DLT51412001 水电站压力钢管设计规范.doc
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1、 中华人民共和国电力行业标准 P DL/T 51412001 水电站压力钢管设计规范 Specifications for design of Steel penstocks of hydroelectric Stations编写单位:国家电力公司西北勘测设计研究院,国家电力公司昆明勘测设计研究院,武汉大学批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会批准文号:国家经贸委2001年第31号公告 DL/T51412001 前 言 原电力工业部水电水利规划设计总院,按照原电力工业部技综199544号文关于下达1995年制定、修订电力行业标准计划项目(第二批)的通知,下达水电规科19970023号文关于
2、水电站压力钢管设计规范修订任务的函,本规范是根据该文件的要求组织修订的。其目的在于适应水电建设发展的需要,结合高水头、大直径压力钢管的工程实践,以及新管型、新结构、新材料、新工艺采用的成功经验,对原水利电力部1985年4月颁发的SDl441985水电站压力钢管设计规范(试行)进行修订。 本规范在修订过程中,主编单位会同协编、参编单位开展了细致的专题研究,调查总结了近年来大中型工程实践的经验教训,在全国广泛征求了有关设计、施工、运行、科研、教学单位及管理部门和专家的意见,于1999年初提出征求意见稿、2000年6月提出送审稿,并于2000年11月在西安由国家电力公司水电水利规划设计总院组织审查。
3、根据送审稿审查会议纪要要求于2001年4月完成报批稿。 本规范为推荐性行业标准,替代SDl441985。 本规范应与GB/T 501991994水利水电工程结构可靠度设计统一标准以及按其要求制订的其他水工结构设计规范配套使用。 本次修订的主要内容为:根据GB/T 501991994的原则和要求,将规范基本设计原则按可靠度理论和分项系数表达式进行“转轨、套改”;扩大规范的适用范围,增补坝后背管的布置形式、结构计算及构造要求等条文和附录;推荐新钢种并列出主要指标;增补抽水蓄能电站管道水力计算的特殊要求;其他如模型试验、原型观测、伸缩节等方面的成熟经验,本规范也作了适当增补和修改。 本标准的附录A是
4、标准的附录。 本标准的附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录J都是提示的附录。 本标准由国家电力公司水电水利规划设计总院提出、归口并负责解释。 本标准负责起草单位:国家电力公司西北勘测设计研究院、国家电力公司昆明勘测设计研究院。 本标准参加起草单位:武汉大学土木建筑工程学院(原武汉水利电力大学建筑工程学院)。 本标准主要起草人:傅金筑,古瑞昌,干 城,侯建国,诸葛睿鉴,黄 伟,蒋锁红,何英明,刘兴宁,孙君实,安旭文,傅少君。 DL/T 5141-2001 目 次 前 言 1 范围2 引用标准3 总则 4 术语、符号 5一般管段布置 5.1 一般规定 5.2 明管 5.3
5、地下埋管 5.4 坝内埋管 5.5 坝后背管 6 材料 6.1 钢材 6.2 止水、垫层、混凝土和钢筋材料 7 水力计算 8基本设计规定 9一般管段结构分析 9.1 明管 9.2 地下埋管 9.3 坝内埋管 9.4 坝后背管 10 岔管布置、结构分析 10.1 布置 10.2 结构分析 11构造要求 11.1 一般要求 11.2 明管 11.3地下埋管 11.4坝内埋管 11.5坝后背管 11.6 岔管12 模型试验、水压试验 12.1 模型试验 12.2 水压试验13 原型观测、运行检查 13.1 原型观测 13.2 运行检查附录A(标准的附录) 明管结构分析方法附录B(提示的附录) 地下埋
6、管结构分析方法附录C(提示的附录) 坝内埋管结构分析方法附录D(提示的附录) 坝后背管结构分析方法附录E(提示的附录) 三梁岔管结构分析方法附录F(提示的附录) 月牙肋岔管结构分析方法附录G(提示的附录) 球形岔管结构分析方法附录H(提示的附录) 无梁岔管结构分析方法附录J(提示的附录) 贴边岔管结构分析方法条文说明 1 范 围 1.0.1 本标准适用于水电站的1、2、3级发电引水钢管的设计。 水电站的4、5级发电引水钢管设计可结合具体情况参照使用。水电站发电引水钢管级别划分应按SDJl21978水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)及其补充规定执行。 凡压力钢管基本参数(管径
7、D、作用水头H或/0)超出本 标准在布置、材料、结构分析等有关条文的规定或限度者,应作专门研究。 若钢管兼有其他用水要求(灌溉、供水等),其岔管及支管的设计亦应符合本标准的要求。 1.0.2 发电引水钢管的结构型式可分为: 1 明管。 2 地下埋管。 3 坝内埋管。 4 坝后背管。 5 其他管型(如回填管等)。 本标准仅对前4种管型作出规定,其他管型可参照有关标准执行。2 引用标准2.0.1 下列标准所包括的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB l50一1998 钢制压力容器
8、 GB/T 7001988 碳素结构钢 GB 7131997 锅炉用钢板 GB/T 32741988 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚 钢板和钢带 GB/T 4160一1984 钢的应变时效敏感性试验方法(夏 比冲击法) GB/T 53131985 厚度方向性能钢板 CB 6654一1996 压力容器用钢板 GB ll3521989 一般工程用铸造碳钢件 GB/T 501991994 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 GBJ l71988 钢结构设计规范 GBJ 132-1990 工程结构设计基本术语和通用符合 GB/T 2291994 金属夏比缺口冲击试验方法 GB/T 6991999 优质
9、碳素结构钢 GB/T 15911994 低合金高强度结构钢 GB/T 29701991 中厚钢板超声波检验方法 DL 5017-1993 压力钢管制造安装及验收规范 DL 50732000 水工建筑物抗震设计规范 DL 50771997 水工建筑物荷载设计规范 DL/T 7091999 压力钢管安全检测规程 DL/T 50391995 水利水电工程钢闸门设计规范 DL/T 50571996 水工混凝土结构设计规菹 DL/T 50581996 水电站调压室设计规范 DL/T 50821998 水工建筑物抗冰冻设计规范 SD l341984 水工隧洞设计规范 SD 3031988 水电站进水口设计
10、规范 SDJ l21978 水利水电枢纽工程等级划分及设计 标准(山区、丘陵区部分)及其补充规定 DL/T 5144-2001 水工混凝土施工规范 S1 621994 水工建筑物水泥灌浆施工规范 SL l051995 水工金属结构防腐蚀规范 JB 4730-1994 压力容器无损检测 JB 47321995 钢制压力容器分析设计标准 JGJ 991998 高层民用建筑钢结构技术规程 YB(T)101981 桥梁用结构钢 3 总 则3.0.1 为贯彻执行国家的技术经济政策,统一水电站发电引水钢管设计标准,保证设计质量,做到运行安全、经济合理、技术先进,特制定本标准。3.0.2 本标准根据GB/T
11、 50199规定的原则制定。本标准未予规定的其他问题,应符合相关标准的规定。3.0.3 发电引水钢管设计,应从工程实际情况出发,选用合理的布置、结构型式、材料、结构计算方法和构造措施,以满足压力钢管结构在制作、运输、安装和使用过程中的承载能力、稳定性、刚度、防腐蚀性能和正常使用等要求。 4 术语、符号4.0.1 术语及其定义 1 明管exposed penstock 暴露在大气中的压力钢管。 2 地下埋管 underground penstock 埋入岩体中,钢管与围岩之间充填混凝土的压力钢管。 3 坝内埋管 embedded penstock within dam 埋设在混凝土坝体内的压力钢
12、管。 4 坝后背管 penstock laid on downstream face of dam 敷设在混凝土坝下游坝面,外包钢筋混凝土的压力钢管。 5 岔管 branch pipe压力钢管分岔处的管段,包括岔管主体及部分主管和支管。 6 三粱岔管 three-girders reinforced branch pipe 分岔处用U形梁及腰梁加强的岔管。 7 月牙肋岔管 crescent-rib reinforced branch pipe 分岔处用插人管内的月牙形肋板加强的岔管。 8 球形岔管spherical branch pipe 主管和支管用球壳连接,连接处用补强环加强的岔管。 9
13、无梁岔管 shell type branch pipe 分岔处用多节锥管和部分球壳组成的岔管。 10 贴边岔管 hem reinforced branch pipe 分岔破口边缘用贴焊的补强板加强的岔管。 11 镇墩 anchor block 靠混凝土自重或其他措施保证钢管段不致发生位移、倾覆和扭转的支承结构物。 12 支墩 support 在钢管布置中,布置在镇墩间允许钢管有限量轴向位移及翘转的支承结构物,称为支墩。通常又把其中支承和传递荷载的钢结构及移动结构,称为支座。 13 鞍形滑动支座saddle support 钢管支承在马鞍形垫板上的滑动支座。 14 平面滑动支座sliding r
14、ing girder support支承环支柱底部与支墩之间设有滑动垫板的一种支承环式支座。 15 滚动支座 rolling ring girder support 支柱底部装有辊轮的一种支承环式支座。 16摇摆支座rocking ring girder support 支柱为双铰连接或带弧面工字形结构的一种支承环式支座。 17 水锤 water hammer 管道中流速突然变化时,惯性力所引起的内水压力升高(正水锤)及压力下降(负水锤)。 18 抗外压稳定临界压力 critical external compressive resistance of buckling钢管设计计算中,抵抗外压
15、仍能保持钢管稳定的最大压力值。 19 加劲环 stiffener ring 为提高钢管抗外压稳定能力,而焊接在钢管外壁的环状加强结构。 20支承环 supporting ring 钢管与支柱间起支承和径向约束作用的环状结构。 21 阻水环 cut-off collar 钢管(或钢衬)始端起截水作用的环状结构; 22 止推环 thrust collar 镇墩内或大体积混凝土内起阻止钢管轴向移动作用的环状结构。 23 内圈(外圈)钢筋 hoop reinforcement near inside(outside) of concrete lining 钢管外围混凝土中靠近管壁布置的环筋统称为内圈钢
16、筋,靠近混凝土外侧布置的环筋统称为外圈钢筋。 24 锚筋 anchorage bar 为提高钢管抗外压稳定能力,而焊接在钢管外壁且埋设于外围混凝土内的加强钢筋。 25 管壁等效翼缘宽度 equivalent flange width of pipe shell 按T形截面计算时,环(肋)一侧参与计算的管壁宽度。 26 垫层 cushion 在混凝土埋管中,为使钢管按一定比例向外围混凝土(包括钢筋)传递内水压力,而在钢管与外围混凝土之间设置的能提供所需压缩变位的径向传力层。 27 伸缩节 expansion joint 为适应温度变化和基础不均匀沉降等因素所产生的变位,而在钢管上设置的允许适量变
17、位的接头部件。 28 伸缩管 expansion pipe 用以替代伸缩节并允许适量变位的管段。29 预留环缝 preformed circumferential welding seam 环缝外侧设有套环(或称围带)的,在管外混凝土浇筑后,于管内最后施焊的环缝。 30止水填料(止水材料) packing material 为防止伸缩节和入孔漏水,所采用的起密封作用的止水充填物。 31 焊缝系数 welding seam coefficient 考虑焊缝焊接质量、成型误差和热影响等,所采用的小于或等于1.0的钢材强度折减系数。 32 焊接应力 welding stress 因焊接时焊材与母材不
18、相同、管壁各部位冷却不均匀、坡口型式不对称、分层施焊工艺有差异、约束状况有区别等多种因素所引起的残存于焊件内的应力。 33 钢管圆度偏差 penstock roundness tolerance 在钢管同一个横断面中,任意选定的相互垂直的两直径的差值。 34 壁厚裕量 additional thickness 考虑钢管锈蚀、磨损和钢板轧制负偏差,在计算厚度之外另行增加的厚度。 35 水压试验hydrostatic pressure test 为保证钢管安全运行,对设计、材料、施工质量等方面进行检验,并起钝化缺陷处应力和削减构件应力峰值作用的充水加压试验。 36 防腐蚀措施anticorrosi
19、ve measure 为保证钢管的耐久性,所采取的减轻锈蚀和磨损的防护措施。 4.0.2 符号及其含义 1 材料性能 Ec混凝土弹性模量; Er围岩弹性模量; Es钢材弹性模量; Ko围岩单位弹性抗力系数; fs钢板抗拉、抗压、抗弯强度设计值; ft混凝土抗拉强度设计值; fy钢筋抗拉强度设计值; r围岩膨胀系数; s钢材线膨胀系数; r围岩重度(重力密度); s钢材重度; w水重度; c-混凝土泊松比; r围岩泊松比; s钢材泊松比;b钢材抗拉强度;ct判别混凝土开裂的拉应力取值;R压力钢管结构构件的抗力限值;Ry钢筋受拉的抗力限值;s钢材屈服点。2 作用和作用效应H作用水头(以水柱计的压力
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