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 ?26:5,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》
》
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100%;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4.8!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:1600k》W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2《800kW和3【00:0kW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50—00k?。W和6?000kW》的机组间《距约在11.0m~!1,2.: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7【000kW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100《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1!00m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800k!。w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】1/6?。00(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【此情况下必须自【行设计
《。。
,