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】
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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 26—5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—
— 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100%;【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
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,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?
!。 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
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? 《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
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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
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【 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
【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1《600kW》的机组间距多—数在:。6.0m~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28【0,0kW和3000】kW的机《。组间距?约在:7.6m~1—。0.0m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5!000kW和60】0,0k:W的机?组间距?约在11.0m【~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7000kW】的机组间距达18.!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
! 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1》00:m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160—m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14《0m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—20%;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0.20】m,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
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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
! 工《。程实验证《明对于单机功率在】160?0kW以下的立式机!组,机墩和单机功率【在500kW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《800?kW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 ?。266补《充完:善排架顶部》侧向:位移的要求
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《7.5.1》2 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0.30mm
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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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