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太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》
镇墩结构计算书(Excel)
分段式压力管道镇墩结构计算书
一 、设计依据及参考资料
（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）
二 、设计基本资料
引 用 流 量
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q=
水 的 重 度
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw=0.
98t/m 钢 材 的 重 度
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
γs= 上 游 钢 管 内 径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
D0= 下 游 钢 管 内 径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=
上 游 钢 管 外 径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
D1= 下 游 钢 管 外 径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
D2= 上 游 伸 缩 节 处 的 管 内 径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01= 下游伸缩
节 处 的 管 内 径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02= 上游钢管
轴 线 倾 角 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
α1=° 下 游 钢 管 轴 线 倾 角
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =°上游 : .
太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》
钢 管 计 算 长 度 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
L1= 下 游 钢 管 计 算 长 度
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2= 镇
墩 与 上 游 相 邻 支 墩 的 距 离
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l1= 镇墩与下游相
邻 支 墩 的 距 离 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l2=
钢 管 转 弯 处 的 水 头
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=
上 游 伸 缩 节 处 的 水 头
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1= 下游
伸 缩 节 处 的 水 头
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2= 上游
计 算 管 段 的 水 头 损 失 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
hw1= 下 游 计 算 管 段 的 水 头 损 失
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2= 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= 钢 管 与 支 墩 的 摩 擦 系 数
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f=
三 、轴向力计算
1、钢管自重的轴向分力 计算公式： A1=
式中：gt=(D1 - D0 ). . γ s/4 γ s 上游 (A1') 下游(A1'')
L sinα 0.***-***** 0.***-***** D0 D1
gt A1
2
2
2、钢管转弯处的内水压力 计算公式： A2=D0 .γ D0
上 游 (A2') 下 游 (A2'') γ w H0
A2 : .
太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》
3 、 伸 缩 节 边 缘 处 的 水 压 力 计 算 公 式 ： A3=(D01 .-D0 ).γ
D01 上 游 (A3') 下 游 (A3'') D0
γ w H A3
2
4、水流对管壁的摩擦力 计算公式：A4=D0 .γ D0 上
游(A4') 下游(A4'') γ w hw
A4
5、温度变化时伸缩节填料的摩擦力 计算公式：A5=
D01 上游 (A5') 下游(A5'') b
fk γ w H A5
6 、 温 度 变 化 时 钢 管 与 支 墩 的 摩 擦 力 计 算 公 式 ：
A6=f.(Qp+Qw)cosα f 上游 (A6') Qp Qw α °
A6
7、水在弯管处的离心力 计算公式： A7=D0 .γ . 2
式中：gt= （D1-D0 ）. . γs/4
22
2、钢管转弯处的内水压力
计算公式： 2
3、伸缩节边缘处的水压力
计算公式： 2
2
4、水流对管壁的摩擦力
计算公式：2
5、温度变化时伸缩节填料的摩擦力
计算公式： A5=
6 、 温 度 变 化 时 钢 管 与 支 墩 的 摩 擦 力 计 算 公 式 ：
A6=f.(Qp+Qw)cosα
7、水在弯管处的离心力 : .
太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》
计算公式：A7=D02
.
.
D0 上游(A7') 下游(A7'')
γ w
V
A7
8、钢管内径变化的 (渐缩管 )内水压力 计算公式： A8=(D0 -D )γ
D0 A8 D γ w H A8
2
四 、 法 向 力 计 算 1 、 管 重 产 生 的 法 向 力 Qp 计 算 公 式 ：
Qp= gt 上游(Qp') 下游(Qp'') L 3 3 α
° ° cosα 0.*** -***** 0.***-***** Qp
2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw= gw 上游
(Qw') 下游(Qw'') L 3 3 α ° ° cosα
0.***-***** 0.***-***** Qw
五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)
上游轴向力 温度上升 温度下降 温升上游合力 温降上游合力 A1'
A2' A3' A4'
A5' - A6' -
A7'
下游轴向力 温度上升 温度下降 温升下游合力 温降下游合力
A8 : .
太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》
8、钢管内径变化的 (渐缩管 )内水压力 计算公式：
2
2
四、法向力计算
1、管重产生的法向力 Qp 计算公式： Qp=
2、水重产生的法向力 Qw 计算公式： Qw=
五、合力计算
1、轴向合力计算 (顺水流方向为 +)(垂直向下为 +)
温升 ∑Y1 温升∑X 温降∑Y1 温降∑X
温升上游合力xsinα 1 温升上游合力xcosα 1 温降上游合力
xsinα 1 温降上游合力 xcosα 1
温升下游合力xsinα 2 温升下游合力xcosα 2 温降下游合力
xsinα 2 温降下游合力 xcosα 2
- -
-
-160.***** - -
2、法向合力计算 (垂直向下为 +)
∑Y2