水电站压力钢管设计规范试行编写说明SD14485Word文档下载推荐.docx
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（m）
设计内压
（kg/cm2）
内压×
（103kg/cｍ）
明管
4
（西洱河一级管桥）
54
（磨坊沟）
7.5６
地下埋管
8
（龚嘴）
72.４
（以礼河三级）
１５.９
８
１5．4
（乌江渡）
8．7８
注：
此外还有龚嘴临时引水明钢管,直径８m,设计内压100ｍ。
每根钢管长约３０m,共四根。
支座间距4.8m，结构特殊。
本规范根据国内已建工程的经验总结而成。
适用范围等于或稍大于上表值。
苏联TY９—５１§
1:
该规范适用于Ｄ=0.4~7m的明管,美、日规范未写明适用范围。
第二章 布置
第2.1.2条管道供水可采用下列方式:
（1）单管单机供水；
（2）单管多机供水；
（3）多管多机分组供水。
较短的、水轮机引用流量很大的管道，宜采用单管单机供水方式。
较长管道,宜用单管多机供水方式。
并应在水轮机前设进水阀，使各机组能单独停机检修。
当一管向四台或四台以上水轮机供水,钢管检修时，停止运行的机组过多,所以应比较多管多机分组供水是否更合理。
比较的因素有：
经济性、机组分期安装的时期间隔、施工难易程度、电站运行灵活性及其停机对电力系统的影响等。
第２.1.３条 我国目前还没有经济管径的通用公式，外国公式不宜套用,因为各国情况不尽相同。
有关经济管径选择问题，动能经济部门正在草拟设计规程。
一般经验:
明管和地下埋管,当内压１00～300m，流速约4~6ｍ/s。
坝内埋管内压30～７0m,流速约3～6m/s;
内压７0～150m，约5~７m/s;
内压150ｍ以上,大于7ｍ／s。
坝内管较短，流速略大于引水式电站。
坝内埋管的进水口、拦污栅、闸门在总造价中所占比重很大，局部损失在总水头损失中所占比重很大，都应参加比较。
第２.１．４条管顶不得产生负压,以免危害水轮机的运行。
第2.1．７条 通气孔风速较大,宜将孔口通到启闭机室之外，并防止管口溢水，影响人员和设备的安全。
通气孔上应设网格盖板，防止杂物落入。
第2.1.8条合并成立体转弯和渐缩弯管水头损失较小，且减少制造麻烦。
但地下埋管洞内安装条件较差,立体弯管不易就位,也可仍分作立面弯管和平面弯管。
第2．１.9条 钢管放空检修时，排水管可排出管内积水。
施工时，排水管应经常过水。
运行时,应定期过水，以防积碴淤塞。
第2.2.2条事故排水道的设计流量目前尚难作明确的规定，它与引用流量、假设的钢管破裂程度、电站重要性有关。
只能因地制宜布置排水、防冲设施。
第2.２.3条 明管底部应留出供施工和运行人员作焊接及交通用的空间。
大直径明管,可适当加大此距离。
第２.2.5条确定支座间距,可大致控制跨中连续梁弯矩应力＜０.1５倍箍拉应力。
若地基可能产生不均匀沉陷,可将支墩基础作成条形钢筋混凝土梁或板;
支座结构能调整高程等。
第2.２.7条 钢管下的地面设横向（垂直管轴）排水沟是为了防止伸缩节、人孔漏水沿管轴向漫流。
交通道一般只供运行人员检修时行走用。
倾角α≤20°
者,可作成粗糙路面的斜坡道。
α＞20°
者,应作成台阶（包括钢管下的地面）。
第2．３.3条 目前国内开挖时向上出渣为３0°
~35°
；
向下出碴的斜井坡度各工程采用不同，有的为了溜碴方便,取45°
以上，有的为方便工人上下,取４0°
以下，溜碴时用人力助扒。
可根据布置情况和施工单位的经验采用。
第2.3.４条 排水措施的作用和可靠性随当地条件变化很大。
所以在设计时对它的作用只能估计。
设立监视和观测设施,也是为了累积第一性资料。
排水措施一旦堵塞，将严重影响钢管的稳定性，故宜能检修。
第２.4.1条坝内钢管平面位置通常位于坝段中央,一般坝段宽B与压力钢管直径D之比为3左右（见表2.4．1）。
此比值过小时将增加孔口应力集中，也不宜考虑混凝土分担内水压。
当坝与厂房连成整体等情况时，钢管也可位于坝段一侧。
第2.４.2条坝内埋管的厂坝之间常布置有电气设备，而由于通气孔面积选择不合理、充水阀断面过大和布置不合适、操作上的失误等，往往造成通气孔在充水过程中向外溢水和喷水的现象，使电气设备短路跳闸影响电站正常运行。
第2．4.3条充水阀相对面积过大易引起通气孔喷水,且坝内管通常较短,即使充水阀截面小一些，充水时间也不会太长。
根据已建工程实际数据（见表2.4.3），建议充水阀或旁通管面积不大于通气孔面积的1／5。
表２.4.1
工程
名称
坝型
单机
容量
N
（万ｋＷ）
最大
流量
Qmａx
（m3/s）
设计
水头
Hp
流速
V
（m/ｓ）
钢管
D
坝段
宽度
B
B/D
管顶混凝土最小厚度
T１/Ｄ
斜段T1
（ｍ）
下平段
T2
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（７）
（８）
（9）
（１０）
（1１）
刘家峡
重力坝
２2．５
258
１００
6.70
7.０
2１
３
≈9
４.05
≈１.3
丹江口
15.0
275
６3．５
6.２９
７．5
23
3.０7
≈７
５.2５
≈0．9
三门峡
5．0
2０0
3０.0
4．5３
７．５
２3
3.07
≈10
2.7５
１.3
龚嘴
11.0
2６6
４8
5.2９
８.０
22
2.７5
≈2
4．0
0.２5
新丰江
单支墩
大头坝
７.25
118
73
5.56
5.2
10~12
１.９2
2．3
2.6
1.4
0.５
新安江
宽缝重力坝坝顶溢流
7.2５
７３
5．５6
５．2
桓仁
7.5
1４3
５3.１
6.７3
17．3３
3.3３
1.４
0.77
柘溪
7．5
146
60.0
4.4０
６.5
盐锅峡
4.４
1３５
39
５.4２
5．6３
1６．5
2.93
３.2
0.7１
双牌
4.５
137
5.6
13．2
12.６
2.３6
2.25
≈３
2.４
≈0.54
石泉
4．5
１39
5.85
5．5
１6.5
3.0
≈4
2．1
≈0.73
凤滩
重力洪坝
坝内厂房
10
16２
６.５8
5.６
很厚
参窝
1．7
7１.1
2８.5
4．6８
4.4
13．５
较厚
3.４
乌江渡
拱型重力坝
21．0
203
１20
6.１8
６．５
20.0
３．０3
１1.7５
1.８1
涔天河
双支墩
0.7５
37.4
2６.0
3．２
3．8
2.0
2.2
0.53
安康
重力拱坝
2０.0
304
76.2
６.83
3．07
１0
5.5
1.3
上犹江
１.5
38．2
４８．2
4．2
3.4
潘家口
宽缝重力坝
2７7
6３．5
6.27
3.０７
７.5
２.７5
1．０
陈村
5.0
113
５2.0
5.7６
5.０
13~14
2.６～2.8
1１.６
2.3２
佛子岭
连拱坝
1．0
２7
37.0
6．５
２.3
~6．5
2．8
１.０2
枫树坝
空腹及宽缝重力坝
155
60.０
6．５2
５.５
3.8
～6
很大
1.1
格兰峡
１1．25
4.5７
１９.8
≮3~4
田子仓
9.５
10５
５.0
１8.0
３.６
≈9.５
１.8
1.9
海华西
5．49
1５.2
2．78
0.5
方塔纳
４.27
续表
工称
Ｔ２／Ｄ
转弯半径
斜直段
倾角θ
钢管槽
渐变段
上弯段Ｒ1
下弯段R2
Ｒ１/D
R2/Ｄ
形状
口→○
（ｍ2）
长度
L/D
（１2）
（13）
（14）
（15）
（1６）
（17）
（18）
（19）
（２0）
（２１）
0.６
14.５
1４.5
2.1
2.２
55°
10.0
7×
8
7
不衬砌6.5５
０.94
0.７
56.２5
3．０
４０°
1１.５
6．5×
10
7.５
不衬砌8.５
１．13
0.３7
１８.75
２２.5
2.5
40°
1１.5
衬砌
０．5
12.0
16.0
1.5
2．０
5３°
1１.0
衬砌6.5
０.８１
０.27
1５．0
2．9
2.9
63°
６．４
4×
6
7．0
1．35
1０．0
1.９
１.9
60°
3.7×
８．2
5.２
不衬8.0
1.54
0.27
1５.0
２.9
２．9
61°
不留槽
１.92
2１.０
21.０
3.２
3.2
2７°
5.5×
７
6.5
１０.0
８.6
0.57
２0.1
１６．9
3．６
9.5
６×
5.６３
不衬9.6
1.70
0.4３
７.0
7.0
１.2
1.2
6５°
４.5×
不衬3.３
０.59
０.３8
8.25
1.５
2.０
８．0
7
不衬４.287
0.78
重力洪坝坝内厂房
/
18.0
１４°
7.3
衬砌6.0
1.０7
0.７7
18°
4.4
不衬6．６
14.0
14.０
２.２
５９°
５．5×
7.5
６．5
不衬9.11
１.4
0．５8
5.7
5.７
１．5
６3°
0.７3
2１.0
36．5°
7．5×
9.38
8．0
1.07
１.53
1.91
9０°
0.37
2２.5
22.5
3
５5°
11
7.5×
９
1.４7
0.28
1０
1.92
2
５6°
８.1
不衬6.3
1.21
0.4４
9．2
42°
1.９×
3.６4
2.3
２.５３
1.１０
空腹及宽
缝重力坝
5.５
１
1
钢衬
0.９５
≮4
竖井
５．25
0．4
25.0
15．0
5
36°
5×
６
５
1．5
0.1
15.2
15．2
２.7８
２.73
4.47×
7.６2
5.49
７.１8
2１．4
29°
3.35×
４.27
4.27
4.87
1．1４
表2．4.3
钢管直径D（m）
充水
装置
旁通阀直径（m）
通气孔直径（m）
（%）
丰满
龙羊峡
西枝江
φ５.２～5.0
φ２.3~1.9７5
φ5.２
φ5．2
φ5.６
φ5.63
φ4.4
φ5.2
φ８.0
φ7．5
φ5.５
φ7.5
φ7.0
φ5．6
φ7．５
φ3.4
旁通管
充水阀
φ0.4
φ0.1０2
φ0.5
φ0．3
φ０．6
φ0.2５
φ0．5
φ０.８
φ０.６5
2φ0.6
φ0.９
φ０.3
φ0．７
φ0.3
φ1.２
φ０.254
φ1.5
2φ１.２
φ１.0
φ０．8×
φ1．35
φ1．2
2-１×
2φ1．1
φ1.2
2φ1.4
φ１.2
φ0.７5
２φ１．2
φ０.8
0．5９２
0．19７
0.925
0.５７4
1.1４
０.323
０．925
1.０0
0.751
2.411
1.65
0.287
０.8７1
0.7７9
0.１11
0.161
0．１１1
0．087
０.１８0
０.３53
0.03４
0.174
0.196
０.17５
0．5０0
0.１63
0．281
０.１60
0.17０
０．１40
第3.1.2条 沸腾钢偏析较大,冲击韧性较低,脆性转变温度较高,时效影响严重。
钢管是冷卷的焊接结构,还要承受连续冲击载荷,在我国,最低运行水温多半接近0℃,因此,应使用镇静钢。
目前,有一些钢管用了沸腾钢,并不都很快失事。
而冲击值要求又不反映在应力计算中,不容易直观地看出它对安全度的影响。
因此,有人认为可以使用沸腾钢。
考虑到钢管事故后果严重，为慎重起见,本规范规定主要受力构件应使用镇静钢。
若用沸腾钢，须按第1．0．３条，经过审批。
其实,关于镇静钢和沸腾钢的讨论,只对低碳钢有意义,低合金钢全是镇静钢。
用沸腾钢制造的钢管和爆破的钢管实例见表3.1.２.１。
国内水电站高强钢（σｓ>
40kg/mm2）使用实例见表3．1.2.2。
表3.1.2.１
电站名
大井川
小见
长殿
大桥
镜泊湖
六郎洞
以礼河三级
国名、省名
日本
中国、吉林省
中国、黑龙江省
中国、云南省
建成年份
19３6
1932
19３7
194１
1942
194２
１960
１966
布置型式
明管（爆破处为回填管）
坝内管（厂内小段明管）
直径（m）
1．９7~１.９０
2．0~1.45
5．6～5.３
3．5～2.９
2．９~2.２
钢板厚（mｍ）
８～2５
10～28
４.5～1２
18~３6
1４~19
8～14
８~4０
钢材
估计相当于Ａ３Ｆ*
相当于Ａ3F
相当于A3F,晶粒粗大,含氧量很高
大致相当于A３，估计为沸腾钢
相当于A3F
相当于A３Ｆ
材料很乱,估计多为A3F
A3Ｆ和镇静钢
最大设计内压（m）
186
有效水头１54.５
２45
最大水头67.５
9７
８1
160
７20
母材
冲击值（kg·
m／cm2）
１．24～２.01
E0=0.5
基岩风化,钢材锈蚀严重，深2.5mm
0℃，V形,０．6～１.0
0℃,V形，4.６～6.7
约0℃
爆破处为苏联A3镇静钢
无塑性转变温度NＤT
焊缝
质量差，未焊透人孔加强板不起作用。
接缝内早有裂纹、锈蚀
质量差,未焊透有气孔、麻面，水渗入裂缝锈蚀
质量极差,有气泡裂缝,有的在切试样时散裂
质量差，未焊透有夹渣、成群气孔,抗拉强度为母材的３/4
质量差,未焊透，有气孔、裂纹、夹渣
质量差，有气孔、夹渣
一节沿焊缝旁旧的微裂纹爆破，有锈迹。
另一节低应力脆性破坏，其ＮDT5℃
混凝土
顶部有０.15m高的大空洞
应力（kg/ｍｍ2）
允许12.６
一般9.２～１1．８人孔边２３．3～25.９
实测最大环向10,轴向13.9
设计9（锅炉公式）
运行情况
1950年因蝶阀冲关,过压爆破并屈曲
１9５9年沿人孔边焊缝旧裂纹爆破
１９59年沿厂房前法兰旁焊缝爆破
19５9年斜井，环缝4处全周断裂，其他裂缝多处
迄今良好
经加固处理,运行基本良好
良好
19７０年1月水锤超压两节爆破（以前曾多次超压）
破坏处
２.75
1．9
2.8
厚度（mm）
爆破2１.2屈曲９～14加环
１4、16
28
９
32、3６
设计内压（m）
430
*屈服点40.7kg/mm2，试验知破坏前至少可承受30kg/ｍｍ2,再从允许应力看,疑为抗拉40．７。
从年代看估计相当于沸腾钢A3F。
表3．１.2．2
电站
碧口
西洱河一级
白山
省名
甘肃
四川
湖南
云南
贵州
吉林
投产年份
1９6
升级会员 