云浮动力

   
   图8-8翻滚式支墩                                  图8-9摇晃式支墩
二、钢管上的闸口和附件
(一) 闸口及阀门

　　在压力水管的进口处通常都设置平板闸口，以便在压力管道发作事端或修补时用以堵截水流。平板闸口价格便宜，构造简略，便于制作，常以此替代阀门。关于上游有压力前池或调压室的明管，为了在发作事端时急切关闭和修补放空水管的

需求，在钢管进口处通常也要设置闸口，闸口装在压力前池或调压室内。

　　阀门通常设置在紧靠压力管道结尾，即水轮机蜗壳进口处的钢管上。在分组供水和联合供水时，为避免一台机组修补影响其他机组的正常作业，或在调速器、导水叶发作缺陷时急切堵截水流，避免机组发作飞逸，在每台机组前都应设置阀门，通常称为下阀门。坝内埋管长度较小，只须在进口处设置闸口，不设下阀门。有时虽是单独供水，但水头较高、容量较大时也要设下阀门。水电站压力水管的阀门多见的有三种。
　　(1) 平板阀。平板阀由构造和板面构成，阀体在门槽中的滑动办法与通常的平板闸口相似，如图9－10所示。平板阀通常用电动或液压操作。这种阀门止水紧密，作业可靠，但需求很大的启闭力，动作缓慢，易发作汽蚀，常用于直径较小的水管。
　　(2) 蝴蝶阀。如图9－11所示，蝴蝶阀由阀壳和阀体构成。阀壳为一短圆筒，阀体形似圆盘，在阀壳内绕水平或笔直轴旋转。阀门关闭时，阀体平面与水流方向笔直；翻开时，阀体平面与水流方向一起。蝴蝶阀的操作有电动和液压两种，前者用于小型，后者用于大型。这种阀门启闭力小，操作便利活络，体积小，分量轻，造价较低；但在翻开状况时因为阀门板对水流的扰动，构成附加水头扔掉和阀门内汽蚀表象；在关闭状况时，止水不紧密，不能有些翻开。适用于大直径、水头不很高的状况。
　　其时蝴蝶阀运用最广，最大直径可达8m以上，最大水头达200m。蝴蝶阀可在动水中关闭，但必须用旁通管平压后在静水中翻开。
　　(3) 球阀。球阀由球形外壳、可旋转的圆筒形阀体及其他附件构成，如图8-12所示。阀体圆筒的轴线与水管轴线共一起，阀门处于翻开状况，若将阀体旋转90o，使圆筒一侧的球面封板挡住水流通路，则阀门处于关闭状况。
　　球阀的利益是在翻开状况时实习上没有水头扔掉，止水紧密，构造上能接受高压；缺陷是标准和分量大，造价高。适于作高水头电站的水轮机前阀门。球阀是在动水中关闭，但需求用旁通阀平压后在静水中翻开。
         
　　　　　　　    图8-10 平板阀门                           图8-11 蝴蝶阀
　图8-12  球阀
　(a) 关闭状况    (b) 翻开状况
(二) 附件
　　(1) 弹性节。露天式压力钢管遭到温度改动或水温改动的影响时，为了使管身能沿轴线清闲弹性，以消除温度应力，且习气少数的不均匀沉陷，常在上镇墩的轻贱侧设置弹性节。对弹性界的根柢需求是：能随温度改动清闲弹性，能习气镇墩和支墩的基础变形而发作的线变位和角变位，并留有满足余度。弹性节的型式较多，较多见的几种见图8-13。在阀门处的弹性节应便于阀门拆开，并容许发作纤细的角位移。
(a)
(b)                                      (c)
(d)
图9－13 弹性节
(a)套筒式弹性节 (b)压盖式限拉弹性节 (c)波纹管弹性节 (d)波纹密封套筒式弹性节
　　(2) 通气阀。通气阀常安排在阀门以后。当阀门急切关闭时，水管中的负压使通气阀翻开向管内充气，以消除管中负压；水管充水时，管中空气从通气阀排出，然后再关闭阀门。
　　(3) 进人孔。为了修补便利，在钢管镇墩的上游侧通常设置进人孔。进人孔间隔通常为150m，不宜逾越300m。进人孔为圆形或椭圆形，其直径(或短轴)通常不小于45cm。为确保正常作业时间不漏水，进人孔盖与外接套管之间要设止水盘根，如图8-14所示。
　　(4) 旁通阀。旁通阀设在水轮机进水阀门处，与闸口处的旁通管效果一样，使阀门前后平压后翻开，以减小启闭力。
　　(5) 排水设备。在压力水管的最低点应设置排水管，在修补水管时用于排出管中的积水和渗漏水。
　　酷寒区域的明钢管，应有避免钢管本身及其附件结冰的保温办法。
　　图8-14 进人孔
　　1-孔盖； 2-垫圈； 3-螺栓； 4-接收
第五节 效果在钢管上的荷载及其组合
一、荷载核算
　　按荷载的效果方向能够将其分为轴向力、径向力和法向力。各种效果力核算公式及效果方向见表8-3，但风荷载、雪荷载、地震荷载等需查阅《水工建筑物荷载方案标准》。
二、荷载组合
　　钢管构造方案应依据承载才干极限状况的需求，对不一样方案状况下能够一起呈现的效果，进行相应的效果效应组合，对明钢管需求的组合见表8-4。
1．“上段”和“下段”别离指镇墩上游侧和轻贱侧管段，管段从弹性节断开。
2．“顺”和“逆”别离标明发电工况顺水流方向和逆水流方向，序号3.2效果力及顺水流举高的管段的其他效果力指向应具体判别。
　　表8-3中各核算式种符号的含义为：P — 内水压力方案值；— 水的重度；H — 核算截面管轴处内水压力效果水头(包含静水压力和水锤压力)；qs — 单位管长钢管自重方案值；qw — 单位管长管内水重方案值；L — 支墩间隔；α — 管轴与水平面夹角；D0 — 钢管内径；Dmax和Dmin — 渐缩管的最大内径和最小内径；D1和D2 — 弹性节内套管的外径和内径；v0 — 机组满负荷时钢管内水流流速；g — 重力加速度；bp — 弹性节止水填料长度；μp — 弹性节止水填料与钢管间的摩擦系数；μ — 支座垫板与钢管间或支座上下垫板间的摩擦系数。
第六节 明钢管的构造剖析
一、钢管管壁厚度核算
　　在进行钢管方案时，需求先设定管壁厚度。因为内水压力在管壁上发作的环向应力是其首要应力，因此常用锅炉公式来初拟管壁厚度。取单位长度接受较高水头的压力钢管，将其沿水平直径切开，由力的平衡条件能够得出管壁中的环向拉应力：
　　                                     (8-3)
　　以钢管构造构件的抗力限值替代，并思考焊缝的强度下降，引入焊缝系数φ，整理得：
　　                                          (8-4)
上面二式中： P —— 内水压力；D —— 钢管直径；δ —— 管壁厚度；γ —— 水的比重；H —— 钢管内的水头。
　　依据标准需求，焊缝系数φ通常取为0.9~0.95。思考钢管作业时间的锈蚀、磨损及钢板厚度过失，管壁厚度起码比核算值加2mm。另外，在实习工程中，思考到制作、运送、设备等条件，必须坚持必定的刚度，因此需求绑缚管壁的最小厚度δmin。δmin通常取为D/800+4(mm)，且不宜小于6 mm。
二、管身的应力剖析
　　前面现已指出，明钢管敷设在一系列支墩上，为了改善钢管的受力条件及坚持管壁的外压安稳，有时需求在管壁上加设支承环和加劲环。钢管接受的荷载分为径向力、轴向力、法向力。能够运用叠加原理对其进行应力剖析。在管重和水重效果下，钢管相当于一根接连梁；在轴向力效果下钢管可用轴向受压构件核算；径向力效果只会致使钢管的环向变形。依据受力特征，管身的应力剖析可选择四个根柢断面，如图8-15所示。(1)-(1)断面在跨中，只需弯距效果，且弯距最大,剪力为零，无有些应力，受力最简略；(2)-(2)断面位于支承环旁管壁膜应力区的边缘，弯距和剪力一起效果，无有些应力，受力对比简略；(3)-(3)断面是加劲环及其旁管壁，因为加劲环的绑缚，存在有些应力；(4)-(4)断面指支承环及其旁管壁，应力最杂乱，弯距和剪力(支承反力)一起效果，存在有些应力。在压力钢管的应力剖析中，其坐标系规定为：轴向x、径向r、环向θ，如图8-16所示。
(一) 跨中段面(1)-(1)的管壁应力
　　跨中段面归于膜应力区，其特征是弯矩最大，剪力为零。下面别离介绍径向应力、切向(环向)应力和轴向应力的核算。
　　         
图8-15 明钢管应力剖析的几个断面             图8-16 管壁应力核算坐标系
　　1．径向应力
　　水管的内表面接受内水压力，所以内表面的径向应力等于该处的水压强，即，“-”标明压应力。管壁外表面的。因为径向应力的数值对比小，所以应力核算中能够疏忽。
　　2．切向(环向)应力
　　设压力水管中间处的水头为H，而水管轴线与水平面的夹角为α，则在管壁中恣意一点(该点半径与管顶半径的夹角为θ，见图8-17)的水头为。在管壁中取出一段微圆弧，其圆周长为。沿轴线方向取单位长度，则由力的平衡(图8-18)，能够推导出管壁中的切向拉力T和切向应力为：
　　                                  (8-5)
           

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