水电站压力钢管结构计算书
钢管管壁厚度t初估计算表
式中：
钢管管壁钢材屈服点…………………………………… σs =325.000N/mm2 末跨跨中截面管道中心内水压力………………………… H=500mm
3 初估管壁厚度t
（1）根据末跨的主要荷载（内水压力）并考虑将钢材的允许应力降低15%，按锅炉公式初估管壁厚度t： 计算公式：
伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数…………………… μ1=0.3 支座对管壁的摩擦系数…………………………………… f=0.5 焊缝系数…………………………………………………… φ=0.95
加径环间距………………………………………………… l=2000mm 伸缩节与上镇墩的距离……………………………………L 2=2000mm 伸缩节止水盘根沿管轴向长度……………………………b 1=300mm 钢管轴线倾角………………………………………………α=45.000° 镇墩间距……………………………………………………L 1=27600mm 支墩间距…………………………………………………… L=4500mm 钢材的重度……………………………………………… γs =0.0000785N/mm3 水的重度………………………………………………… γw =0.0000098N/mm3 钢管内径…………………………………………………… D=800mm 设计引用流量……………………………………………… Q=3.860m3/s 钢材的弹性模量…………………………………………… E=206000N/mm2 钢材的泊松比………………………………………………μ=0.3
水电站压力钢管结构计算书（明管）
1 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：《水电站建筑物》（王树人 董毓新主编）、《水电站》（成都水力发电学校主编）
2 设计基本资料
[]s
σσ55.0=()[]
σ?γ15.012-?=
HD
t w
7mm
（3）轴向力∑A ① 钢管自重轴向分力A 1
计算公式：
计算公式： （每跨管内水重） （单位管长管内水重）
钢管中水重分力Q w 计算表
（2）垂直管轴方向的力（法向力） ① 钢管自重分力Q s
计算公式： （每跨钢管自重）
（单位管长钢管自重，考虑刚性环等附件的附加重量约为钢管自重的25％）
钢管自重分力Q s 计算表
② 钢管中水重分力Q w
式中：
计算截面管道中心内水压力……………………………… H=500mm 则：
0.005N/mm2
4 钢管应力分析
4.1 跨中管壁断面应力分析
4.1.1 荷载计算
（1）径向内水压力P 计算公式： 计算公式：
则t应满足： t≥ 5.0mm 实际选用管壁厚度t=
，满足要求。
取计算管壁厚度t=8mm
再考虑2mm的锈蚀裕量，管壁结构厚度初定t=7mm
（2）复核管壁结构厚度是否满足考虑制造工艺、安装、运输等要求，保证必须的刚度的最小厚度要求：w
H P γ==
=w H P γ4
800/+≥D t αcos L q Q s s =s s Dt q γπ?=25.1αcos L q Q w w =w w D q γπ2
25.0=αsin 31L q A s =
温升时支座对钢管的摩擦力A 7计算表
⑤ 轴向力的合力∑A
计算公式：
轴向力合力∑A计算表 ④ 温升时支座对钢管的摩擦力A 7
计算公式：
式中：
计算截面以上支座的个数………………………………… n=6个
③ 温升时套筒式伸缩节止水填料的摩擦力A 6
计算公式：
温升时套筒式伸缩节止水填料的摩擦力A 6计算表
伸缩节内套管外径…………………………………………D 1=768mm 伸缩节内套管内径…………………………………………D 2=800mm
套筒式伸缩节端部的内水压力A 5计算表
② 套筒式伸缩节端部的内水压力A 5 计算公式：
式中：
伸缩节端部管道中心内水压力……………………………H′=500mm 钢管自重轴向分力A 1计算表
式中：
伸缩节至计算截面处的钢管长度…………………………L 3=1500mm
()
P D D A '-=
2
22154πw
H P γ'='P b D A '=1116μπ()
()∑+==α
αcos cos 7Lf q q n f qL A w s 7
651A A A A A +++=∑
计算公式：
跨中轴向应力σ
x2计算表
（4）内水压力P在管壁产生的径向应力σr
（3）法向力在横断面上产生的轴向应力σx2 计算公式： 计算公式： 跨中轴向应力σ
x1计算表
（2）轴向力∑A在横断面上产生的轴向应力σx1（以拉力为+） 式中：θ为计算点半径与管中心铅垂线的夹角：θ=0°为管顶点；θ=90°为管水平轴线处；θ=180° 为管底处。
跨中环向应力σ
θ1计算表
4.1.2 跨中管壁断面应力计算
（1）径向内水压力P在管壁中产生的环向应力σθ1 计算公式： ??
?
??-=
θασθcos cos 1Pr 1H r
t 2
D r =
rt
A
x πσ21∑
=
θ
πσcos 2
2t
r M
x -
=αcos )(10
1
2L q q M w s +=
)cos cos (θαγσr H P w r --=-=
式中：
相应计算工况的允许应力：［σ］=0.55σs =129.250N/mm2
跨中断面应力条件复核计算成果表
4.1.3 跨中管壁断面各计算点应力条件复核
复核公式：
跨中径向应力σr 计算表
[]
σ?σσσσσσσσσσθθθ≤---++=r x r x r x 2221
θθσσ=2
1x x x σσσ+=