科类工学编号（学号）2011310309
本科生毕业论文（设计）
小米水电站压力钢管初步设计
Preliminary Design of penstock of
XiaoMi Hydropower Station
杨佳明
指导教师：杨银华职称讲师
云南农业大学昆明黑龙潭 650201
学院：水利学院
专业：水利水电工程年级： 2011级
论文（设计）提交日期：2015 年5月18日答辩日期：2015年 5月24日
云南农业大学
2015年5 月
小米水电站压力钢管初步设计
杨佳明
（云南农业大学水利学院，昆明 650201）
摘要
压力钢管是小米水电站引水发电系统的一个重要组成部分，长期承受着高压、内水压力的作用，此外，还承受温度变化、支座沉陷、地震、放空时的外压力以及大气或土壤的作用，一旦破裂，将会造成极为严重后果，因此，压力钢管的合理设计至为重要；根据小米电站地形地质情况，通过搜集类似工程实例，拟定小米电站压力钢管的总体布置方案、结构型式，查阅压力钢管设计规范，根据规范要求，通过相关水力计算，确定压力钢管的直径和壁厚，拟定镇和支墩结构尺寸，根据规范，进行镇和支墩稳定分析，完成管壁应力分析计算；根据相关资料和设计规范，小米电站压力钢管各项参数符合规范要求，满足安全运行的要求，达到小米水电站压力钢管的初步设计深度要求。
关键词：管壁厚度；压力钢管；镇墩；支墩；稳定性。
Preliminary Design of penstock of
XiaoMi Hydropower Station
Yang Jiaming
(College of Water Resource and Hydraulic，Yunnan Agricultural University，Kunming
650201)
ABSTRACT
Pressure steel pipe is millet hydropower station diversion system of an important part of a long-term under high pressure, the effect of internal water pressure, in addition, still under temperature change, pedestal subsidence, earthquake, empty when the external pressure, and the atmosphere or the role of the soil, if broken, will cause very serious consequences, therefore, very important for the reasonable design of pressure steel pipe; According to the topography and geology of millet station, through collecting similar project example, the proposed millet plant pressure steel pipe of the overall layout, structural type, refer to pressure steel pipe design specifications, according to the specification requirements, through the relevant hydraulic calculation, determine the diameter and wall thickness of pressure steel pipe, drawing up town and piers structure size, according to the specification, town and piers stability analysis, complete the pipe stress analysis calculation; According to the relevant data and design specification, millet plant pressure steel pipe parameters conform to the requirements of the specification, reached the standard of the safe operation, completed the millet for preliminary design of pressure steel pipe.
Key words: Wall thickness; Pressure steel pipe; The town pier; Piers; Pipe shaft stress.
目录
第一章工程概况 (1)
一、流域概况 (1)
二、水文及气象 (1)
（一）气象概况 (1)
（二）水文特性 (3)
三、压力钢管基本地质条件及评价 (3)
四、地震 (4)
五、工程总体布置 (4)
第二章压力钢管设计 (5)
一、工程的级别确定 (5)
二、压力管道的经济直径 (5)
三、压力钢管的布置 (6)
四、管壁厚度的确定 (7)
五、镇墩的稳定分析 (7)
（一）计算条件 (8)
（二）运行条件下作用在镇墩上的基本荷载 (8)
（三）检修条件下作用在镇墩上的基本荷载 (10)
（四）校核条件下（水压试验情况）作用在镇墩上的基本荷载 (11)
（五）运行条件下荷载组合后的水平、垂直分力 (12)
（六）检修条件下荷载组合后的水平、垂直分力 (13)
（七）校核条件下荷载组合后的水平、垂直分力 (14)
（八）镇墩尺寸的拟定 (15)
六、支墩的稳定分析 (20)
（一）计算条件 (21)
（二）荷载计算 (21)
（三）抗滑、抗倾覆稳定及地基承载能力校核 (21)
七、管身应力分析 (23)
（一）抗外压稳定核算 (23)
（二）钢管受力计算 (24)
（三）轴向力计算 (26)
（四）管壁应力计算 (28)
八、管道附件 (36)
九、管道工程量 (37)
参考文献 (38)
致谢 (38)
附图 (39)
第一章工程概况
一、流域概况
小米电站位于会泽县大桥乡的小米河上，是跃进水系开发规划中的第二级电站，引
用错初电站尾水和坝址以上天然来水发电，利用河段为岔河~刘家村。
电站距大桥22km，距会泽70km,距昆明290km，距曲靖240km，距昭通110km，交通方便。
工程区地貌属滇东高原与黔西高原接触带，因受金沙江水系侵蚀切割影响，高原面
不在完整，形成河谷、盆地、山区、高山区条带状相间分布的地形特征，总地势南西高，
北东低，呈阶梯状下降。
工程地处小米河流域，电站拦河坝以上控制径流面积14.68km2，
坝址高程2054.5m，河长7.4km，河道平均比降101.80‰，流域成矩形；厂址以上控制
径流面积43.27km2，厂址高程1962.0m，河长11.4km，河道平均比降49.42‰，流域成
扇形。
二、水文及气象
（一）气象概况
小米河流域内无气象观测台站，近似采用临近较为系统、完整的会泽气象站资料。
工程区纬度较低，属北亚热带与北温带过度区，气候温和，干湿季分明，四季不分明，为典型的低纬高原季风气候区，最高气温31.40C，最低气温－17.00C，多年平均气温14.00C。
多年平均日照2100h，日照率47%，多年平均蒸发量1918 mm，最大风速28.0m/s，多年平均降雨量807.6mm，降雨多集中在5~10月份，占年降水88.6%。
（二）水文特性
1.径流
小米电站无实测径流系列，只能采用小海子水文站设计年径流年内分配成果为代表，以小米电站设计年径流作控制，按同倍比法进行小米电站设计年径流年内分配。
径流成果见表1-1。
2．洪水
小米电站为跨流域引水开发梯级电站的第二级，电站坝址位于小米河上游岔河左支，厂址在坝址下游约6km，各级建筑物标准不同，则洪水设计标准也不同。
经综合分析，小米电站坝址、厂址设计洪水成果见表1-2。
表1-1 跃进水库、小米坝址设计径流年内分配
单位：m3/s。