沙溪口水电站设计及发电机层楼板设计计算书

第一章　枢纽布置 3第二章　重力坝挡水坝段设计 42．1　剖面设计 42．1．1　坝顶高程 52．1．2　坝顶宽度 62．1．3　廊道的布置 62．1．4　剖面形态 62．2　坝体稳定分析和应力校核 72．2．1　设计蓄水位时（一台机组满发） 72．2．2　设计洪水位时 102．2．３　校核洪水位时 13第三章　重力坝溢流坝段设计 153．1　溢流坝段空口尺寸拟定 153．2　溢流坝段剖面设计 163．2．1　堰顶高程 163．2．2　堰面曲线 173．2．3　上游曲线 173．2．4　反弧段半径的确定 173．3　坝体稳定分析和应力校核 173．3．1　设计蓄水位时（一台机组满发） 183．3．2　设计洪水位时 203．3．3　校核洪水位时 23第四章 消能建筑物设计 264．1　戽角 264．2　反弧半径 264．3　戽底高程和戽池长度 274．4　戽坎高度 274．5　尾坎 27第五章 水电站建筑物设计 275．1 特征水头的选择 275．2 水电站水轮机组的选型 305．２．１　ZZ460水轮机方案的主要参数选择 31５．２．２　ZZ560水轮机方案的主要参数选择 33５．２．３　HL310型水轮机方案的主要参数选择 375．3 蜗壳和尾水管的计算 415．4 发电机的选择与尺寸估算 435．4．1 水轮机发电机主要尺寸估算 435．4．2 发电机外形平面尺寸估算 445．4．3　发电机外形轴向尺寸计算 455．4．4 发电机重量估算 455．4．5 水轮机重量估算 465．4．6 变压器选择及布置 465．5 调速器与油压装置的选择 465．5．1 调速功计算 475．5．2 接力器的选择 475．5．3 调速器的选择 485．5．4 油压装置 495．6 厂房起吊设备的选择 495．7 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定 505．7．1 水轮机组安装高程 505．7．2 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程 515．7．3 水轮机层地面高程 515．7．4　发电机楼板高程和安装场高程 515．7．5 吊车梁轨顶高程 525．7．6 屋顶面高程 525．7．7 厂房总高 525．7．8 主厂房平面尺寸的设计 525．8 水电站副厂房布置 535．8．1 位置的确定 535．8．2 高程及平面尺寸的确定 535．9．2 拦污系统设计 545．9 水电站厂房的稳定计算 565．9．1 正常水位运行工况 565．9．1 校核洪水运行工况 585．9．2 机组大修工况 59第六章 专题——发电机层楼板结构设计及计算 616．1 设计资料 616．2 设计依据 616．4．1　梁格布置 626．4．2 各构件截面尺寸初估 636．4 板的计算 646．4．1 荷载计算 646．4．2 S1区楼板计算 656．4．3 S3区楼板计算 686．4．4 S4区楼板计算 706．4．5 S6区楼板计算 716．4．6 双向板另一方向计算 736．4．7 S2、S5、S7区楼板配筋 746．5 非框架梁的计算 746．5．1 L1梁计算 746．5．2 L4梁计算 776．5．3 L5梁计算 796．5．4 L8次梁计算 826．5．5 其余非框架梁配筋 846．5．6 非框架梁裂缝宽度验算 846．5．7 非框架梁挠度验算 856．6 框架梁的计算 866．6．1 　KL1梁计算 866．6．2　KL2梁计算 916．6．4 KL6次梁计算 966．6．5 其余框架梁配筋 986．6．6 框架梁裂缝宽度验算 986．6．7 框架梁挠度验算 996．8 构造配筋设计 1006．8．1　分布钢筋 1006．8．2　箍筋 1006．8．3　腰筋及拉筋 1016．8．4　钢筋支座锚固长度 1016．8．5　分离式配筋 1016．8．6　板与主梁及风罩间附加钢筋 1016．8．7　小次梁配筋 1026．8．8　主次梁间附加钢筋 102第一章　枢纽布置由沙溪口的水文地质资料可知，坝址位置设计洪水位88.00m ，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水位关系曲线查得 80.00m ,水头为 8.00m 。

校核洪水位 88.50m ,同理可查得下游水位 81.00m ，水头为 7.50m ，汛期限制水位85.50 m ，设计低水位82.00m本电站水头不高，水深较小，水头在20m左右，水深不足40m，初步设计选择采用河床式厂房发电；洪水期下泄流量较大，河床较宽，可以选择溢流坝表孔泄洪；两岸山体不高，地质状况一般，选择重力坝挡水；考虑通航过木过竹需要，设置较高通航能力的船闸考虑河床式水电站枢纽布置特点，为保证洪水季节泄水安全迅速，保证水流流态平稳，防止产生回流，初步将泄水建筑物即溢流坝布置在河床中间经综合分析，确定了(Ⅰ).左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房布置方案，和(Ⅱ).左岸厂房河床中部溢流坝右岸船闸布置方案进行比选Ⅰ).左岸船闸中部溢流坝右岸厂房布置方案考虑主河槽位于左河床靠近左岸30~50m之间，开挖至弱风化岩层需至48.00m高程左右，初步设计布置船闸易于通航需求；沿坝轴线自此至右岸500~600m之间，开挖至弱风化岩层需至57.00m高程左右，初步设计选择布置溢流坝和河床式厂房，考虑溢流坝洪水期泄洪不对电厂发电造成影响，其间用重力挡水坝衔接；考虑河流右岸交通便利，山坡较缓，易于出线进厂布置，而将河床式厂房置于右岸，且右岸现有铁路线沿河岸通过坝址，将厂房布置在右岸有利于利用铁路在工程施工时建筑材料的转运及机电设备安装时机电设备的运输。

枢纽布置沿坝轴线从左岸至右岸的水工建筑物依次为：重力挡水坝、船闸、溢流坝、重力挡水坝、河床式厂房，开关站初步布置于河道右岸装配厂下游Ⅱ).左岸厂房中部溢流坝右岸船闸布置方案由于厂房布置在左岸原主河槽处，厂房施工时需开挖土石方较第一种方案小，相对节省工程投资但由于开关站布置在河岸处，需要大量块石护岸，所以厂房施工开挖所产生的石料可用于开关站地基铺填，因此，在开挖问题上两种方案实际工程费用相差不大综上，初步设计采用(Ⅰ).方案，即左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房方案，并采用重力坝挡水，溢流坝泄洪，消力戽消能本工程按水利水电枢纽工程等级划分设计标准，确定工程等别为二等，主要建筑物级别二级，次要建筑物级别三级，临时建筑物级别为四级第二章　重力坝挡水坝段设计基本设计参数：a).水位上游设计洪水位：88.00m； 校核洪水位：88.50m；正常蓄水位（汛期限制水位）85.50m；下游设计洪水位：80.00m；下游校核洪水位：81.00m；正常蓄水位（一台机组发电）：64.87mb).坝底高程坝底高程取未风化岩石边界开挖线57.00mc).材料重度混凝土重度可由《水工建筑物荷载设计规范》取大体积混凝土结构γ=24.0 KN/ , 水的重度取γ=9.81 KN/。

d).岩石抗剪强度由《沙溪口水电站基本情况简要说明》中表7得岩石抗剪强度指标建议值知，云母长英片岩与混凝土边界摩擦系数f=0.5，粘聚力c’=0.6kg/c㎡，K’=3.0，K=1.052．1　剖面设计2．1．1　坝顶高程坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高即：坝顶高程▽=静水位+Δh式中：Δh=hl%+hz+hc 式中：hl%——累积频率为1%的波浪高度，m；hz——波浪中心线高出静水位的高度，可用hz =计算，m；hc——取决于坝的级别和计算情况的安全超高，m；波浪要素hl%由官厅水库公式计算，得 式中：hm——波浪高，当=20～250时，为累计频率5%的波高；当=250～1000时，为累计频率10%的波高； V0——计算风速，m/s； D——风区长度，即吹程，m；a).设计蓄水位情况：计算风速v0取为30m/s；设计洪水位下吹程D为2. 00km；得hm=mLm=hm/Hm=1.467/(88.0-64)=0.069 由荷载设计规范查表得hp5%/ hm=1.90, hp1%/ hm=2.32，所以hp1%=2.32/1.90×hp5%=2.32/1.90×hm=1.79mhz== hc=0.5m则Δh=h1%+hz+hc=1.79+0.708+0.5=2.998m坝顶高程=正常蓄水位+Δh=85.5+2.998=88.5mb).校核洪水情况：计算风速v0取为15m/s；校核洪水位下吹程D为2. 00km；得hm=mLm=H m/Hm=0.617/(88.5-64)=0.029 由荷载设计规范查表得hp5%/ hm=1.92, hp1%/ hm=2.89 所以hp1%=2.89/1.92×hp5%=2.89/1.92×hm=0.93mhz== hc=0.4m则Δh=h1%+hz+hc=0.93+0.383+0.4=1.713m坝顶高程=正常蓄水位+Δh=88.5+1.713=90.21m坝顶桥梁采用装配式钢筋混凝土结构，桥下会有过流，为使工作桥与水流保持一定距离。

并考虑其他因素，取重力坝坝顶高程取91.50m2．1．2　坝顶宽度非溢流坝的坝顶宽度一般可取为坝高的8%~10%（即2.72~3.4），且不小于3m由本水利枢纽非溢流坝坝高=91.5-57=34.5m可初步取坝顶宽度为4m，为了满足设备布置和双线交通的要求，最终选定坝顶宽度为10m2．1．3　廊道的布置坝体内灌浆廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于0.05~0.10倍水头，且不小于4~5m，取4m，宽度2.5~3m，取2.5m高度3~4m，取3m坝体纵向排水检查廊道考虑坝高较小，只设基础排水廊道，高取2m，宽取1.5m灌浆廊道距离基岩面距离不宜小于1.5倍底宽，即1.5×2.5=3.75m，取4m2．1．4　剖面形态因本水利枢纽坝址摩擦系数较小，所以不能按常规坝体设计按应力条件确定坝底最小底宽上游 =0.125，则， 其中，，，，河床底高程，H=91.5-57=34.5m按稳定条件确定坝底最小底宽，其中，K=1.05，f=0.5,其余同上取坝底宽度32m取上游折坡点为77m，下游折坡点为79.5m高程处 上游坡n=0.2，下游坡m=0.8图2-1 挡水坝段剖面图2．2　坝体稳定分析和应力校核2．2．1　设计蓄水位时（一台机组满发）2．2．1．1　荷载计算自重ΣW=24×0.5×4×20+24×10×34.5+24×1/2×18×22.5+24×1/2×18×22.5=14100kN/m ↓ΣM=960×13.3+8280×7-4860×4=51288kN/m·m,逆时针上下游水压力 上游水压力 PX1=1/2×(85.5-57)2×9.81=3984.1kN→ PY1=9.81×(8.5+28.5)×4/2=725.9kN/m ↓ 下游水压力 PX2=1/2×(64.87-57)2×9.81=303.8kN/m ← PY2=9.81×(64.87-57)2×。