答案水电站建筑物分思考题.doc

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，假如有什么问题的话，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）？各合用于什么条件？按取得水头分为坝式，河床式，引水式三种典型布置（尚有混合式，抽水蓄能，潮汐式等等）。1、坝式水电站合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，合用于水头低，流量大的河流。3、引水式水电站合用于流量小，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，有具体的解答。3进水口有哪几种类型？各合用于什么条件？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，合用于天然河道或水位变化不大的水库中取水，有压式进水口合用于从水位变化幅度较大的水库中取水，抽水蓄能进水口合用于抽水蓄能电站。4有压进水口有哪几种类型？各合用于什么条件？按照结构特点，有压进水口可分为以下四种： 洞式进水口：合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：合用于地质条件差，山坡较陡，不易挖井的情况。 塔式进水口：合用于本地材料坝，进口处山岩较差，岸坡又比较平缓。 坝式进水口：合用于混凝土重力坝的坝后式厂房，坝内式厂房和河床式厂房。5根据对进水口规定，如何选择拟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立通气孔，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作用是什么？它们在运营上有什么规定？ 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。运营规定：动水中快速关闭，静水中启动。 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。运营规定：在静水中启动和关闭。 特殊情况下进口仅设检修门，而在调压室设事故闸门。8有压进水口涉及哪些设备？其作用是什么？ 有压进水口涉及以下几种设备： 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。冲水阀作用是启动闸门前向引水道冲水，平衡闸门前后水压，以便闸门在静水中启动。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：分派水量：正常运营时把流量平顺的分派给各压力管道。平稳水压：荷载忽然变化时或事故时，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，水头损失最小，以提高水电站的出力和电能。2、前池应尽也许靠近厂房，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。（简朴的说就是水头损失要小，渗漏问题，挖方中稳定问题）布置规定：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、运营、检修。10压力水管的类型及其合用条件是什么？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。合用条件：1、露天式明钢管由钢材卷制而成,其强度很高,可以承受较大的内水压力,合用于中高水头电站。多为引水式地面厂房采用。 一般在其上设立镇墩、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，该管合用于大HD值的情况。11水电站压力水管的供水方式重要有哪几种方式？它们优缺陷和合用条件如何？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：结构简朴，运营灵活，可靠性好。 缺陷：钢材用量大，经济性较差。 合用条件：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。 缺陷：运营灵活性和可靠性较差，需设结构复杂的分岔管。 合用条件：管道较长，流量较小的情况，比如引水式电站。 分组供水 优缺陷：介与单元供水和集中供水之间。 合用条件：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，相称于梁的滚动支座2、支墩按其支座与管身相对位移的特性分：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，重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：镇墩依靠自身重量固定钢管，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立伸缩节。由于伸缩节的存在，钢管可轴向伸缩，消除大部分温度应力，且可适应少量不均匀沉陷。15地面明钢管承受的最重要荷载是什么？它重要引起什么应力？ 地面明钢管承受的最重要的荷载是内水压力，它重要引起：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？用图表达各控制断面的位置？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、剪力和轴力。（说明这个是比较具体的解答，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。老师讲解的简朴的回答如下: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。 （说明由于没有计算题，所以这题我就没有做，希望大家对书上的基本公式可以理解，不需要记公式）18导致地下埋管抗外压失稳的重要因素是什么？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重要因素有：1、地下水位较高，放空管道时，钢衬也许因外压而失去稳定；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，锚环质量未达成规定。（说明重要从地下埋管所承受的外压荷载来分析失稳因素。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，结合排水廊道减少地下水位线；减小外压力减小初始缝隙，精心施工和接缝灌浆。设加劲环、锚环或增长管壁厚度等提高结构临界压力。19地下埋管现行设计理论重要存在哪些问题？有哪些改善措施？20坝内埋管重要有哪几种结构型式？其受力特点有什么不同？重要型式有：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陷？其合用条件如何？ 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） 有助于分期投资缺陷：增长管长、水头损失，投资并不一定增长。（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？其合用条件如何？岔管结构型式：1、明钢岔管：岔管用钢材焊制而成，所有荷载由钢材承受。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。其特性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，有助于发挥围岩作用，开挖量小；c.结构简朴，易于制作。合用条件：中、低HD值的卜型埋管，特别是d/D小于0.6的情况。2、三梁岔管特点：a. 梁重要受弯，材料强度得不到充足发挥（梁的截面尺寸大）。 b. 当HD值较大时，加强梁尺寸也许很大，引起选材、制造和运送上的困难。 c.埋管时增长开挖。合用条件：大、中型水电站，但近年来大型岔管已逐渐被月牙岔取代，特别是埋管。3、内加强月牙肋岔管特点：a. 肋板重要受拉，尺寸小，无腰梁； b. 肋板是内加强，岔管外形尺寸小，对埋管可减少开挖；外表光滑，有助于发挥围岩作用。 c.在设计工况，水头损失小（顺锥减小流速，肋板起分流作用）。 d.岔管管壁转折处及管壁与肋板相交处有较大的应力集中，是月牙肋岔管的薄弱环节。合用条件：大、中型水电站，特别是埋管。4、球形岔管特点：a、布置灵活，支管可以指向任意方向，平面、立体均可；b、受力条件好； c、球壳需模压成型，加工不便，制成后有时需整体退火，直径大时更困难，因此造价最高。合用条件：高水头、小直径。5、无梁岔管特点：a、受力比较均匀，省去了加强构件； b、对埋管可减少开挖；外表光滑，有助于发挥围岩作用； c、岔管体型较复杂，球片成型仍较困难，焊缝多。合用于Y、卜型布置，特别适于大、中型埋管。 6、隔壁岔管：它由扩散段、隔壁段、变形段组成，各级皆为完整的封闭壳体，除隔壁外，无其它加强构件。二、厂房部分1. 水电站厂房的基本类型有哪些？按厂房位置分：（1）坝后式,与坝后式相似的有：挑流式溢流式坝内式（2）河床式（3）引水式.引水式可以是地面式,也可是地下式厂房。2. 电站厂房的作用是什么？厂房枢纽重要由哪几部分组成？作用：按系统规定保质保量的完毕发电任务（完毕水能机械能电能得转换）。满足主、辅设备及线、缆、管道布置的规定。满足安装、运营、维修的规定。为运营人员发明良好的工作环境。造型美观、协调、美化环境。组成：主厂房：主机布置场合。副厂房：为主机服务的辅助设备布置场合。主变场：主变压器布置场合。开关站：高压配电场合3. 在决定主厂房立面尺寸时，应一方面决定什么高程？为什么？在决定此高程时应考虑哪些因素？机组安装高程。机组安装高程是厂房的一个控制标高。由于根据转轮蜗壳尾水管尺寸，向下可以定出尾水管底板高程及厂房底部开挖高程，向上可以定出水轮机机层高程，进而再进行其他环节。4. 装有立轴机组的厂房，在立面上一般分有哪几个高程？如何拟定这些高程？1， 发电机层，水轮机层高程进入孔高运营孔家过梁。2， 水轮机层高程：满足结构强度规定，水轮机安装高程蜗壳进口半径蜗壳保护层厚。3， 蜗壳层：满足蝶阀支承结构布置，满足运营规定，水轮机安装高程-钢管半径-运营高度。4， 尾水管层：由水轮机安装高程拟定。5. 如何拟定安装场的位置、高程、面积？进厂交通对安装场的布置有什么影响？位置：一般均匀布置在主厂房有对外道路的一端。高程：安装场高程取决于对外道路和发电机层楼板的高程。一方面装配场最佳与对外交通同高且均高于下游最高水位，以保证对外交通在洪水期畅通无阻，另一方面，装配场最佳也与发电机层楼板等高，以充足运用场面，工作方便。进厂交通：大中型水电的部件大而重，运送量大，常设专用铁路，中小型水电站多采用公路，对外交通通道必须直达装配场以便车辆开进装配场，运用吊桥卸货。6. 水电站厂房内的三供一排是指什么？供水系统，供油系统，压气系统，排水系统7. 发电机常见的支承结构（机墩）形式有哪几种？并简述各种形式的特点和使用条件。型式：圆筒式、块体式（矮机墩）、环梁式、平行墙式、钢机墩等。1圆筒式：优点是：受压及受扭的性能均较好，刚性大，一般为少筋混凝土，用钢较省。其缺陷是水轮机井内狭小，水轮机的安装、检修、维护较不方便。合用于中型机组2块体式：优点是强度及刚度均很大，缺陷是混凝土方量大，混凝土未充足得到运用。大型机组常采用这种机墩3环梁式：优点是混凝土方量少，水轮机顶盖处比较宽敞，设备的布置、安装、维护检修都比较方便。缺陷是受扭的性能比圆筒式差，刚性也较小。合用中型机组4平行墙式：优点是水轮机顶盖处宽敞，工作方便，并且可以在不拆除发电机的情况下将水轮机转轮在两平行墙之间吊出。这种机墩合用于大型机组。5钢机墩：优点是发电机与水轮机直接配套，结构紧凑，安装方便迅速，减少了复杂的钢筋混凝土工程，缺陷是耗钢材较多，我国尚未采用。8. 对混流式水轮发电机组，安装场面积应按布置哪几大部件来拟定？悬式混流：布置四大件转子和上支架，转轮和顶盖悬式轴流：四大件+水轮机支持盖伞式混流：四大件+推力轴承支架伞式轴流：所有零件，即四大件+支持盖+推力轴承9. 水电站厂房机组间距常由什么尺寸控制？一般在高水头电站，常由什么尺寸来控制？而在低水头、大流量的电站中，常由什么尺寸来控制？由蜗壳层（蜗壳外包线尺寸以及蜗壳外二期混凝土厚度）和发电机层尺寸控制。机组段长度：对于低水头大流量电站一般取决于蜗壳或尾水管尺寸及周边的二期混凝土厚度，对于高水头电站一般取决于发电机风罩尺寸及发电机层设备布置。10. 如何拟定厂房的机组段长度和宽度？用简图表达。1、机组段长度：L=L+x+L-x 两机组中心线距离（1）蜗壳层：蜗壳外包线尺寸以及蜗壳外二期混凝土厚度。（2）发电机层： ：发电机风罩内径；：发电机风罩壁厚，一般可取0.30.4m；：两机组之间风罩外壁净距，一般可取1.52.0m，如两机组之间设楼梯时取34m。11. 水电站厂房枢纽由哪几部分组成？水电站厂房枢纽涉及：主厂房、副厂房、主变、开关站、进场交通及引水、尾水建筑物。12. 水电站厂房内排水系统分为哪几种？它们的作用分别是什么？类型：1渗漏排水系统：排走厂房各处不能自流排往下游的渗漏水，涉及厂房技术用水生活用水和伸缩缝沉降缝的渗漏水2检修排水系统：机组检修时，蜗壳、尾水管、钢管中的水。组成：1集水井：分渗漏和检修水井，有时两者可以合二为一，是否合一应根据具体情况论证，防止检修排水时倒灌。2排水廊道：排水量较大，通过排水廊道排往集水井，下游，或用水泵直接抽排。3水泵：在集水井上部一般设水泵抽水排往下游。13. 装有立轴机组的主厂房内，吊车的起重量、跨度如何拟定？吊车的起重量取决于需要由它吊运的重要部件，一般为发电机转子。吊车的跨度：指桥吊大梁两端轮子的中心距离。要考虑下列因素：1，吊车跨度要与主厂房下部块体结构尺寸相适应，使厂房构架直接坐落在下部结构的一期混凝土上。2，尽量采用起重机厂家规定的标准跨度。3，满足发电机及装配场布置规定，使主机房内重要机电设备均在主副吊钩工作范围内。14. 决定发电机层地面高程时，应考虑哪些因素？1， 采用套用机组时，其发电机和水轮机之间尺寸是给定的。2， 发电机的埋入方式。3， 水轮机层地面至发电机楼板下层，净空高度不小于3.5-4m。4， 发电机层楼板最佳与安装场同高，并高于下游设计洪水位。若不能兼顾时，应考虑其他的防洪措施。15. 水电站厂房结构为什么要分缝？结构缝有哪几种类型？各种缝的作用和设立规定是什么？目的：调整结构应力，满足施工规定。分为永久缝（伸缩缝减小温度应力，沉降缝防止不均匀沉降导致结构破坏）和施工缝。、永久缝设立规定：（1）永久性的缝不能设在机组段中间。（2）温度缝可以只设在水上部分，不必须贯通至基础。（3）沉降缝必须贯通至基础。（4）永久性的贯穿缝必须设止水。（5）缝距与缝宽应综合考虑、气候、温度、结构型式和地基特性等因素。16. 水电站厂房结构为什么要分期和分块？如何进行分期和分块？应考虑哪些因素？1、分期：根据机组安装规定，按浇筑先后分一期和二期砼。一期砼：底板，尾水管，上、下游边墙，厂房构架、吊车梁。二期砼：机组预埋件部位，尾管直段，蜗壳、机座、发电机风罩外壁及相联的楼板2、分块：（1）因素：内因砼自身的干缩、温度、容易使结构产生裂缝，浇筑块不适太大。外因：施工浇筑能力拟定一次浇筑块不宜太大。3）分块规定：一般根据浇筑能和结构特点进行分。（2）因素：结构特点，施工进度，浇筑能力，温控措施等。17. 说明地面厂房的受力和传力系统？并绘图表达。18. 根据金属蜗壳外围混凝土结构的受力情况，金属蜗壳的埋入方式重要有哪几种型式？各有什么特点？1、弹性垫层结构工作特点：（1）钢蜗壳承担所有内水压力、能自由变形、钢板较厚。（2）外围砼只承受自重和上部结构传来的荷载，不承担内压。2、预留空隙结构充水打压工作特点：（1）蜗壳承担大部分内水压（预压内力设计静水压力）（2）小部分水压力（水击压力）由蜗壳和砼联合承担。（3）运营时能保证蜗壳与砼紧密贴合，减少振动。3、联合受力。工作特点：1蜗壳与砼联合受力。2钢板可以减薄，便于保证钢板的焊接和施工。3砼结受力加大，需配受力钢筋。19. 尾水管扩散段根据墩子与底板的连接方式可分为哪几种形型？各合用于什么条件？形式：有分离式和整体式两种：（1）分离式底板：板和墩之间设有永久缝，板独立承担荷载。受力特点：尾水管不承受地基反力和扬压力。适应条件：岩基可将底板锚在岩基上。（2）整体式底板：底板和墩为整体框架。受力特点：底板和墩整体受力，承受有扬压力和地基反力。适应条件：软基防止不均匀沉陷。20. 与地面厂房相比，地下厂房有哪些优缺陷？有哪几种典型布置形式？ 地下厂房（1）地下厂房便于枢纽总体布置，没有在峡谷地区的山崩、雪崩危险（2）可以缩短高压管道及竖井 , 有也许取消调压室，投资小，经济（3）与河床大坝施工无干扰，厂房可以不受外界气候影响，可常年施工，有助于快速施工（4）采用地下厂房可改善水轮机的调节。运营时不受气候影响 , 没有岩石滑坡问题 ,避免了泄洪水雾和尾水波动的干扰（5）人防安全，保持自然风景，有利抗震布置形式：1 首部式布置厂房：特点：压力隧洞短，并可使高压管道做成竖井，尾水隧道洞长。优点：（a）枢纽布置紧凑，便于管理，对施工和运营很方便。不少地下厂房首部式布置方案是较经济的（b）改善了水轮机调节的状况 , 压力引水道不需设调压井。缺陷：（a）尾水洞也许很长，一般需设尾水调压井以及较长的交通洞、通风洞、出线洞等附属洞。（b）厂房位于水库，厂房的埋藏深度，出线、防渗困难2尾部式布置厂房：特点：有一条长的压力引水道和较短的尾水道，在高压管道的末端一般都要设立调压井。优点：（a）尾水道短，附属洞较短，便于施工、运营管理。（b）尾水低，防渗问题便于解决。缺陷：（a）引水道长，需设调压井；（b）尾水变幅大时，尾水洞布置困难。3中部式布置厂房：特点：引水和尾水都较长。适应：首部和尾部没有合适地形和地质条件布置的情况。缺陷：也许要设上下游调压室，机组调节困难。21. 地下厂房主洞室纵轴方向如何拟定？各洞室之间的间距如何拟定？ 地下厂房主洞室纵轴方向的拟定：1、厂房纵轴线方向拟定应考虑岩体层面和重要结构面，与岩体层面和重要结构面垂直或成较大夹角。2、厂房纵轴线方向应考虑地应力主应力方向，希望最大主应力方向与轴线夹角较小。 地下厂房主洞室纵轴线的方位应考虑地质、节理、裂隙和层面等保持较大的夹角。洞室纵轴线应与水平大主应力方向保持较小的夹角构造面和地应力场的情况拟定。纵轴线的走向应尽量与围岩中存在的重要构造弱面如断层。这样对洞室围岩的稳定是有利的。各洞室之间的间距拟定：1，主机洞与主变洞与尾水闸门洞间间距。2，尾水管间间距。22. 地下厂房有重要有哪几种典型布置形式？根据地质、地形、施工、交通、运营等条件 ，地下厂房布置的重要方式有： 首部式布置、尾部式布置、中部式布置三种。