答案——水电官站建筑物分思考题--2011 (1).doc
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1、水电站思考题(说明这些答案不是老师给的,是我们自己做的,只是供大家参考下,如果有什么问题的话,请大家跟我说下,以免误导大家,谢啦)一、管道部分1水电站有哪些类型(以取得水头方式划分)?各适用于什么条件?按取得水头分为坝式,河床式,引水式三种典型布置(还有混合式,抽水蓄能,潮汐式等等)。1、坝式水电站适用于建在河流中上游得高山峡谷中,集中的落差为中,高水头。2、河床式水电站常一般见于河流中下游,水头较低,流量大,适用于水头低,流量大的河流。3、引水式水电站适用于流量小,坡降大的河流中下游或跨流域开发方案。2电站一般由哪些建筑物组成?各种建筑物的作用如何?答案见课本111面,有详细的解答。3进水口
2、有哪几种类型?各适用于什么条件?按水流条件可分为有压式进水口,开敞式进水口,抽水蓄能进水口。开敞式也称无压进水口,适用于天然河道或水位变化不大的水库中取水,有压式进水口适用于从水位变化幅度较大的水库中取水,抽水蓄能进水口适用于抽水蓄能电站。4有压进水口有哪几种类型?各适用于什么条件?按照结构特点,有压进水口可分为以下四种: 洞式进水口:适用于隧洞进水口的地质条件较好,便于对外交通,地形坡度适中,易于开挖平洞和竖井的情况。 墙式进水口:适用于地质条件差,山坡较陡,不易挖井的情况。 塔式进水口:适用于当地材料坝,进口处山岩较差,岸坡又比较平缓。 坝式进水口:适用于混凝土重力坝的坝后式厂房,坝内式厂
3、房和河床式厂房。5根据对进水口要求,如何选择确定进水口位置与高程?水电站有压式进水口的位置:应尽量使入流平顺、对称,不发生回流和漩涡,不出现淤积,不汇聚污物,泄洪时仍然正常进水。进水口后接引水隧洞,还应与洞线布置协调一致,选择地形,地质及水流条件都适宜的位置。 有压式进水口的高程,顶部高程应低于最低水位,并具有一定的埋深S=CVd1/2其中d为闸门口高度。底部高程应高于设计淤积高程,当有冲沙设备时,应根据排沙情况而定。6在靠近进水口工作闸门的下游必须设置通气孔,它的作用是什么?作用:引水道充水时用以排气,事故闸门紧急关闭放空引水道时,用以补齐以防出现有害真空。7水电站进水口工作闸门和检修闸门的
4、作用是什么?它们在运行上有什么要求? 工作闸门(事故闸门)作用:紧急情况下切断水流,以防事故扩大,不起调节流量的作用。运行要求:动水中快速关闭,静水中开启。 检修闸门作用:设在工作闸门上游侧,检修事故闸门和其门槽时用以堵水。运行要求:在静水中开启和关闭。 特殊情况下进口仅设检修门,而在调压室设事故闸门。8有压进水口包括哪些设备?其作用是什么? 有压进水口包括以下几种设备: 1、拦污栅:防止漂目、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流带入进水口, 同时不让这些漂浮物堵塞进水口,影响进水能力。 2、闸门及启闭设备:作用见第7题。 3、通气孔及冲水阀:通气孔作用见前面。冲水阀作用是开启闸门前向引
5、水道冲水,平衡闸门前后水压,以便闸门在静水中开启。9压力前池的作用?组成?在进行压力前池布置时,需特别引起注意的是什么问题?压力前池的作用:分配水量:正常运行时把流量平顺的分配给各压力管道。平稳水压:荷载突然变化时或事故时,能起反射水击波的作用,(与调压室同)。防污、防沙、防冰:保护管道、水轮机。电站停机时,渲泄多余水量,保证下游用水。 组成:池身及扩散段:渠道末端加宽、加深的过渡段以满足进水口布置需要。 压力管道进水口:其构成与有压进水口同,常采用挡水墙式。 泄水建筑物:溢流堰等,在严寒地区可用来排冰。 排污、排沙、排冰设备:压力前池布置时需要注意的问题:1、前池整体布置时,影视水流平顺,水
6、头损失最小,以提高水电站的出力和电能。2、前池应尽可能靠近厂房,以缩短压力管道的长度3、前池应建在地基的挖方中,选择压力前池的位置应特别注意地基稳定与渗漏条件。(简单的说就是水头损失要小,渗漏问题,挖方中稳定问题)布置要求:安全:地质条件好、地基稳定、一定要置于挖方中。(由于紧靠陡坡,渗径短,易于失稳、沉陷、滑坡)经济:尽量靠近厂房(缩短压力管道),开挖工程量少。水流平顺:以减小水头损失。 便于施工、运行、检修。10压力水管的类型及其适用条件是什么?类型:按布置方式分:露天式(明管),地下式(地下埋管),坝身管,回填管。按材料分:钢管、钢筋混凝土管、钢衬钢筋混凝土管。适用条件:1、露天式明钢管
7、由钢材卷制而成,其强度很高,可以承受较大的内水压力,适用于中高水头电站。多为引水式地面厂房采用。 一般在其上设置镇墩、支墩、加劲环、伸缩节、阀门、进人孔、通气阀等。2、地下埋管布置在岩体中,钢管与围岩之间用混凝土回填。多为引水式地面厂房或地下厂房采用。地下埋管可以是钢筋混凝土管或钢衬混凝土管。3、坝身管布置在坝体内部或坝上、下游面,多为坝后式或坝内式厂房采用。4、钢筋混凝土管具有造价低、可节约钢材、能承受较大外压和经久耐用等优点,通常用于内压不高的中小型水电站。5、在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力,从而可以减小钢衬的厚度,该管适用于大HD值的情况。11水电站压力水管的供水方式主要有
8、哪几种方式?它们优缺点和适用条件如何?供水方式常有这样三种类型 :1、单元供水2、集中供水3、分组供水 单元供水 优点:结构简单,运行灵活,可靠性好。 缺点:钢材用量大,经济性较差。 适用条件:管道较短,单机流量大,比如坝身管。 集中供水 优点:钢材用量最省,经济性较好。 缺点:运行灵活性和可靠性较差,需设结构复杂的分岔管。 适用条件:管道较长,流量较小的情况,比如引水式电站。 分组供水 优缺点:介与单元供水和集中供水之间。 适用条件:管道较长,机组台数多和流量较大的情况,比如引水式电站。12地面明钢管的支墩型式有哪几种类型? 1、作用:支撑钢管,承受管重和水重的法向分力,相当于梁的滚动支座2
9、、支墩按其支座与管身相对位移的特征分:1、滑动式支座(无支承环、有支承环); 2、滚动式支座;3、摇摆式支座。 13地面明钢管上镇墩的作用是什么?镇墩的型式有哪几类?1、作用:将钢管固定在山坡上,主要承受因管道转弯而产生的轴向不平衡力,不允许管道在镇墩处发生任何位移。镇墩是依靠自重来维持稳定。2、类型:镇墩依靠本身重量固定钢管,一般用混凝土浇制,按钢管在镇墩上的固定方式,分为封闭式和开敞式两种形式14为什么压力水管上要设伸缩节?设在什么位置?为什么?为了清除因温度作用和地基变形而引起钢管结构内产生的附加应力,在压力钢管的直线段上常设置伸缩节。由于伸缩节的存在,钢管可轴向伸缩,消除大部分温度应力
10、,且可适应少量不均匀沉陷。15地面明钢管承受的最主要荷载是什么?它主要引起什么应力? 地面明钢管承受的最主要的荷载是内水压力,它主要引起:在管壁中产生环向拉应力,在水管内表面产生径向应力。16地面明钢管设计时应选择哪几个控制断面?用图表示各控制断面的位置?受力特点?应选择3个控制断面:1、跨中1-1断面 2、支承环2-2断面 3、支承环3-3断面。其位置如下:一、跨中1-1断面,其特点为二、支承环附近,但又不受支承环影响的2-2断面,其特点为:三、支承环3-3断面特点:1.由水重和管重产生的弯矩和剪力2.由支承环(加劲环)约束所产生的局部弯矩和局部剪力M和Q3.由支承反力R在管壁中所产生的弯矩
11、、剪力和轴力。(说明这个是比较详细的解答,其中的图是为了帮助大家理解的,通过图形我们可以看出这些断面受力特点。老师讲解的简单的回答如下:1、跨中1-1断面特点最大正弯矩,剪力为零。2、2-2断面特点最大负弯矩,剪力最大,膜应力为主。3、3-3断面特点特点最大负弯矩,剪力最大,支承环引起的弯曲应力)17某地面压力钢管:内径D=3m镇墩间距80m,滚动式支墩间距10m,管轴与地面倾角300,上镇墩以下2m处设伸缩节,长b1=0.3m;=0.25。钢材允许应力膜 =1200kg/cm2 ;局 =1600kg/cm2,未跨中心处H0=62m,水击压力试对未跨支承环断面进行强度校核。 (说明因为没有计算
12、题,所以这题我就没有做,希望大家对书上的基本公式能够理解,不需要记公式)18导致地下埋管抗外压失稳的主要原因是什么?改善地下埋管抗外压稳定的措施有哪些?1、地下埋管承受的外压荷载有:1地下水压力;回填混凝土时流态混凝土的压力(施工期);钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力(施工期)。2、导致地下埋管抗压失稳的主要原因有:1、地下水位较高,放空管道时,钢衬可能因外压而失去稳定;2、回填混凝土的质量较差,混凝土与钢管之间的缝隙值过大。加劲环,锚环质量未达到要求。(说明主要从地下埋管所承受的外压荷载来分析失稳原因。以上的答案只是个人理解,大家可以根据外压荷载来发挥)3、埋管防止外压失稳措施:多采用排水管,结
13、合排水廊道降低地下水位线;减小外压力减小初始缝隙,精心施工和接缝灌浆。设加劲环、锚环或增加管壁厚度等提高结构临界压力。19地下埋管现行设计理论主要存在哪些问题?有哪些改进措施?20坝内埋管主要有哪几种结构型式?其受力特点有什么不同?主要型式有:倾斜式 、 平斜式 、竖直式21与坝内埋管相比,坝下游面管有什么优缺点?其适用条件如何? 坝下游面管优点:(1) 便于布置(2) 施工简便,现场安装工作量小,进度快,与坝体施工干扰小。(3) 减小坝体削弱(4) 有利于分期投资缺点:增加管长、水头损失,投资并不一定增加。(这些是老师上课讲的,大家自己综合一下吧。)22采用的岔管结构形式有哪些?各有什么特点
14、?其适用条件如何?岔管结构型式:1、明钢岔管:岔管用钢材焊制而成,全部荷载由钢材承受。明钢岔管按其所用加强方式或受力特点,可有以下结构形式:1)贴边岔管 2)三梁岔管 3)月牙肋岔管 4)无梁岔管5)球形岔管6)隔壁岔管2、地下埋藏式岔管位于岩体内,通常用于地下埋管的末端。其特征是设计时考虑围岩分担岔管的内水压力,有:1)埋藏式钢岔管2)埋藏式钢筋混凝土岔管 3、钢衬钢筋混凝土岔管各类岔管的特点和使用条件如下:1、贴边岔管特点:a.补强板刚度小,在内水压力作用下,产生较大的径向位移;b.用于埋管时,有利于发挥围岩作用,开挖量小;c.结构简单,易于制作。适用条件:中、低HD值的卜型埋管,特别是d
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