各截面计算表
截位置 面编号
0 φ=0 1 φ=15 2 φ=30 3 φ=45 4 φ=60
山岩垂直压力作用 0 -6.60 -24.6 -49.3 -73.9
系数
衬砌自重系数 作用
侧向山系数合计MP 岩压力（m=2） 作用 0 -0.03 -0.44 -2.11 -6.16 -13.5 -24.6 -38.5 -55.4 -75.5 -98.6
0
-0.0006 -0.0089 -0.0429 -0.125 -0.2747 -0.5 -0.7812 -1.125 -1.5313 -2
0
-8.384 -31.74 -65.06 -101.3 -132.7 -152.9 -166.8 -183.7 -203.7 -226.8
0
-0.03349 -0.125 -0.25 -0.375 0
-1.753 -6.652 -13.659 -21.176 0
-0.0337 -0.1278 -0.2625 -0.4069 -0.5232 -0.5708 -0.5708 -0.5708 -0.5708 -0.5708
5 φ=75 -92.0 6 y=r -98.6 7 y=r+0.25yh -98.5 8 y=r+0.5yh 10 y=r+y h
-98.6 -98.6
9 y=r+0.75yh -98.6
-0.46651 -27.229
-0.5 -29.705 -0.5 -29.705 -0.5 -0.5 -0.5
-29.705 -29.705 -29.705
表4-7
各截面M计算表
截位置 y-C（拱） cosφ y-C（直）X2（y-C） X2（y-C）
面
(=0.432-2.
22сosφ)
(=y-1.788)
合计M
0 1 2 3 4 5 φ=0 φ=15 φ=30 φ=45 φ=60 φ=75 -1.788 -1.712 -1.491 -1.137 -0.678 -0.143 1
0.965926 0.866025 0.707107 0.5
0.258819 0
-88.15 -84.4 -73.51 -56.05 -33.43 -7.05
26.33 21.69 9.23 -6.63 -20.25 -25.72 -17.12 -3.36 6.85 14.16 18.42
6 y=r 0.432 7 y=r+0.25yh 8 y=r+0.5yh 10 y=r+y h
表4-8
9 y=r+0.75yh
0.432 0.987 1.543 2.097 2.652
21.30 48.66 76.07 103.38 130.74
36
各截面计算表
截位置 面
山岩垂直压力作用
系数
衬砌自重作用
系数（m=2） 矩形侧
向山岩压力作用
系数（m=2） 合计NP
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9
φ=0 φ=15 φ=30 φ=45 φ=60 φ=75 0 5.94 22.2 44.4 66.6 8.28 0
0.066987 0.25 0.5 0.75 0.933012 1 1 1 1 1
0 1.588 6.134 13.02 21，261 29.64 36.82 42.68 48.52 54.41 60.27
0
0.06775 0.26179 0.55536 0.9069 1.26439 1.57079 1.82079 2.07079 2.32079 2.57079
0 -0.73 -2.57 -4.59 -5.55 -4.26 0 0 0 0 0
0
-0.03291 -0.11602 -0.20710 -0.25 -0.19183 0 0 0 0 0
0 6.806 25.76 52.82 82.31 33.67 125.6 131.4 137.3 143.2 149.0
y=r 88.8 y=r+0.25yh 88.8 y=r+0.5yh
88.8 88.8
y=r+0.75yh 88.8
10 y=r+yh
表4-9：
各截面N计算表
截面编号 0 1 2 位置 φ=0 φ=15 φ=30 X2cos N
截面编号 位置
3
φ=45 58.12 110.946 9
y=r+0.75yh
143.21
4 φ=60 41.1 123.411 10 y=r+yh
149.07
5 φ=75 21.275 54.943
82.2 82.2 6 y=r
125.625
79.399 86.205 7
y=r+0.25yh
131.485
71.19 96.95 8
y=r+0.5yh
137.32
X2cos N
⑧.内力计算校核
按下式拱顶截面转角总和为零的条件，校核各截面弯矩计算结果是否正确：
10Mds16?Mds??EJEJ?0?0Mds1??S0?M0?4?M1?M3?M5??2?M2?M4??M6???S1?M6?4?M7?M9??2M8?M10??????0EJ?33? 式中：M0,M1,M3???为各截面弯矩值，由表4-55查得；?S0为圆拱段每相邻两s20??截面间弧段长度，其值为：
37
?S0? ?S1? 则
S01?r???0.580 9662S1yh??2.22?4?0.555 44?s20MdsEJ
?1?0.5809?3??26.33?4?21.69?6.63?25.27??2?9.23?20.25??17.12???????0.195EJ?0 EJ?0.555?3???17.12?4??3.66?14.16??2?6.85?18.42??上述演算表明各截面弯矩计算无误。
⑨各截面应力计算：
衬砌截面边缘应力按下式计算: 衬砌外缘 ?外?N?6e??1?? (4-17) F?d? 式中：N为截面轴向力；见表；F为衬砌截面面积。当沿洞身轴向的计算宽度取b=1时，F=bd=d.d为各分块重心在截面的计算厚度，d=0.44m,e为轴向力对截面重心的偏心距，其值为e?M。 N 衬砌内缘 ?内?N?6e??1?? (4-18) F?d?各截面边缘应力计算如表4-10 表中：
弯矩M及轴向力N值分别见表
弯矩符号以逆时针旋转为正，顺时针旋转为负
偏心距e为正时，表示轴向力偏向截面重心外侧，为负时，表示轴向力偏向截面重心内侧。 轴向力N及边缘应力均以压力为正，拉力为负。 ⑩应力验算
拉应力 ?拉?rR1 (4-19) K1Ra (4-20) K2压应力 ?压?式中：R1—混凝土抗拉设计强度
38
R—混凝土轴心抗压设计强度
K1,K—混凝土构建强度安全系数
r—截面抵抗距的塑性系数，对于矩形截面r=1.55
以上数据均需查水利电力部1978年颁发的《水工钢筋混凝土结构设计规范》相关表格。
?拉?1.705?900?767（KN/m2） 27500?5769（KN/m2） 1.3 ?压? 经检验最大拉应力,最大压应力均满足强度要求。采用衬砌厚度d=0.44m。 表4-10
各截面边缘应力计算表
截面弯矩M 编号
轴向力N
偏心矩e
6e/d
N/F
外缘应力σ外
内缘应力σ内
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
26.33 21.70 9.23 -6.63 -20.25 -25.72 -17.12 -3.66 6.85 14.16 18.42
82.2 86.21 96.95 110.95 123.41 54.94 125.62 131.49 137.32 143.21 149.07
0.3203 0.2517 0.0952 -0.1641 -0.4681 -0.1363 -0.0291 0.0499 0.0989 0.1236
4.366 3.432 1.298 -2.238 -6.383 -1.859 -0.397 0.680 1.349 1.685
-0.0598 -0.815
186.82 195.93 220.34 252.16 280.47 124.87 285.5 298.8 312.1 325.47 338.79
1002.48 868.36 506.34 46.65 -347.22 -672.16 -245.24 180.17 524.33 764.53 909.65
-628.84 -476.50 -65.66 457.67 908.16 921.92 816.24 417.42 99.87 -113.58 -232.07
39
5.压力前池的设计
前池的设计包括连接段、池身和水电站进水口的设计。前池应布置在稳定的地基上，避开滑坡和顺坡裂隙发育地段，并充分注意前池建成后水文地质条件变化对建筑物及高边坡稳定的不利影响，确保前池和下游厂房的安全。
5.1侧堰布置及水力计算
5.1.1侧堰堰顶高程的确定
根据《水电站引水渠道及前池设计规范》的规定，侧堰的堰顶高程应高于设计流量下水电站运行时的过境水流水面高程?h??0.1?0.2?m,本工程取?h?0.1m
过境水流水面高程?2?隧洞末端底部高+程隧洞正常水深 式中，隧洞正常水深h?Q ,由资料得v=1.885m/s,则h=1.22m b?v过境水流水面高程?2?隧洞末端底部高程隧洞+正常水深
=1040.95+1.22
=1942.17
侧堰的堰顶高程?3??2??h?1942.17?0.1?1942.27 5.1.2侧堰堰顶长度、堰上平均水头的确定
根据《水电站引水渠道及前池设计规范》的规定，对于设一道侧堰的布置，当水电站在设计流量下运行，侧堰不溢水；当水电站突然甩全部负荷待水流稳定后全部流量从侧堰溢出，为控制工况。此时，引水隧洞流量为零，侧堰泄流能力按下式计算：
QL?mLL2gh32 (5-1)
式中：L—侧堰长度(m)；
mL—流量系数，宜取（0.9～0.95m0,m0侧堰类型正堰的流量系数，m0=0.427，本工程取mL?0.9m0?0.3843。
根据《水电站引水渠道及前池设计规范》的规定，侧堰的堰顶长度，堰上平均水头， 需经计算溢流堰长度与溢流堰顶水深有关，溢流水深过大，则单宽流量大，消能工程量大，
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