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6.《5 主要结构计】算
!6.5.1 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
6】.5.3 —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?它的支承形式因【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6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!地基变形协调一致】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S》L 265》的规定本规范规【定当可压《缩土层厚度》与弹性地基》梁半长的比值为【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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》。 本规《范所:述的反力直》线分布法《又称荷载《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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6?.5.?4 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!影响百分数作很【具体的规定是没【有必要的《因此本规范只—作概略性的规定执】行时可结合工程实】际情况稍作选—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—论是粘性土》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》。粘性土地《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5!0%显?然这都是从偏安【全角:度考虑的《
6【.,5.5 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?较宽但它的高—。度较肘形《。流道:矮得:多,其结构布《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》按其外部联结方【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《者是流道管壁与墩墙!。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【墩整体联结的—出,水,流,道管壁?。较厚(尤其》是在水泵《弯管出?口处:)进行应力计—算时必须考虑其厚】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
】6.5.6》 , 双向进出水流道】形式目?前在国内还不多见这!。是一种双进双出【的双层流道》结构呈X《状亦称“X形”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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6.5.7 ! 混凝土蜗壳式出水!流道目前在国内【也不多见这是一种】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!法求解因此必须对】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
!6.5.《8 ?大、中型立式轴流】泵机组的机墩型【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?墩结构形式可根据】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4.8!m~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》2800k》W和3000—kW的机《组,间距约?在7.?6m~1《0,.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5—00:0kW和60—00:。。kW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?18.8m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
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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10?0m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】。1,40m?。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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6.5.【。9 ?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!0.20mm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,的对于动力系—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—则应重做机墩设计】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1600【。kW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:。。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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6.5.1!0 泵房排—架,。是泵房结构的—主要承重构件—它承担屋面》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【值小于或等于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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6.5.【11 吊车—梁也是?泵房结构的主要承】重,构件它承受吊车启】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:。构形: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/【600(钢筋混凝土!结构)或1/70】0(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!况下必须自行设【。计
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