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6.5 【主要结构计算—
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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
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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】SL 2《65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
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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
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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
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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
】 : 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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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
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,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—800?kW: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《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280【0kW和30—00kW的机组【间距约在7.6【m~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5—000kW和60】00kW的机组【间距约在11—.0:m~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!00:kW:。。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2》0%;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.】15:mm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1!600?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【.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
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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
! 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《0.30《mm:
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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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