．32 1895．55 最低水位（m） 1900．64 1895．18 www.tmgc8.com 4.3通气孔设计 根据水力计算，倒虹吸进口最高水位与最低水位相差74.48m，为满足管身进口过小流量时有一定淹没水深，不形成真空，减小管身震动，需设置一深大于74.48m的进水池。而根据当地的地形及地质条件，施工较困难，且工程造价高。为了做到设计的安全可靠并节约投资，设计采用在倒虹吸管最低水位以上管顶背设长134.208m的通气主管,并沿斜管顶部每隔2m设一通气支管与主管管连接，以稳压水流，减小震动和气蚀。通气管最小有效面积按近似公式计算：。式中—通气管进风量，近似取管内流量；—通气管流量系数，取0.7；—钢管内外压力差，取1kg/cm²；—安全系数，取3.5。 经计算，为安全考虑，通气管主管径取60cm。通气钢管与主管采用孔径20cm的通气支管连接。 5、结构设计 5．1、管壁厚度 以礼河倒虹吸最大工作水头647.931m，压力钢管中上部选用Q235钢、下部选用16Mn钢制做。采用以下公式计算管壁厚度：。式中—设计水头；—设计管径；—结构材料的容许应力，其中：=1300kg/cm² ， =1600kg/cm²；—焊接系数，取0.9。 经分段计算，管壁厚度结果为：Q235钢压力管计算壁厚 =6～14mm；16Mn钢压力管计算壁厚 =14～20mm。考虑到管壁受泥沙磨损、钢管锈蚀、制造不精确等因素，在计算壁厚的基础上再加2mm附加值，即Q235钢压力管结构壁厚为 8～16mm；16Mn钢压力管结构壁厚为 16～22mm。 5．2、应力分析 钢管的应力状态是三元的。根据有关试验证明，对低碳素钢这类塑性材料，第四强度理论更符合实际，但与第三强度理论相比两种理论差别不大，第三强度理论偏于安全方面，对材料强度的控制我国多采用第三强度理论。故对礼河特大型倒虹吸结构受力状态按第三向强度理论——最大剪切应力理论进行分析：；；。式中: —轴向应力；—径向应力；—切向应力；、、—各方向剪应力。 经应力分析、计算，、、＜（结构材料的容许应力）。

5．3、抗外压稳定校核： 除按强度和构造确定管壁厚度外，还需进行外压稳定校核。以礼河倒虹吸为露天明管布置，在计算时选用管身只是承受均匀径向力作用下的抗外压稳定问题。 管身无钢性环，沿轴向可以自由伸缩，则管壁的临界外压采用公式：。 分段计算临界外压力。当外部大气压为 1kg/cm²，安全系数 =2，弹性模量 =2.1×10⁶ kg/cm²，泊松比=0.25，则压力管道无钢性环的管壁能保持稳定的最小厚度为：。 通过校核计算，管壁能保持稳定的最小厚度为  5.7(mm)。设计管壁厚度大于抗外压最小厚度，倒虹吸钢管不需设置钢性环，在结构方面是稳定的。 6、结语 ⑴以礼河倒虹吸工程工作水头是昭通市已建最大的一座倒虹吸，由于客观条件所限，水力计算均采用近似公式及系数； ⑵以礼河倒虹吸工程2001年3月动工兴建，2004年12月完工，目前其运行正常。www.tmgc8.com 参考文献： ［1］王致祥，梁志钊，孙国模，文启鼎。《管道应力分析与计算》，水利电力出版社（1983），67-81； ［2］《倒虹吸管》（灌区水工建筑物丛书），水利电力出版社（1983），253-256； ［3］《水电站建筑物》（水工设计手册7），水利电力出版社（1989），181-191。

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