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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
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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 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0.2—5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
】 , 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
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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【
! ,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
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!.5:m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.?0,m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,280?0k:W和3?。000kW的机组间!距约在7.》6m~10.0m】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500】0kW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《00kW的》机组间?距达18.8m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100》m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0.1《5mm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
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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
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《 工程实—。验证:明对于单机》功率在1600kW!以下的立式机组机墩!和单机功率在500!kW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800kW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】.1:1 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
】 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》/600(》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!
—。 , :。 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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