倒虹吸计算书

旧寨倒虹吸计算书

一、 基本资料

设计流量：2.35 m3/s 加大流量：2.94 m3/s 进口渠底高程：1488.137m 进口渠宽：2.0m 进口渠道设计水深:1.31m 加大流量水深：1.56m 出口渠底高程：1487.220m 进口渠道设计水深:1.43m 加大流量水深：1.70m 进出口渠道形式：矩形 进口管中心高程：1487.385m 出口管中心高程：1486.69m 管径DN：1.6m

二、设计采用的主要技术规范及书籍

1、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288—99； 2、《水电站压力钢管设计规范》SL284—2003 3、《混凝土结构设计规范》SL/T191—96； 4、《水工建筑物抗震设计规范》DL5073—1997； 5、《小型水电站机电设计手册-金属结构》；。 6、《水力计算手册》

7、《倒虹吸管》 三、进口段 1、渐变段尺寸确定 L=C(B1-B2) 或L=C1h； C取1.5～2.5； C1取3～5： h上游渠道水深； 经计算取L=4m； 2、进口沉沙池尺寸确定 (1) 拟定池内水深H; H=h+T

T=（1/3～1/4）h；

T为进口渠底至沉沙池底的高差；取(2) 沉沙池宽B B=Q/(Hv)；

v池内平均流速0.25～0.5m/s； 经计算取B=3.5m； (3) 沉沙池长L’ L’≥（4~5）h 经计算取L =8m； (4) 通气孔

0.8m； 通气孔最小断面面积按下式计算：

A?KQ1265C△P；

A为通气管最小断面面积m2；Q为通气管进风量，近似取钢管内流量，m3/s；C为通气管流量系数；如采用通气阀，C取0.5；无阀的通气管，C取0.7；△P为钢管内外允许压力差，其值不大于0.1N/mm2；K为安全系数，采用K=2.8。

经计算A=0.0294 m2；计算管内径为0.194m，采用D273(δ=6mm)的螺旋钢管。 四、出口段

倒虹吸管出口消力池，池长L及池深T，按经验公式： L=(3~4)h T≥0.5D0+δ+0.3

经计算取L =6m，T=1.2m。 五、管身段

本倒虹吸管采用Q235B板钢管，经初步布置和拟定后量得钢管长约410m。根据地形在全线设4座镇墩，初定钢管内径DN1600mm，壁厚δ为14和16mm。下面分别对倒虹吸进行水力计算、钢管和镇墩结构计算： （一） 水力计算

倒虹吸的过水能力及总水头损失按《灌溉与排水工程设计规范》附录N所列公式计算：

1、倒虹吸的过水能力按下式计算

Q=μω2gZ

??1?ζ??L/D8g C2

λ=

C=R1/6

式中：Q－倒虹吸设计流量（m3/s）； μ－流量系数；=0.383

ω－倒虹吸过水断面面积；=2.01 g－重力加速度（m/s2）

Z－上、下游水位差（m）；0.777m

∑ζ－局部水头损失系数的总和，包括进、出口拦污栅、闸门槽、伸缩节、进人孔、旁通管、转弯段、渐变段等损失系数； ξξ

闸

1n=0.2，ξ=αξ

进口

=0.5，ξ

拦栅

=0.5，ξ

出口

=1，

弯头

90，ξ90=0.36

弯头1

1#镇墩弯头为14°59′，α=0.32，ξ2#镇墩弯头为37°47′，α=0.63，ξ3#镇墩弯头为44°4′，α=0.69，ξ4#镇墩弯头为11°，α=0.25，ξ∑ξ

弯头

弯头4

=0.32*0.36=0.115 =0.63*0.36=0.227

弯头2

弯头3

=0.69*0.36=0.248

=0.25*0.36=0.09

=0.68

∑ζ=2.88

λ－能量损失系数；=0.015338 L－倒虹吸总长度（m）；410 D－管内直径（m）；1.6m

C－谢才系数；=71.53 n－糙率；取0.012

经计算Q=3.0 m3/s大于加大流量2.94 m3/s；所以选择钢管内径为1.6m是合适的。

2、倒虹吸总水头损失按下式计算 hw=（∑ξ+λL/D）V2/2g

v管道流速设计时为1.17m/s，加大流量时为1.46 m/s。

所以设计时hw=0.48m 加大时hw=0.74m。 （二） 钢管结构计算

管壁应力计算，根据《水电站压力钢管设计规范SL281－2003》规定，采用第四强度理论计算，其计算公式为：

2?1??Z??2?2yz????? y??Z?y?322?2?????Z????Z?3?2?z????? 2?3?????2?2?y????? y????y?3式中：?1、?2、?3－表示任意点作用有三个主应力；

?z－环向正应力； ?x－轴向正应力； ?y－径向正应力；

τ

yz、τxz、τxy－剪应力；

?－焊缝系数，取?=0.9；

[?]－相应计算情况的允许应力；

不同钢材、板厚，相应计算情况的允许应力见下表

Q=μω2gZ

??1?ζ??L/D

8g C21C=R1/6

nλ=

式中：Q－倒虹吸设计流量（m3/s）； μ－流量系数；=0.557

ω－倒虹吸过水断面面积；=1.54 g－重力加速度（m/s2）

Z－上、下游水位差（m）；0.777m

∑ζ－局部水头损失系数的总和，包括进、出口拦污栅、闸门槽、伸缩节、进人孔、旁通管、转弯段、渐变段等损失系数； ξξ

进口

=0.5，ξ=αξ

拦栅

=0.5，ξ

出口

=1，

弯头

90，ξ90=0.36

弯头1

1#镇墩弯头为35°，α=0.6，ξ2#镇墩弯头为35°，α=0.6，ξ∑ξ

弯头

=0.6*0.36=0.22 =0.6*0.36=0.22

弯头2

=0.44

∑ζ=2.44

λ－能量损失系数；=0.021827 L－倒虹吸总长度（m）；50 D－管内直径（m）；1.4m C－谢才系数；取59.96

n－糙率；取0.014

经计算Q=2.71 m3/s大于加大流量2.55 m3/s；所以选择现浇C25

钢筋砼管内径为1.4m是合适的。

2、倒虹吸总水头损失按下式计算 hw=（∑ξ+λL/D）V2/2g

v管道流速设计时为1.27m/s，加大流量时为1.67 m/s。

所以设计时hw=0.25m 加大时hw=0.45m。 （二） 壁厚计算

低水头时（h≤10m），管壁厚可用下式计算： δ=

KfPwsr01.3*0.1*0.7?0.078m ?ft?KfPws1.3?1.3*0.1且δ≥0.12D0=0.168m

ft为轴心抗拉强度；C25钢筋砼为1.3MPa Pws内水压力；这里取0.1MPa； Kf抗裂系数；取1.3； 本工程取壁厚为220mm。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uzvf.html