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?。7,.5 主要结构】计算
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7.5.—1 承受水压力】的下部结构》构件如钢筋混凝【。土闸墩、胸墙及挡水!墙等除应进行结【构,强度设计外还应【满足抗裂或限裂【要求
】7.5?.2 《。。泵房底板、》进出水流道、机【墩、排架、吊车梁等!主要结构严》格地说?均属于空间结构本】。应按三维结》构进行设计但是这样!做计算工作》量很大;同》时只要满足》。了工程实际要求【的精度过于精确的计!算亦无必要因此对】上述各主要》结构:。均可根据工程实【际情况简化为按【二维:结构进行计算只是在!有必要且条件许可】时才:。按,三,。维,结构:进行计算《
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《7.5.4》 泵房底》。板是整个泵房—结构的基础》它承受上部结构重量!和作用荷载并—均匀地?传给地基依》靠,它与地基《接触面的《摩擦力抵抗水—平滑动并《兼有防渗、防冲【的作用因此泵房底】板在整?。个泵房结《构中:占有十?分重:要的地位泵房底板】一,般均:采用:平底板形式其—支承形式因与其连接!的结构不同》而异例如大型立【式水泵?块,基型:泵房底板在进—水,流道进口《段与流道的边墙【、隔墩相连接;在】进水流道末端三【。面,支承在较《厚实的混凝土块【体上;在集水廊【道及其?后的空箱部分一般】为纵、?横向墩墙所支承【这样的?“,结构一地基”体系】严,格地说应按三维结构!分析其应力分布状况!但,计算极?为繁冗在工程—实践中一般可简化成!二维结?构选:用近:似的计算分析—方法例如进水流道】的进口段一般可【沿垂直水流方向截】取单位?宽,。度的:梁或框?。架按倒置《梁、弹?性地基梁《或,弹性地基上的框架计!算;进水流》道,末端一般可按三【边固定、《一边简支的矩形板计!算;集水廊道及其后!的空箱部分》一般可?按四边固定的双向板!计,算,现将:我国几个已》建泵站的泵房底板】计算方法列于表8】供参考
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【应当指出《倒置梁法未》。考虑墩墙结点宽度和!边荷载的影响加之地!基反力按均匀—分布:又与实际《。情,况不符?因此该法计算成果】比较粗略但》因该法计算简捷使】用方:便对于中小型泵站】工程仍不失》为,一种简化计算方法】
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? , 弹性》地基梁法是一种【广泛用于大中—型,泵站工程设计的比较!精确的计算》方法当按《弹性地基《梁法:计算时应考虑地基土!质特别是地基可压】缩层厚度的影响【弹性地基梁法—通常采?用的有两《种,假定一种是文克【尔假定假定地基单】位面积所受的—压力与该《单位面积《的,地基沉降成正—比其:比例系数称为—基床系?数或:。称为:垫层系数显然—按此假定基底—压,力值未?考虑基?。础范:围以:外地基变形的影响】;另一种是假定【地基为半无限深【。理想弹性体》认为土体应力和变形!为线性?。关系可利用弹性理】论中:半无限深理想弹性】体的沉?降公式?(如弗?。拉芒公式)计算【地基的沉降再根据】基础挠度和地基【变形协?。调致的原《则求解地基》反力并计及》基础:范围以?外边:荷载作用的》影响上?述两种假定是—两种极?限情况?前者适?用于:岩基或可压缩土层厚!度很薄的土基后者适!用,于可压缩土层厚度】无限深的《情况在此情况下宜】按有:限深弹?性地:基的假定进行计【算,至于“有《限深”的界限值【目前尚无统一规定】参照:现行行业标准—水闸设计《规范SL《 265的》规定本标准规—定,当可压缩土层厚度】与弹:性,地基梁长《度之半的比值—为0.?25~?2.0时可按有限深!弹性地?基梁法计算》;当上述比值小于】0.25时》。可按基床《系数法?(文克尔假定)计】算;当上述比值大】于2.0《时可按半无限深弹】性,地基梁法计算—
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】泵房底?板的长度和宽度一】般都比较大而—且两者?又比较?接近按板梁判别【公式:判定应属弹性地基】上的双向矩形板【对此可按交叉—。。梁系的弹性地基【梁法计算这种计算方!法从试荷《载法概念出发利【用纵横交《叉梁共轭点上相对变!位一致的《条件进行荷载分配】分别:按纵横?向弹性地基梁计算】弹性地基板的—双向应力《但计算繁冗在泵房】设计中通常仍是【沿泵房进出》。水方向截取单—位宽度的弹》性地基梁《只计算其单向—应力
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】 本标准所》。。述的反力直线分布法!又,称,为荷载组合法—或,截面法这种计算方】。法虽然?假定地基反力—在垂直水流方向均】匀分布?但不把墩墙当—作底板的《支座:而认:为墩墙?是作用在底》。板上的荷载按截面法!计算其内力
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7.5.5 !边荷载是作》。用于泵房底板—两侧地基上的荷【。载,包括与计算》块相邻的《底板传?到,地基上的荷载均可】称为边荷载当采【用有限深《或半无限深弹性地基!梁法:计算时应考虑—边荷载对地》基变:。形的影响根据—。试验:研究和工程实践可】知边:荷载对计《算泵:房底板?内力:影响:主要与地基土质、】边荷载大小及边【荷载施加程序—等,。因素有关《如,何准确确定》边荷载的影响是一个!。十分复杂的问题【因此在泵《房设计中对边荷载】的影:响只能作一些原【则性的考虑》鉴于目前所采用的计!算方法本身还不够完!善和:。取用的计算参—。数不够准确对边荷】载影响百分数做很具!体的规?定是没有必要的因此!本标:准,只做概略《性的规?定执行时可结合【工程实际情况稍做】选择这?个概:略性的规定》即当边?荷载:使泵房底板》弯矩增加《时无论是《。黏,性土地基或砂—性,土地:基,均,宜计及边荷载的10!0,%;当边荷载使【泵房底板《弯矩减?。少时:在黏性土地》基上可不计边荷【载的作用在砂性土地!基上可只计边—荷载的50%显然】这,都,。是,从偏安全角》度考:虑的
7!.,5.6 肘—形进水流道和—直管式?、虹:吸式出?水流道是《目前泵房设计中采】用最为普遍的进出水!流道形式其》应力计?算方法主要取—决于结构布置—、,断面形状和作用【荷载等?情况按单孔或多孔框!架结构进行计—算钟形进水流道进口!段虽然比《较宽但其高度较【肘,形流道矮得多结【构布置和断面形【状与肘形《进水流道的》进口段相比有一【定的相?似性:。;屈膝式或猫背式出!。水流道主要是为了满!足出口?淹没的需要将出口高!程压低呈“》低驼:峰”状其结构布置】和断面形《。状与虹吸式出水流】道相:比也:有一定的相似性因此!钟形进?水流道?。进口段和屈膝—式、猫?背式出水流道的应】。力也可按《单孔或多孔框—架结构进行计算
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】虹吸式出水流道的】结构布置按其外部连!接方式可分为管【墩整体连接和—管,墩分离两种》形式前者将流道管】壁与墩墙浇》筑成一?整体结构后者—视流:道管:壁与:。墩,墙是:各自独立的如果流】道宽度较大》中间可增设》隔墩
】 管墩整【体连接的《。出水流道实》属,空间结构体系为简化!计算可?。将流道截取》为彼此独《立,的单:孔或多孔闭合框架结!构但因作用荷—载是随作《用部位的不同而变化!的如内水压力在【不同部位《或在同一部位—、不同运用情—况下的数《值都是?。不同的因此进—行应力计算时要【分段截取《。流道的典型横断面】管墩整体连接的出】水流:道管壁较厚(尤【其是:在水泵弯管》出口:处,)进行应《力计算时应考虑其】厚,度的影响《例如:某,泵房设计时考虑了】。管壁厚度的影响获】得了较为合》理的计算成果减少了!钢筋用?量
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管—墩整:体连接的《出水流道《一般只需进行流道】横断面的静力计算】及抗裂核《算;管?墩分离?的出水?流道除需进行流【道横断面的静力【计算及抗裂核算外】还需进行流》道,纵断:面的静力计算
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】 当虹吸式出水【流道为管墩分—离形式时《其上升段受有较大的!。纵向力除应》计算横向应力外还应!计算纵向《应力例如某》泵站的虹吸》式出水?流道:。类似一根倾斜放【置,的空腹梁《其上:端与墩墙连接—下端支承在梁上【上升:高度和?长度均较大承—受的纵向力也较大】设计时对结构纵【向,应力进行《了计算计《算结果表明纵向【应力是?一项不可忽视—的内力
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7.5.7【 , 双向进出水流【道形:式是一种双进—双,出的双层流道—结,构呈X状亦称为“】X型”流《道结构其《下层为?双向肘形进水流道】。上,层为双?向直管式出水流道因!此双向进出水—流道可分《别按:肘形进水《流道和直管》式出水流《道进行应《。力计算如果上下层】之间的隔板厚—度不大则按双层【框架结构计》。算也:是,可以的
!7.5.8 混】凝土蜗壳式出—水,流道目?前在国内还》不多见这《是一:种和水电站》厂房混凝《土蜗壳形状极为相】似的很复杂的整体】结构其实际应力状况!很难用?简单的计算方法求解!因此应对这种结【。构,进行适当的》简,化方可进行计算例】如某泵?房采:用混:凝土蜗壳式出—水流:道形:式蜗壳断面为梯【形系由蜗《壳顶板、侧墙和底】板构成设计中—采用了两种计算【方法:一种:是将顶板《。与侧墙?视为一个整体截取单!位宽度按“г”形刚!架结构计《算,;,另一种是将顶板【。与侧墙分开顶—板按环形板结—构计算侧墙》按上下两端固—定板结构计算由于蜗!壳断面尺寸较大出水!管内设有导水用【的隔墩因《此可按对称》。矩形:框架结构计算—
— ? 泵房是《低,水头:水工建筑物其混【凝土蜗壳承受的内】水压力较小因—而计算应力也较小】。一般只需按》构造配筋
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7.5.9! 大中型立式轴流!泵机组?。的机:。。墩形式有井字梁【式、纵梁牛》腿,式、梁柱构》。架式、环形梁—柱式和圆筒》式等大中型卧式离】心泵机组的》机,墩,形式:有,块状式、墙式等机墩!形式可根据机组【特性和?。泵房结构布》置等因素选用根【据,调查资?料立式?。机组:单机功率为》。800kW的机组】间距多数在4.【8m~5.5m机墩!一般采用井》字梁式结构支承【电,动机的井《。字梁由两根》。横梁和两《根纵梁组成荷载【由井字?梁传至墩上》这种机墩形式结【构简单施工方便;单!机功:率为160》0kW的机组—间距多数在6.0】m~7?.0m机墩一—般,采用纵梁牛》腿式结?构支承电《动机的是两》根纵梁和两根与纵梁!方向平行的短—牛腿前?者伸入墩内》后者从墩上悬出荷载!。。由纵梁和牛腿传【至墩上这种机墩【形式工程量较省;】。单机功?。率为2800k【W,和300《0kW的机组间【距约在7.6m~】10:.0:m机:墩一般采《用梁柱构《。架式结构《荷载由梁柱》构架传至联轴—层大体积混凝土【上面:;单机功率为—500?0,kW:和6000k—W的机组间》距约在1《1,.0m~《12.7m》机墩则采用环形【梁柱式?结构荷载由环形【梁经托梁和立柱分别!。传至:墩,墙和密封层大—体,积混:凝土:上面;?单机功率为70【0,0k:W的:机组间距达》1,8.8?m,机墩则采《用圆筒?式结:构荷载由圆》筒,传至下部《大体积混凝土上面卧!式,机组的?水,泵机墩一般采—用块:状式结?构电动?机机墩一《般采用墙式结构工程!实践证明《这些形式《的机墩?结构安全可靠对设】备布:置和安装、检修都】比较方便
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》 关于机墩的!设计:泵房内的立式—抽水机组机墩与水电!。站发电?。机组:机墩基本相同卧式】抽水机?组,机墩与?。工业:厂房内动力机器【的基础基本相—同所不?。同的:是抽水机组的电动机!转速比较低》。。对机墩的《要求没有水电—站发:电机组对其机墩或】。工业厂房内的动力】机器对其基》础的要求高因此截】面尺寸一般》不太大的抽水机组】机墩不难满足结【构强度、刚》度和稳定要求但对扬!程在100m以上】的高扬程泵站在进行!。卧式机组机墩稳定计!算,时应计入《水泵启?动时出水管道水柱的!推,力,必要时应设置抗推】移设:施例如某泵站—设计扬程达16【0m由于《机墩:设计时未考》虑出水管道》水柱的推力工程建成!后水泵启动时作用于!泵,体的:水柱:推力很大水泵基【础螺栓阻止》不住泵体的滑移致使!泵体与电《动机不?同心从而《产生振动影响—了机组的正》常运行?后经重新安装—机组并设置了抗推】移设施才使机组恢】复正常?运行又如某二级泵站!的设计?扬程为140m在】机,墩设计时考虑—。了出:水管道水柱》的推力?机墩抗滑稳》定安全?系,。数的计算值大—于1.3同时还设置!了抗:推移设施作为附【加安全因素》工程建成后经多年】运行证明设计—正确因此对于—扬程在?100m《以,上的高扬程泵站计算!。机墩稳定时》应计入出水》管道水柱的推—力并应设置》必要的抗推》移设施
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7.5.10 !立,式机:组机:墩的动力计算主【要是验算机墩在振】动荷载?。作用下会不会产生共!振并对振幅和—动力系?数进行验算为简化计!算可将立式》机组机?墩简化?为单自由度体系【的悬臂梁结构—对共:振的验算要求—。。机墩:强迫振动频率—与自振频率之—差和机墩自振频率】的比值不小于—2,0%;对振幅—的验算要求》最大振幅值不—超过下列允许值垂直!振幅0.15mm】水平振幅0.20m!m这些允许》值的:规定与水电站发电机!组机墩动《力计算规定的—允许值是《一致的但因目前动】力计:算本身精度不高【因此对自振频—。率的计算只能是很粗!略的至于《动力系数的》验算根据已建—泵站的调查资—料验算结果一般【为1.0~1.3】由于泵?站电动机转速比较】低机墩强迫》振动频率与自振频】率的比值很小加【之机组制《造精度和安》装质量?等,方面可能存在—的问题因此要—求动力系数》的计算?值不小于1.3【但为了不过》。。多,地增加机《墩的工?。程量还要求动力【系数的计算值不【大于1.5如动【力系:数的计算值》不在1.3~—1.5范围内则【应重作机《。墩设计直至》符合上述要求时为止!
【 对于卧式【机组机墩由于—。机组水平《卧置在泵房内其【动力特性明》显优于立《式机组机墩因此可】只进:行垂直?振,幅的验算
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? ?工程实?验证明对《于单机功率》在1600》kW:以下的立《式机组机墩和单机】功率在50》。0kW以下的卧【式机组机墩》因,受机组的振动影【响很小故均可不进】行动力计算例如某省!。7,座立式机组泵—站单机功率均为8】00kW机》。墩均未进行》动力计算经》多年:运行考验均》未出现异常现象
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7》.5.11 【泵房排架《是泵房结构的—主,。要承:重构件?承担屋?。面传来的重》量、吊车荷载、风荷!载等并通过它传【至下:部结构其应力可根据!。受力条件和结构支承!形式等情况进—行计:算干室?型泵房排架柱多【数是支承在水下侧墙!上当水?下侧:墙刚度与排架柱刚度!的比值不大于5.0!时水下?侧墙受上部排架【柱变:形的影响较大因此】墙与柱可联合计算】;当:水下侧墙刚度与排架!柱刚:度的比值大于5.0!。时,水下侧墙《对排架柱起固—结作用即《水下侧墙不受上部】排架柱?变形的影响》因此墙与柱可分开】计算计算时》将水:下侧墙作为排架柱的!基础
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—。 根据现行行—业标准水电站厂房设!。计规:范,SL 26》6补充完《善,排架顶部侧向—位移:的要求
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7.》5,.12 《 吊:车梁也?是泵房结构的主要承!重构件承《受吊车?启动、运行、制动时!产生的荷载如垂直轮!压、纵向《。和横向水平制动【力等并通过》它传给排《架再传至《下部结构《其受力情况比较【复杂吊车梁总是【沿泵房纵向布置对加!强泵房的纵向刚度】连,接泵:房的:各横向排架起着一】定,的作用吊车梁有【。单跨简支《梁或多跨连续—梁等结构型式可根据!泵房结构布置、机】组安装和《设备吊运要求等【因素选?用,。单跨简支式吊—车梁:多为:预制吊装《较方:便;多跨连续式【。吊,车梁工程量较少造价!较经济?根据调查资料—泵房内的吊车梁【。多数为钢筋混凝土结!构也有采《用预应力钢筋混凝】土结:构及钢结构对于负】荷量大?的吊车梁为充分利用!材,料强度?减,少工:程量宜?采用预应力钢筋混凝!土结:构或钢结构预应力钢!筋混凝土吊》车梁施工较复—杂钢吊车梁需用钢材!较,多钢:筋混凝?土或预应力钢筋混】凝土吊车梁》一般有T形》、I形等截》面形式T形》截面吊车《梁,有,较大的横向刚度且外!形简单施工方便【。是最:常用的?截面形式I形—截面吊车梁》具有受拉翼缘便于布!置预:应力钢筋适用于负】荷量较大的情况变截!面吊:车梁的外形有鱼腹】式、:。折线式、轻型桁架式!。等其特?点是薄腹《。变截面能充》分利:用材料强《度节省混凝》土和钢筋用》量但因设计计算【。较复杂施工制作较】麻烦运?输堆放不方便—因此这?种截面形式的吊车梁!目前在泵房工程【。中没有得《到广泛的《应用:
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— 由于吊—车梁是直《接承受吊车荷—载的结构《。构件:吊车的启动、运行和!制动对吊车》梁的运用均有—很大的影响》因此设计吊》车梁时应《考虑:。。吊车启动、》运行和制动产—生的影?响为保证吊》车梁的结构安全【设计中应控制—吊车梁的最大—计算挠度不超—过计算跨度》的1/60》0(钢筋混》。凝土结构)》或1/700(钢】结构)对于钢筋混】凝土吊车梁结—构还应按限裂要【求控制最大裂缝宽度!不超过0.30【mm
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对—于负荷量不大的常用!吊车梁设计时可套】用标准?设计:图集但套用》时要:注意实际《负荷量?和吊车梁的计算跨】度与:。所套用图纸上规定】的设计负荷量—和吊车梁的》计算跨度是否符【。合千万不可套—错由于?。。泵房不同于一般【。工业厂房特别是负】荷量较大《的,吊车梁有《时难以套用标—准设计图集在此情】况下应自行设计
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