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
【
】 ?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 【
! 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SL 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:。.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
!
:
《 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》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
】
: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1》00%?;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50?%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
【
? :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
【
《
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【
《。
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
—
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
—
》。。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.【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【0,kW:。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?2800kW—和,3000kW—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60—。00kW的》机组间距约在11.!0m~12.7【m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700—0kW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160m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
!
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
! ? 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
—
6.《5.10《。 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
:
《。
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
【
: 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!1/7?00(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0.30m【m
《
》 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
:
,