压力管道镇墩计算
镇墩结构计算书(Excel)
三 、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1= 计算公式：A1=gt.L.sin α144.200m 下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=1.000m 0.3引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q=8.600m³/s 镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 1=镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 2=6.000m 0.150m 钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f =上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=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=0.3上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =9.468m 138.138m 51.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=6.000m 上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.600m 上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D0=上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D1=下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D2=1.632m 1.600m 二 、设计基本资料121.990m 上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=0.98t/m³18.450°39.810°1.632m 1.632m 一 、设计依据及参考资料下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m 钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ γs=7.85t/m³水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw= （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）分段式压力管道镇墩结构计算书下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m式中：gt=（D12-D02）. 3.14. γs/42、钢管转弯处的内水压力计算公式：23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：224、水流对管壁的摩擦力计算公式：25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.γw.V2.3.14/4g8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp计算公式：Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw计算公式：Qw=gw.L.cosα五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。
压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算
水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000 m 压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1 设计依据和参考资料⑴ 设计依据：《泵站设计规范》GB/T 50265—97 1997年6月2日发布 1997年9月1日实施 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002⑵ 参考资料：《水泵和水泵站》 山西机械学院 栾鸿儒 主编 水利电力出版社 高等学校教材 《泵站》 取水输水建筑物丛书 丘传忻编著 中国水利水电出版社2 设计输入数据 伸缩接头内管内径……………………………………………………… D 2=0.400 m 0.400 m 管道断面中心计算水头………………………………………………… H p = 水的容重………………………………………………………………… γ=9.81kN/m³0.400 m 0.400 m 100.000 m 30.00 °2.000 m 2.000 m 60.00 ° 管道和水的摩擦系数…………………………………………………… f H = 伸缩节填料宽度………………………………………………………… b K =0.130.10 m 管轴线立面转角…………………………………………………………α1= 管道内径………………………………………………………………… D 0= 闸阀内径………………………………………………………………… D F = 管轴线平面夹角…………………………………………………………α2= 水管直径变化时的最大内径…………………………………………… D 01= 水管直径变化时的最小内径…………………………………………… D 02= 伸缩接头外管内径……………………………………………………… D 1= 填料与管壁摩擦系数…………………………………………………… f k = 管壁与支墩接触面的摩擦系数………………………………………… f 0=0.150.60 综合影响系数…………………………………………………………… C Z =1.00 地震加速度分布系数…………………………………………………… a i = 重力加速度…………………………………………………………………g=9.81 m/s 0.100.25 水平向地震系数………………………………………………………… K H =计算公式：单位管长钢管自重 计算管长（上段）……………………………………………………… L 1= 计算管长（下段）……………………………………………………… L 2= 1.3 m 1.3 m 管壁厚度………………………………………………………………… δ=12.0 mm366.56 KN 0.231 m³/s 管道中水的平均流速………………………………………………………V=0.074 m/s 集中在i点的重量…………………………………………………………W i = 管道中流量…………………………………………………………………Q= 其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Q c ；⑵钢管水重分力Q s ；3.1 单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水得q s 计算单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水重q s 计算表单位管长管内水重其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A 1；⑵弯管上的内水压力A 2；⑶作用在闸阀上的水压力A 3；⑷管道直径变化段的水压力A 4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A 5；3 荷载计算根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G ；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。
压力水管支墩计算
基本参数
镇墩进口参数
镇墩出口参数
镇墩 流量 编号 m3/s
直径D(m)
流速 V(m/s)
壁厚t(m)
单重q钢 (kn/m)
单重q水 (kn/m)
镇墩至上 镇墩中 与水平夹 伸缩节 心水头 角1(度) L1(m) H1(m)
设计水头 H1'(m)
与水平夹 角2(度)
校核抗滑 ks
1.61
镇墩 编号
1.00
进口有 无伸缩 节
0.00
镇墩进口受力
受力分析
镇墩出口受力
内水压力 a11(kn)
离心力 a12(kn)
温升支座 摩擦力 a13(kn)
伸缩节边 缝水压力 a14(kn)
伸缩节填 料摩擦力 a15(kn)
钢管分力 内水压力 a16(kn) a21(kn)
离心力 a22(kn)
镇墩至下 伸缩节 L2(m)
镇墩中心 设计水
水头
头
H2(m) H2'(m)
1 12.4 1.9 4.38 0.014
6.56
27.77 24.44
123 75.887 25.02118 11.31
4.61 75.887 76.79
砼岩f1 0.35
其它参数
支墩f2 填料f3
0.3
0.3
抗滑ks 1.5
温升支座 伸缩节边 伸缩节填 摩擦力 缝水压力 料摩擦力 a23(kn) a24(kn) a25(kn)
钢管分力
出口有 无伸缩
a26(kn) 节
பைடு நூலகம்2150.52 55.31 1153.33
0.00
0.00 333.51 2150.52 55.31
镇墩计算
0
-1.5
0 59677.608
0
2847.85374
0
-1.5
0 4271.7806
0
201284.1596
0
-1.5
0 301926.24
0
715792.4647
0
-1.5
0 1073688.7
0
5588.280193
0
-1.5
0 8382.4203
0
0 20618.34
-1.5
-2
0 -41236.68
计算参数
上游伸缩节至镇墩中心长 L1 (米) 上下游 游邻 伸近 缩镇 节墩 或的 阀一 门跨 至管 镇道 墩长 中心L2长(米L3) (米) 上游管道倾角 φ1 (度) 下游管道倾角 φ2 (度) 管道内径 D (米) 管壁厚 △t (米) 填料盒长 B (米) 管道转弯处的X坐标 X (米) 管道转弯处的Y坐标 Y (米) 上游法向力的X坐标 X (米) 上游法向力的Y 坐标 Y (米) 下游法向力的X坐标 X (米) 下游法向力的Y 坐标 Y (米) 管中设计水头 Hp1 (米) 管道上游伸缩节处的水头 Hp2 (米) 管道下游伸缩节处的水头 Hp3 (米) 管道引用流量 Q (立方米/秒) 管道材料的容重 R (牛顿/立方米) 管道与填料的摩擦系数 F1 管道与支墩的摩擦系数 F2 镇墩与地基间的摩擦系数 Fc 管道上游水头损失 Hf1(米) 管道下游水头损失 Hf2(米) 温度变化类型 1: 升温 , 2: 降温 镇墩厚（米）
134.65 14.05
3 0 3.85 1 0.012 0.2
0 -1.5 -2.000 -1.500
2 -1.365 106 76930
镇墩稳定计算
Σ A' KN Σ A' *COSα Σ A' *SINα Σ A" KN Σ A" *COSα Σ A" *SINα Q'*SINα Q'*COSα Q"*SINα Q"*COSα
-41.01981801 -35.45995557 -20.62079098 44.14641817 38.16277357 22.19254267 -17.1871819 29.55544756 -8.593590948 14.77772378
56.28675
4 996.3
121.95175
4
978.2 142.76675 977.5 143.57175
下游伸缩节高程
下游伸缩节水头
（ 上一个镇墩减两米）
m m m KN/m 3 KN/m qw qs
3
1099.7
3.04175
1086.5
18.22175
1052.6
57.20675
995.6
镇墩抗滑稳定计算 项目 镇墩前钢管长度 m 镇墩后钢管长 m 钢管直径 m 钢管倾角 α 钢管倾角弧度值 α 钢管厚度δ m 钢管平均直径 前池高水位 m 水击压力升高系数 镇墩上游中心高程 （镇墩高程加20公分 ） 镇墩上游中心水头 m 镇墩下游中心高程 m 镇墩下游中心水头 （ 镇墩高程减20公分 ） 管内最大流速 m 1 号 2 号 3 号 4 号 5 号
0.1 8 13 0.4 1.3
157.7939443 1.898236505 1001.92331 1005.467495 0 53.3546826 53.70687533 289.7750091 291.6878056 87.09516518 12.56636 12.56636 34.33911868 19.57884104 157.7939443 1.898236505 289.7750091 291.6878056 22.81044938 8.993504135 5.127749186 157.7939443 1.898236505 0 1252.404138 1256.834369 0 66.69335325 67.13359416 34.33911868 19.57884104
基于改进型压力管道镇墩的理论分析
镇墩是重要 的水工建筑 物 ， 主要适用 于水 电 站 、抽水站 的出水管及供 水工程 的压 力管 。镇 墩 是 否 安 全 直 接 关 系 到 水 电站 、抽 水 站 或 供 水 工 程 的安 全 性 。因 此 ，必 须 重 视 镇 墩 的 作用 ，务 必使镇墩保持稳定 。 镇墩的稳定计算主要 包括抗 滑移 、 抗倾覆 、 地 基 承 载 力 和 沉 降 计 算 ４个 方 面 。
前 的被 动土 压 力 。本文 分析 了齿 坎 高度 ，地基 土 的 内摩 擦角 ，土 的粘 聚集 力 与齿 坎抗 滑 力 的相关 性 。 以云
南 某水 电工 程 压力 输水 管 为例 ，对 管道 镇墩 进行 求 解 ，对 比齿 坎 镇墩 和 常规 平底 镇墩 的抗滑 安全 系 数 ， 为
今 后此 种 结构 设 计理 论 的发展 做 出 了有 益 的探 讨 。
为 使 齿 坎 前 被 动 土 压 力 能够 完 全 形 成 ，以充 分 利 用 镇 墩 本 身 的 压 力 来 抗 滑 ，齿 坎 高 度 不 应 超 出Ａ — Ａ 线 所 限 范 围 。齿 坎 定 位 后 ，可 按 两 种 情 况 分 别 计 算 。当 齿 坎 底 面 角 点 Ｄ 在 Ａ — Ａ 线 上 时
【 关键 词 】 镇墩 【 中 图分类 号 】
抗滑 安 全系 数
抗滑 齿 坎
【 Ｄ ０ Ｉ编码 】 １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ １ ４
Ｔ Ｖ ７ ３ ２ ． ４ 【 文献 标 识 码 】 Ｂ 【 文章编号】 １ ６ ７ ２ —２ ４ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ —０ ０ ４ ４ —０ ３
了镇墩 断面尺 寸，降低 了工程 造价 。 所 以对齿坎 式镇墩 的抗滑稳 定性研 究是具有现实意义 的。
镇墩结构计算
设计引用 流量Q （m3/s） 1.82 镇墩上游 侧至伸缩 节的支墩 数n （个） 10
镇墩中点 至上游伸 缩节间的 长度L1 （m） 53 镇墩中点 至下游伸 缩节间的 长度L2 （m） 2
水的容重 r（t/m3） 1 镇墩材料 容重p` （t/m3） 2.4 镇墩底部 与岩石间 的摩擦系 数f 0.6 支墩间距 L（m） 6
1）温度 变化时伸 缩节边缝 间摩擦力
A7` 0.387429 8、 温度变化 时，管壁 沿支墩面 产生摩擦 力A8
1）、传 给镇墩的 摩擦力
A8` 25.43284 2）、传 给一个支 墩的摩擦 力A8`` 2.879189 9、 1）水管 转弯引起 水的离心 力的轴向 分力A9` 0.530761
压力管道 管壁与支 墩间的摩 擦系数f ` ＝0.6～
0.75 0.7
W1
W2
0
0
W8
W9
0
0
管材容重 （t/m3） 7.8
轴向力总 和在X轴 上的分力 的力臂 3.2866 轴向力总 和在Y轴 上的分力 的力臂 3.5 镇墩内管 道包裹长 度（m） 5.4234
W3
W4
W5
0
0
5
W10 W11 W12 3.8987 2.0473 1.048
W6 0
W13 2.4957
W7 0
W14 4.6196
镇墩底面 宽度B （m） 5 镇墩底面 宽度L （m） 4.9
二、作用 在压力管 道管轴线 上的轴向 力输出数 据 1、 1）水管 自重的轴 向分力 A1`（t） 3.205137 2）水管 自重的轴 向分力 A1``（t） 4.724009 2、 1）作用 在关闭阀 门上的水 压力A2 21.93033 3、
镇墩结构计算书(Excel)
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= 8.600m/s水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw=0. 98t/m钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γs=7.85t/m上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D0=1.600m下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=1.600m 上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D1=1.632m下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D2=1.632m上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.632m下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=18.450°下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =39.810°上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=51.000m下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=9.468m镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l1=6.000m镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l2=6.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=138.138m上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1=121.990m下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=144.200m上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=1.000m下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=0.3伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.150m钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f=0.3三、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力计算公式：A1=gt.L.sinα式中：gt=(D1 -D0 ). 3.14. γ s/4 γ s 上游(A1') 下游(A1'') 7.85 7.85 L 51.000m 9.468m sinα 0.***-***** 0.***-***** D0 1.600m 1.600m D1 1.632m 1.632m gt 0.637t/m 0.637t/m A1 10.287t 3.863t222、钢管转弯处的内水压力计算公式：A2=D0 .γ w.H0.3.14/4 D0 上游(A2') 下游(A2'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H0 138.138m 138.138m A2 272.050t 272.050t23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：A3=(D01 .-D0 ).γ w.H.3.14/4 D01 上游(A3') 下游(A3'') 1.632m 1.632m D0 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A3 9.706t 11.473t2 24、水流对管壁的摩擦力计算公式：A4=D0 .γ w.hw.3.14/4 D0 上游(A4') 下游(A4'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m hw 1.000m 0.100m A4 1.969t 0.197t25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γ w.H.3.14 D01 上游(A5') 下游(A5'') 1.632m 1.632m b 0.150m 0.150m fk 0.3 0.3 γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A5 27.568t32.588t6、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') 0.3 Qp 32.504t Qw 100.440t α 18.450° A6 37.833t7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D0 .γ w.V .3.14/4g2 2式中：gt=（D1-D0）. 3.14. γs/4222、钢管转弯处的内水压力计算公式：23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：224、水流对管壁的摩擦力计算公式：25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.γw.V2.3.14/4gD0 上游(A7') 下游(A7'') 1.600m 1.600mγ w 0.98t/m 0.98t/mV 4.279m/s 4.279m/sA7 3.680t 3.680t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：A8=(D0 -D )γ w.H.3.14/4 D0 A8 1.600m D 1.600m γ w 0.98t/m H 138.138m A80.000t2 2四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式：Qp=gt.L.cosα gt 上游(Qp') 下游(Qp'') 0.637t/m 0.637t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα 0.***-***** 0.***-***** Qp 1.814t 1.469t2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw=gw.L.cosα gw 上游(Qw') 下游(Qw'') 1.969t/m 1.969t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα0.***-***** 0.***-***** Qw 5.605t 4.539t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' 10.287t 10.287t A2' 272.050t 272.050t A3' 9.706t 9.706t A4' 1.969t 1.969t 363.094t 232.291t A5' 27.568t -27.568t A6' 37.833t -37.833t A7' 3.680t 3.680t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A1" 3.863t 3.863tA2" -272.050t -272.050tA3" -11.473t -11.473tA4" 0.197t 0.197t -315.731t -250.556tA5" -32.588t 32.588tA7" -3.680t -3.680tA8 0.000t 0.000t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式：Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw=gw.L.cosα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 1114.911t 344.431t 73.515t 220.351t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 2-202.145t -242.536t-87.234t 101.895t-160.***** -86.902t -192.470t 27.882t2、法向合力计算(垂直向下为+)∑Y2下游合力上游合力(Qp'+Qw')xcosα 1= (Qp''+Qw'')xcosα 2=7.037t 4.615t11.652t六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑XG=Kc∑X/fz-∑Y抗滑安全系数…………………………………………………… Kc= 1.75 镇墩与地基的摩擦系数…………………………………………… fz= 0.55 G 温升时镇墩需要的重量温降时镇墩需要的重量399.795t 163.964t2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。