计结果可作为参考。
第三节明钢管的敷设方式及附件一、明钢管的敷设方式和支承方式明钢管一般敷设在一系列支墩上，离地面不小于60cm（便于维护和检修）。
水管受力明确，在自重和水重作用下，水管在支墩上相当于一个多跨连续梁；每隔120~150m或在钢管轴线转弯处(包括平面转弯和立面转弯)设置镇墩，将水管完全固定，相当于梁的固定端。
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。
明钢管的敷设分段式：两镇墩间设伸缩节（上镇墩的下游侧）。
温度应力小。
(一) 镇墩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方向的位移。