畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-石安河第三泵站初步設(shè)計(jì)

關(guān)配套工程一起構(gòu)成連云港市引淮入石補(bǔ)水工程。該泵站設(shè)計(jì)流量為8m3ABSTRACT:supplementirrigationwatertosouththroughthemain,whrequirementsofpeople'slivingwater,accordingtotransferfunctionofthepumpNanheThethirdpumpingstation.Thepumpstationdesistructure,themainbuildings,includistationthroughNanhethepreliminarydesignreport,includingtheselectionofpumps,auxiliaryequipment21.綜合說明 I 61.2設(shè)計(jì)流量與水位資料 61.3建筑物等級 61.4工程地質(zhì)資料 62.設(shè)計(jì)參數(shù)確定 72.1設(shè)計(jì)流量的確定 2.2水位分析與特征揚(yáng)程的確定 73.水泵的選型與配套 83.1水泵選型資料 3.2水泵選型方案 3.2.1第一組方案 83.2.2第二組方案 94.樞紐布置及泵站結(jié)構(gòu)形式 4.1泵站樞紐布置 5.主要建筑物設(shè)計(jì) 5.1前池設(shè)計(jì) 5.2前池?cái)U(kuò)散角 5.3第一組方案 5.3.1前池池長 5.3.2池底縱向坡度 5.4.1前池池長 5.5前池構(gòu)造 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)35.6.1第一組方案 5.6.4后壁距的確定 5.6.7站房平面設(shè)計(jì) 5.6.8.2底板高程 5.7.1出水管出口直徑 5.7.2池底至管口下緣距離 5.7.4出水池寬度 5.7.5出水池長度 5.7.6干渠護(hù)長度 5.8第二組方案 5.8.5站房平面設(shè)計(jì) 5.8.6.2底板高程 45.9出水設(shè)計(jì) 5.9.1出水管出口直徑 5.9.2池底至管口下緣距離 5.9.3出水池墻頂高程和池底高程 5.9.4出水池寬度 5.9.5出水池長度 5.9.6干渠護(hù)長度 5.9.7出水池與干渠的漸變段 5.10附屬設(shè)備選擇和布置 2 25.10.2供、排水系統(tǒng)布置 5.10.4攔污清污設(shè)備 6.1管路布置 6.2.1局部阻力系數(shù)計(jì)算 6.2.2沿程阻力系數(shù)計(jì)算 6.2.4最高運(yùn)行情況 24 6.3.2沿程阻力系數(shù)計(jì)算 6.3.3設(shè)計(jì)運(yùn)行情況 6.3.4最高運(yùn)行情況 257.泵房穩(wěn)定計(jì)算 7.1防滲計(jì)算 揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)57.3.1第二組方案 7.4滲透坡降校核 31 31 7.5.1第一組方案 8.泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配筋計(jì)算 8.4.1配筋計(jì)算 8.5.1電機(jī)梁內(nèi)力計(jì)算 8.5.3裂縫寬度驗(yàn)算 8.6.1水泵梁的內(nèi)力計(jì)算 9.1下游翼墻設(shè)計(jì) 9.1.1截面的選擇 9.1.2地板結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋 9.1.2扶壁結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋 9.2上游翼墻 61.綜合說明1.1興建緣由工況下游水位(m)上游水位(m)最低揚(yáng)程設(shè)計(jì)揚(yáng)程最高揚(yáng)程泵站設(shè)計(jì)流量8m3/s,根據(jù)規(guī)范，泵站等別為三等，泵站規(guī)模為中型，泵站建筑物等級為3級。根據(jù)省鉆探隊(duì)勘探試驗(yàn)報(bào)告站址地基為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘數(shù)N=14擊，天然容重1.98g/cm3,C=0.45,F=213,天然孔隙比0.76地基允許承72.1設(shè)計(jì)流量的確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程：H設(shè)=H設(shè)上一H設(shè)下=18.0-9.4=8.6m;83.水泵的選型與配套由于水泵的選型是動力機(jī)、傳動及輔助設(shè)備等的配套、泵站工程建筑物設(shè)計(jì)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要依據(jù)。水泵的選型不合理不僅會增加工程投資，而且會降低水泵的運(yùn)行效率，增加泵站能耗和運(yùn)行費(fèi)用。所以，水泵的選型必須十分重視。水泵的基本選型原則主要有：(1)必須滿足生產(chǎn)需要的流量和揚(yáng)程要求；(2)水泵應(yīng)在高效范圍內(nèi)運(yùn)行；(3)水泵在長期運(yùn)行中，泵站的效率較高，能量消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低；(4)按所選的水泵型號和和臺數(shù)建站，工程投資應(yīng)較少；(5)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的各種工況下，水泵機(jī)組能正常安全運(yùn)行，即不允許發(fā)生汽蝕、振動和超載等現(xiàn)象；(6)便于安裝、維修和運(yùn)行管理。3.1水泵選型資料3.2水泵選型方案3.2.1第一組方案選擇8臺水泵，查高郵水泵廠水泵選型樣本，選擇600HLB-9,葉片安放角度o’,設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)所對應(yīng)的流量為1.0m3/s,效率為86.0%,平均揚(yáng)程時(shí)水泵在高效區(qū)運(yùn)行。2、電動機(jī)選型：確定水泵的配套功率時(shí)，必須按照水泵工作范圍內(nèi)最大軸功率來計(jì)算。配套功率按下式計(jì)算：水泵的配套功率為：9配套電動機(jī)選擇；動力機(jī)YL4501-6(額定功率130kW,額定轉(zhuǎn)速980r/min,圖3.1選擇4臺水泵，查高郵水泵廠水泵選型樣本，選擇900HLB-10,葉片安放角度0°,設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)所對應(yīng)的流量為2.2m3/s,效率為87%,平均揚(yáng)程時(shí)水泵在高配套電動機(jī)選擇：動力機(jī)選擇4臺YSL5005-10(額定功率280kW,額定轉(zhuǎn)速65據(jù)4-32林2a241引河引河4.樞紐布置及泵站結(jié)構(gòu)形式為與房山站，石梁河及相關(guān)配套工程一起共同構(gòu)成連云港市引淮入石補(bǔ)水工出出水池出水管進(jìn)水池及泵房前池灌溉干渠出水池—出水池—出水管進(jìn)水池及泵房前池灌溉干渠泵房是泵站的主要建筑物，用以安裝主機(jī)組、輔機(jī)設(shè)備、機(jī)電設(shè)備及部分管(2)滿足結(jié)構(gòu)布置和整體穩(wěn)定要求，各構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，安全5.1前池設(shè)計(jì)一般泵站進(jìn)水池的寬度比引渠底寬大，因此需要在引渠和進(jìn)水池之間設(shè)一連接段，這就是前池。其作用是為了保證水流在從引渠流向進(jìn)水池的過程中能夠平順的擴(kuò)散，為進(jìn)水池提供良好的流態(tài)。本站采用進(jìn)水條件較好的正向進(jìn)水前池。前池尺寸的確定：5.2前池?cái)U(kuò)散角前池?cái)U(kuò)散角α是影響前池進(jìn)水流態(tài)及其尺寸的主要因素，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，前池?cái)U(kuò)散角的取值一般為20°~40°。本工程取α=30°。5.3第一組方案5.3.1前池池長5.3.2池底縱向坡度由于水泵淹沒深度的要求，進(jìn)水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，還需要將前池池底做成斜坡，使其在立面上起連接作用。引渠末端渠底高程與進(jìn)水池池底高程差：△h=0.52m,為減小挖方，前池5.4第二組方案5.4.1前池池長5.4.2池底縱向坡度由于水泵淹沒深度的要求，進(jìn)水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，還需要將前池池底做成斜坡，使其在立面上起連接作用。引渠末端渠底高程與進(jìn)水池池底高程差；△h=1.435m,為減小挖方，前池5.5前池構(gòu)造水平濾層(包括排水),并在前池中設(shè)排水孔。滲流由濾層搜集，在通過排水孔底三層為中砂，厚10cm。排水孔的孔徑為5cm,孔間距1m,按梅花形布置。5.6進(jìn)水池設(shè)計(jì)5.6.2進(jìn)水池的寬度5.6.4后壁距的確定設(shè)計(jì)方法：采用雙圓弧線繪型法，此法適應(yīng)于進(jìn)水池寬度B大于2D的平面對稱蝸形后壁。設(shè)計(jì)步驟：先根據(jù)喇叭口直徑D作出喇叭口的圓周線，在喇叭口后側(cè)作一條直線1-1與喇叭口相切，且與進(jìn)水池中心線垂直，再以進(jìn)水池寬度的一半B/2為半徑，以進(jìn)水管中心0圓心在后側(cè)作一半圓。在1-1直線上找出一點(diǎn)0,以0?為圓心，R為半徑做圓弧，使該圓弧的一端與以0為圓心所作的半圓弧相切，另一端與進(jìn)水池中心線相切。由幾何關(guān)系可以看出：錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.5m取T=0.88m5.6.5進(jìn)水池長度L式中：K—秒換水系數(shù)，流量較大時(shí)通常取(30～50)s;Q—單臺水泵的設(shè)計(jì)流量，m3/s;B—進(jìn)水池的寬度，m;h—最低運(yùn)行水位所對應(yīng)的水深，m。5.6.7站房平面設(shè)計(jì)(1)站房寬度確定(2)站房長度的確定：進(jìn)水池中墩厚取0.6m,邊墩厚取0.8m,站房每間的長度為4.0m,共5間.另外加一間檢修間長4m,配電間長4m。站房采用框架結(jié)構(gòu)，屋頂采用鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)。5.6.8泵房主要高程的確定h?—為葉輪中心和喇叭管口的高程差，為1.22m。h?—為水泵懸空高度，為0.6m。5.6.9.4機(jī)房屋面大梁下緣高h(yuǎn)—屋面梁到起重鉤中心的距離，h=1.63m:h?—起重繩的垂直長度，對于電動機(jī)為1.2x,對于水泵為0.85x(x為起重部件的寬度);h?—水泵或電動機(jī)高度，水泵最長構(gòu)件h?茶=3.8m;h?—吊起部件底部和泵房地面的距離，ha=0.5m,放在車上時(shí)h4=0;然后移動到檢修間進(jìn)行檢修；安裝時(shí)在檢修間起吊，然后用起重機(jī)移動到安裝位置進(jìn)行安裝。5.7出水設(shè)計(jì)5.7.1出水管出口直徑5.7.2池底至管口下緣距離為便于出水管道及拍門的安裝，也為了避免泥沙或雜物堵塞管口，出水管口與出水池池底應(yīng)留有一定得空間，這里取P=1.2m。5.7.3出水池墻頂高程和池底高程出水池墻頂高程：h粗高—為安全超高，參考《水泵與水泵站》表11-1選取。出水池池底高程：出水池高度：H油高=V油厘-V淮底=19.3+14.75=4.5m5.7.4出水池寬度出水管的間距保持與機(jī)組間距一致，以便泵站出水池的平行布置。出水管出5.7.5出水池長度出水池長度的計(jì)算方法較多，采用水面旋滾法計(jì)算。水平式淹沒出流不可避免形成了出水池面層的旋滾，若出水池長度不夠，將導(dǎo)致此旋滾延伸至出水干渠，很可能造成渠道的沖刷。水面旋滾法的目的是：使出水池長度等于旋滾長度，從而限制旋滾發(fā)生在出水池以內(nèi)。按下式計(jì)算：揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算得：Lm5.7.6干渠護(hù)長度5.7.7出水池與干渠的漸變段取收縮角α=30°,5.8第二組方案進(jìn)水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物。主要作用是進(jìn)一步調(diào)整從前池進(jìn)入的水流，為泵進(jìn)口提供良好的進(jìn)水條件。另外還要設(shè)置攔污柵門槽，檢修門槽，以方便攔污和檢修作用的發(fā)揮。進(jìn)水池邊壁的形式及主要幾何參數(shù)的確定：進(jìn)水池采用開敞式矩形“W”型后壁，水泵喇叭口僅靠蝸舌布置。所選泵型的喇叭口直徑D=1.25m,以此來確定進(jìn)水池各部分尺寸。5.8.1進(jìn)水池的寬度B?=3D=3×1.25=3.75m5.8.2懸空高度的確定懸空高度指吸水喇叭管進(jìn)口至進(jìn)水池底部的距離，其值對喇叭管附近的流態(tài)和土建投資的影響都非常顯著。懸空高度的確定與所用喇叭管的進(jìn)口直徑有一定得關(guān)系，較大的喇叭管所需懸空高度較小，而較小的喇叭管幾口直徑則需要較大5.8.3后壁距的確定本工程采用“W”型后壁。在各種形狀的進(jìn)水池中，平面對稱蝸形的后壁形狀比較符合流線形狀，水流條件好。由于蝸形后壁的隔舌靠近進(jìn)水管進(jìn)口，可以起到限制水流環(huán)繞進(jìn)水管旋轉(zhuǎn)地作用，漩渦和環(huán)流都不易發(fā)生，具有良好的水力條件，可獲得滿意的進(jìn)水流態(tài)。平面對稱蝸形進(jìn)水池后壁輪廓線的設(shè)計(jì)(參照《中小型泵站設(shè)計(jì)與改造技術(shù)》):設(shè)計(jì)方法：采用雙圓弧線繪型法，此法適應(yīng)于進(jìn)水池寬度B大于2D的平面對稱蝸形后壁。設(shè)計(jì)步驟：先根據(jù)喇叭口直徑D作出喇叭口的圓周線，在喇叭口后側(cè)作一條直線1-1與喇叭口相切，且與進(jìn)水池中心線垂直，再以進(jìn)水池寬度的一半B/2為半徑，以進(jìn)水管中心0為圓心在后側(cè)作一半圓。在1-1直線上找出一點(diǎn)01,以01為圓心，R為半徑做圓弧，使該圓弧的一端與以0為圓心所作的半圓弧相切，另一端與進(jìn)水池中心線相切。由幾何關(guān)系可以看出：錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.833m5.8.4進(jìn)水池長度L秒換水系數(shù)，流量較大時(shí)通常取(30～50)s;Q—單臺水泵的設(shè)計(jì)流量，m3/s;B—進(jìn)水池的寬度，m;h—最低運(yùn)行水位所對應(yīng)的水深，m。5.8.5站房平面設(shè)計(jì)(1)站房寬度確定(2)站房長度的確定：進(jìn)水池中墩厚取0.6m,邊墩厚取0.8m,站房每間的長度為4.0m,共6間.另外加一間檢修間長4m,配電間長4m。站房采用框架結(jié)構(gòu)，屋頂采用鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)。5.8.6泵房主要高程的確定h?—為葉輪中心和喇叭管口的高程差，為1.55m。h?—為水泵懸空高度，為0.9m。h?—起重繩的垂直長度，對于電動機(jī)為1.2x,對于水泵為0.85x(x為起重部件的寬度),h?—水泵或電動機(jī)高度，水泵最長構(gòu)件h?案=3m;h?—吊起部件底部和泵房地面的距離，ha=0.5m,放在車上時(shí)h4=0;H=3.09+1.63+3.09×0.85+1.15+0.53=9.027m。然后移動到檢修間進(jìn)行檢修；安裝時(shí)在檢修間起吊，然后用起重機(jī)移動到安裝位置進(jìn)行安裝。5.9出水設(shè)計(jì)5.9.1出水管出口直徑5.9.2池底至管口下緣距離為便于出水管道及拍門的安裝，也為了避免泥沙或雜物堵塞管口，出水管口與出水池池底應(yīng)留有一定得空間，這里取P=1.29m。5.9.3出水池墻頂高程和池底高程出水池墻頂高程：h粗高—為安全超高，參考《水泵與水泵站》表11-1選取。出水池池底高程：5.9.4出水池寬度出水管的間距保持與機(jī)組間距一致，以便泵站出水池的平行布置。出水管出口直徑Dc=1.2m,B=13.8m5.9.5出水池長度出水池長度的計(jì)算方法較多，采用水面旋滾法計(jì)算。水平式淹沒出流不可避免形成了出水池面層的旋滾，若出水池長度不夠，將導(dǎo)致此旋滾延伸至出水干渠，很可能造成渠道的沖刷。水面旋滾法的目的是：使出水池長度等于旋滾長度，從而限制旋滾發(fā)生在出水池以內(nèi)。按下式計(jì)算：α—實(shí)驗(yàn)系數(shù)5.9.6干渠護(hù)長度5.9.7出水池與干渠的漸變段取收縮角α=30°,5.10附屬設(shè)備選擇和布置5.10.1配電設(shè)備布置配電柜為一端式布置，在泵房進(jìn)線端建單獨(dú)的配電間。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)房跨度小，進(jìn)出水側(cè)都可以開窗，有利于通風(fēng)和采光。在水泵的工作走道一側(cè)設(shè)置電纜溝，以便電纜線的布置。5.10.2供、排水系統(tǒng)布置(1)供水系統(tǒng)布置略；(2)排水系統(tǒng)布置。由于本泵站為濕室型泵房，泵站的出水管路在泵房以下，泵房內(nèi)的排水僅需考慮冷卻水的滲漏，為保持泵房環(huán)境整潔和安全運(yùn)行，這里僅設(shè)置一條排水溝集水，排到室外。5.10.3起重設(shè)備泵房中，機(jī)泵設(shè)備的安裝與維修都需要設(shè)置起重設(shè)備。起重設(shè)備的服務(wù)對象主要為：水泵、電機(jī)及管道。起重機(jī)的選擇主要取決于這些對象的起重量。單梁起重機(jī)的重量2.28t?？缍?.5m,可以在現(xiàn)場控制和控制室內(nèi)控制。5.10.4攔污清污設(shè)備開敞的水泵站引水渠道和河道中的雜物、垃圾隨水流向泵站聚集，很容易堵塞泵站進(jìn)水口，影響水泵的性能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致水泵停機(jī)，不能運(yùn)行。為了攔截引水河道中的雜物，包括水草等，通常在水泵站的進(jìn)水池處設(shè)置攔污柵。6.1管路布置晉山晉山圖6.1管路布置圖(單位：mm)6.2第一組方案6.2.1局部阻力系數(shù)計(jì)算部位5dS局喇叭口進(jìn)口30°彎管拍門擴(kuò)散段6.2.2沿程阻力系數(shù)計(jì)算ndLS沿6.2.3設(shè)計(jì)運(yùn)行情況QSN.,=115.73×1.05=121.52<155kW6.2.4最高運(yùn)行情況表6.4最高運(yùn)行情況數(shù)據(jù)表QSHHr校N=117.94×1.05=123.83<155kW6.3第二組方案6.3.1局部阻力系數(shù)計(jì)算部位ξdS局喇叭口進(jìn)口30°彎管拍門擴(kuò)散段ndLS沿QSHHr校QSH凈Hr校N_,=256.58×1.05=269.41<280kW7.泵房穩(wěn)定計(jì)算7.1防滲計(jì)算為保證泵房地基土壤的滲透穩(wěn)定性，泵房要有足夠的地下輪廓線長度。防滲計(jì)算取最大水位差情況，水位差組合為上游▽18.5m,下游▽9.0m。7.1.1防滲長度校核建筑物地下輪廓線是從水流入滲點(diǎn)開始，沿建筑物地下不透水部分的輪廓，到滲流的逸出點(diǎn)為止。本設(shè)計(jì)中，在前池底部設(shè)置反濾層，并設(shè)冒水孔。反濾層由上至下分為3層，分別是碎石(20cm),瓜子石(10cm),中砂(10cm)。出水池與泵房采取分建的建筑布置形式。墻后地下水位為隨上游水位的變化而變化，防滲計(jì)算取最大水位差情況(即校核工況),上下游水位分別為▽18.5m、▽9.0m,則上下游水位差△h=18.5—9.0=9.5m。地下輪廓線如圖7.1和圖7.2所示。7.2.1第一組方案圖7.1地下輪廓線1、紫銅片止水有效時(shí)防滲長度以1點(diǎn)為入滲點(diǎn)，以20點(diǎn)為出滲點(diǎn)開始算起：L=L?-2+L?-3+L?-4+L?-5+L?-6+L?-7+L?-g+L?-9+L?-10+L1=0.7+0.3+0.3錯(cuò)誤!未找到引用源。+21.4+0.5+0.4+0.4×錯(cuò)誤!未找到引用源。計(jì)算12、13兩點(diǎn)間的滲壓水頭：則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為：hi?=4.06m,hi?=2.77m。平均滲壓水頭為3.42m。所以墻后地下水位▽碳=9.0+3.42=12.42m。故填土高程確定為▽14m,填土均為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土。則進(jìn)水池后水位為12.42m,則泵房下部防滲長度重新計(jì)算：z=5.86+0.5+0.5×√2+9.0+0.5×√2+0.5+△H為12.42-9.0=3.42m,由于進(jìn)水池下土質(zhì)為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，回填土也采用這種土質(zhì)，故允許滲徑系數(shù)C為3～5,[L']=C·△H=(3~5)×3.42=10.26~17.10m,L’>[L'],故滿足防滲長度要求。2、紫銅片止水失效時(shí)防滲長度以5點(diǎn)為入滲點(diǎn)，以20點(diǎn)為出滲點(diǎn)開始算起：計(jì)算12、13兩點(diǎn)間的滲壓水頭：則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為：h?2=5.47m,hi?=3.73m。平均滲壓水頭為4.60m。所以墻后地下水位Vu=9.0+4.60=13.60m。故填土高程確定為▽14.0m,填土均為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土。則進(jìn)水池后水位為13.6m,則泵房下部防滲長度重新計(jì)算：△H為13.6-9.0=4.6m,由于進(jìn)水池下土質(zhì)為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，回填土也采用棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，故允許滲徑系數(shù)C為3～5,[L']=C·△H=(3~5)×4.6=13.8~23m,L’>[L'],故滿足防滲長度要求。7.3.1第二組方案圖7.2地下輪廓線1、紫銅片止水有效時(shí)防滲長度以1點(diǎn)為入滲點(diǎn)，以20點(diǎn)為出滲點(diǎn)開始算起：L=L?-2+L?-3+L?-4+L?-5+L?-6+L?-7+L?-8+L?-9+L?-10+L10計(jì)算12、13兩點(diǎn)間的滲壓水頭：則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為：hi?=4.44m,hi?=3.06m。平均滲壓水頭為3.75m。所以墻后地下水位va=9.0+3.75=12.75m。故填土高程確定為マ14m,填土均為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土。則進(jìn)水池后水位為12.75m,則泵房下部防滲長度重新計(jì)算：△H為12.75-9.0=3.75m,由于進(jìn)水池下土質(zhì)為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，回填土也采用棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，故允許滲徑系數(shù)C為3~5,[L']=C·△H=(3~5)×3.75=11.25～18.75m,L′>[L'],故滿足防滲長度要求。2、紫銅片止水失效時(shí)防滲長度以5點(diǎn)為入滲點(diǎn)，以20點(diǎn)為出滲點(diǎn)開始算起：L=L?-6+L?-7+L?-g+Lg-9+L?-1o+L10-1計(jì)算12、13兩點(diǎn)間的滲壓水頭：則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為：hi?=5.64m,hi?=3.93m。平均滲壓水頭為4.79m。所以墻后地下水位V指=9.0+4.79=13.79m。故填土高程確定為▽14m,填土均為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土。則進(jìn)水池后水位為13.79m,則泵房下部防滲長度重新計(jì)算：△H為13.79-9.0=4.79m,由于進(jìn)水池下土質(zhì)為棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，回填土也采用棕黃，棕黃夾灰黃色粘土或粉質(zhì)粘土，故允許滲徑系數(shù)C為3～5,[L']=C·△H=(3~5)×4.79=14.37~29.95m,L'>[L’],故滿足防滲長度要求。7.4滲透坡降校核7.4.1第一組方案1、紫銅片止水有效時(shí)為了計(jì)算結(jié)果較為精確，泵房滲透壓力采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如下。(1)確定地基計(jì)算深度。根據(jù)地質(zhì)資料，認(rèn)為地基不透水層埋深為無限深，地下輪廓線簡化圖見圖7.3。在不透水層較深時(shí)，需要先計(jì)算有效深度Te,按下式進(jìn)行計(jì)算。圖7.3地下輪廓線簡化S。一地下輪廓線的垂直投影長度，m;L,一地下輪廓線的水平投影長度，m。由圖7.3可知，地下輪廓線的水平投影長度Lo=11m,地下輪廓線的垂直投影將滲流區(qū)按地下輪廓形狀分為若干典型滲流段，見圖7.3。并利用《水(3)通過地下輪廓線的各角點(diǎn)和尖端將滲透區(qū)域分成7個(gè)典型段如圖7.3所示。其中I、VI段為進(jìn)、出口段；Ⅲ、V為內(nèi)部鉛直段；Ⅱ、IV、VI為水平段。分段阻力系數(shù)的計(jì)算，參考《水工建筑物》表7-3,阻力系數(shù)計(jì)算公式如下：①進(jìn)、出口段：②內(nèi)部垂直段，③為水平段，各分段水頭損失值的計(jì)算按下式：—i段的阻力系數(shù)；根據(jù)分段情況和以上公式將計(jì)算結(jié)果列于表7-1。表7.1阻力系數(shù)，水頭損失計(jì)算表(方案一：止水有效)分段編號分段名稱STLξ水頭損失HiI進(jìn)口段水平段0500垂直段水平段分段編號分段名稱STLξ水頭損失HiV垂直段水平段00出口段合計(jì)(3)進(jìn)、出口段水頭損失值的修正當(dāng)進(jìn)出口處底板埋深及板樁長度的總值較小時(shí)，進(jìn)出口段的水頭損失需按下式進(jìn)行修正，才能使計(jì)算值更接近于實(shí)際情況：式中：h'a—為修正后的進(jìn)、出口水頭損失值，m;ho—未修正的進(jìn)、出口水頭損失值，m;S'—為底板埋深與板樁入土深度之和，m;T'為板樁另一側(cè)地基透水層深度，或?yàn)辇X墻底部至計(jì)算深度線的鉛直距離。將進(jìn)、出口出水頭損失修正匯總于表7.2。表7.2修正后各段水頭損失表進(jìn)出口水頭損失修正段別ST進(jìn)口段0出口段1(4)進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正對于進(jìn)、出口段齒墻不規(guī)則部位，可按下列方法進(jìn)行修正。因滲流區(qū)各段h值的和必須等于總水頭值，故上述進(jìn)、出口水頭損失的減少值，應(yīng)該按不同情況分別加在附近的幾個(gè)滲流段內(nèi)分兩種情況給予修正。①當(dāng)hx≥△h時(shí)，按hx'=hx+△h修正，式中hx為水平段修正前的水頭損失值；hx'為水平段修正后的水頭損失值；②當(dāng)hx<△h時(shí)，分別按下列方法修正。頭損失，hy'為修正后的水頭損失值。水平段修正前的水頭損失，h水平為中間水平段修正后的水頭損失。根據(jù)以上方法，對水頭損失進(jìn)行修正，將修正后結(jié)果匯總于表7.3。表7.3修正結(jié)果匯總表修正后水頭損失匯總表編號阻力系數(shù)ξ水頭損失Hi修正后水頭損失HIⅡ000IV合計(jì)(5)滲流坡降校核出口段滲透坡各水平段滲透坡降,將水平段滲流坡降匯總于表7.4,并進(jìn)行校表7.4水平段滲流坡降匯總表編號各水平段滲透坡降校核L編號各水平段滲透坡降校核L00滿足滿足滿足2、紫銅片止水失效時(shí)(1)確定地基計(jì)算深度。根據(jù)地質(zhì)資料，認(rèn)為地基不透水層埋深為無限深，地下輪廓線簡化圖見圖7.4。在不透水層較深時(shí)，需要先計(jì)算有效深度Te,按下式進(jìn)行計(jì)算。圖7.4地下輪廓線簡化s。一地下輪廓線的垂直投影長度，m;1,一地下輪廓線的水平投影長度，m。由圖7-4可知，地下輪廓線的水平投影長度Lo=11m,地下輪廓線的垂直投影長度So=7.32m,則所以,計(jì)算深度Tc=Te=12.50m。工建筑物》表7-3進(jìn)行各段阻力系數(shù)ξ及水頭值hi計(jì)算。(3)通過地下輪廓線的各角點(diǎn)和尖端將滲透區(qū)域分成7個(gè)典型段如圖7-4表7.5阻力系數(shù)、水頭損失計(jì)算表(方案一：止水失效)分段編號分段名稱STLξI進(jìn)口段水平段0500垂直段水平段V垂直段水平段00出口段合計(jì)(4)進(jìn)、出口段水頭損失值的修正表7.6修正后的各段水頭損失表進(jìn)出口水頭損失修正段別Tβ進(jìn)口段出口段1(5)進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正表7.7齒墻處水頭損失修正表編號阻力系數(shù)ξ水頭損失H;修正后水頭損失H;II0編號阻力系數(shù)ξ總水頭H水頭損失H;修正后水頭損失H;V合計(jì)(6)滲流坡降校核出口段滲透坡降各水平段滲透坡降表7.8將水平段滲流坡降匯總于表7.8,并進(jìn)行校核。水平段滲流坡降匯總表各水平段滲透坡降編號HL校核Ⅱ00滿足滿足V滿足7.4.2第二組方案1、紫銅片止水有效時(shí)(1)確定地基計(jì)算深度。根據(jù)地質(zhì)資料，認(rèn)為地基不透水層埋深為無限深，地下輪廓線簡化圖見圖7.5。在不透水層較深時(shí)，需要先計(jì)算有效深度Te,按下方案二止水有效圖7.5地下輪廓線簡化圖地下輪廓線簡化圖7-5當(dāng)時(shí)，S。一地下輪廓線的垂直投影長度，m;L,一地下輪廓線的水平投影長度，m。由圖7.5可知，地下輪廓線的水平投影長度La=10m,地下輪廓線的垂直投所以,計(jì)算深度T。=To=11.84m。(3)通過地下輪廓線的各角點(diǎn)和尖端將滲透區(qū)域分成7個(gè)典型段如圖7.5所示。其中I、VI段為進(jìn)、出口段；Ⅲ、V為內(nèi)部鉛直段；Ⅱ、IV、VI為水平段表7.9阻力系數(shù)，水頭損失計(jì)算表(方案二：止水有效)分段編號分段名稱STLξ水頭損失HiI進(jìn)口段水平段0500I垂直段水平段9V垂直段水平段00出口段合計(jì)(4)進(jìn)、出口段水頭損失值的修正表7.10修正后的各段水頭損失表進(jìn)出口水頭損失修正段別T進(jìn)口段出口段1(5)進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正表7.11齒墻處水頭損失修正表編號阻力系數(shù)ξ修正后水頭損失匯總表修正后水頭損失HI000IV合計(jì)(6)滲流坡降校核出口段滲透坡降各水平段滲透坡降將水平段滲流坡降匯總于表7.12,并進(jìn)行校核。表7.12水平段滲流坡降匯總表編號各水平段滲透坡降校核L編號各水平段滲透坡降校核L00滿足9滿足滿足2、紫銅片止水失效時(shí)(1)確定地基計(jì)算深度。根據(jù)地質(zhì)資料，認(rèn)為地基不透水層埋深為無限深，地下輪廓線簡化圖見圖7.6。在不透水層較深時(shí)，需要先計(jì)算有效深度Te,按下式進(jìn)行計(jì)算。圖7.6地下輪廓線簡化S。一地下輪廓線的垂直投影長度，m;由圖7-6可知，地下輪廓線的水平投影長度La=10m,地下輪廓線的垂直投影長度sa=8.24m,則(3)通過地下輪廓線的各角點(diǎn)和尖端將滲透區(qū)域分成7個(gè)典型段如圖7.6所示。其中I、VI段為進(jìn)、出口段；Ⅲ、V為內(nèi)部鉛直段；Ⅱ、IV、VI為水平段。表7.13阻力系數(shù)，水頭損失計(jì)算表(方案二：止水失效)分段編號分段名稱STLξI進(jìn)口段水平段0500Ⅲ垂直段水平段9V垂直段水平段00出口段合計(jì)(4)進(jìn)、出口段水頭損失值的修正表7.14修正后的各段水頭損失表進(jìn)出口水頭損失修正段別T進(jìn)口段出口段1(5)進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正表7.15齒墻處水頭損失修正表編號總水頭H水頭損失H?I000編號阻力系數(shù)ξ修正后水頭損失HⅢV合計(jì)(6)滲流坡降校核出口段滲透坡降各水平段滲透坡降將水平段滲流坡降匯總于表7.16,并進(jìn)行校核。表7.16水平段滲流坡降匯總表編號H各水平段滲透坡降校核L00滿足9滿足滿足穩(wěn)定計(jì)算包括完建期、運(yùn)行期、校核期和地震情況的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、地基應(yīng)力即地基應(yīng)力不均勻系數(shù)。計(jì)算單元為單個(gè)進(jìn)水池底板。規(guī)定荷載豎直向以向下為正，水平向以向右為正，彎矩以順時(shí)針為正方向，以泵房底板中心為基點(diǎn)。各工況的水位組合情況如表7.17所示。表7.17泵房穩(wěn)定計(jì)算水位組合表工況水位組合表水頭差上游水位下游水位完建期無水無水0設(shè)計(jì)工況校核工況部位底板0閘墩水泵水泵梁電機(jī)電機(jī)梁過墻梁單梁起重機(jī)電機(jī)層樓板電機(jī)梁蓋板泵房后墻體泵房墻體工作橋工作橋欄桿窗戶屋面機(jī)房內(nèi)牛腿和排架機(jī)房外掛牛腿攔污柵底板下土重0合計(jì)7.5.2完建期穩(wěn)定校核土壓力計(jì)算墻后填土為黃色壤土或粘土夾砂姜，γ=2.006g/cm?=19.4kN/m?,φ填土上不設(shè)其他建筑物，因此均布荷載可忽略不計(jì)。根據(jù)朗肯土壓力理論，則主作用于泵房后墻的土壓力計(jì)算，主要根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)在土壓力作用下可能產(chǎn)生的變形情況確定。土基上的土壓力作用下往往產(chǎn)生背離填土方向的變形，因此，可以按粘性土的主動土壓力公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程如下：(1)計(jì)算主動土壓力系數(shù)：Ka=tg2(45°-a12)=1g2(45°-20°/2)=0.4903(2)拉力區(qū)深度計(jì)算：(4)對底板中心的力矩：完建期穩(wěn)定校核表7-19完建期泵房荷載匯總表完建期垂直力(kN)水平力(kN)名稱—十一自重土壓力合計(jì)(1)抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：下土層接觸面，f=0.4?；瑒用嫒升X墻之間地基土與齒墻底端以(2)地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：附錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5,取[n]=2.5。結(jié)論：在完建期工況下，泵站滿足整體穩(wěn)定性要求。豎向荷載計(jì)算部位底板0閘墩水泵部位自重(kN)水泵梁電機(jī)電機(jī)梁過墻梁單梁起重機(jī)電機(jī)層樓板電機(jī)梁蓋板泵房后墻體泵房墻體工作橋工作橋欄桿窗戶屋面機(jī)房內(nèi)牛腿和排架機(jī)房外掛牛腿攔污柵底板下土重0合計(jì)可以按粘性土的主動土壓力公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程如下：(5)計(jì)算主動土壓力系數(shù)：Ka=tg2(45°-α/2)=tg2(45°-21°/2)=0.4724(6)拉力區(qū)深度計(jì)算：Ka4.35(8)對底板中心的力矩：2、完建期穩(wěn)定校核表7.19完建期泵房荷載匯總表完建期垂直力(kN)水平力(kN)名稱↓個(gè)→十自重土壓力合計(jì)(1)抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：下土層接觸面，f=0.4?；瑒用嫒升X墻之間地基土與齒墻底端以(2)地基應(yīng)力驗(yàn)算：揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：附錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5,取[n]=2.5。結(jié)論：在完建期工況下，泵站滿足整體穩(wěn)定性要求。綜合以上兩種方案，由于第一種方案泵房較低，填土過高不符合實(shí)際情況，固選擇方案2荷載計(jì)算(1)泵室內(nèi)水重①設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：W?=(9.3-6.55)×9.4×3.75×9.8=95對底板中心的力矩：②最高運(yùn)行工況：W?=(9.0-6.55)×9.4×3.75×9.8=84對底板中心的力矩：(2)水平水壓力①設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：對底板中心的力矩：②最高運(yùn)行工況：對底板中心的力矩：①設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：泵房底板所承受的浮托力為：W3=9.8×(0.5×17×0.5)×4.35=181.36kN(個(gè))對底板中心的力矩：M?=0②最高運(yùn)行工況泵房底板所承受的浮托力為：W3=9.8×(0.5×17×0.5)×4.35=181.36kN(↑)對底板中心的力矩：M?=07.5.5.1設(shè)計(jì)運(yùn)行工況1、滲透壓力計(jì)算上、下游水頭差：泵房后墻地下水位經(jīng)計(jì)算為：12.73m由圖7-7地下輪廓線及典型段可知，地下輪廓線的水平投影長度Ln=10m,地下輪廓線的垂直投影長度sn=7.18m,則,計(jì)算深度Te=T。=11.84m。將滲流區(qū)按地下輪廓形狀分為若干典型滲流段，見圖7.7。通過地下輪廓線的各角點(diǎn)和尖端將滲透區(qū)域分成7個(gè)典型段如圖7-7所示。分段編號分段名稱STLξ水頭損失HiI進(jìn)口段水平段0500Ⅲ垂直段水平段V垂直段水平段00出口段合計(jì)(4)進(jìn)、出口段水頭損失值的修正見表7.21所示進(jìn)出口水頭損失修正段別TTβ進(jìn)口段出口段1(5)進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正編號阻力系數(shù)ξ水頭損失H;I000V合計(jì)表7.23各角隅點(diǎn)滲壓水頭角隅點(diǎn)H?滲壓水頭0圖7.8泵房底板滲透壓力分布圖(單位：m)泵房底板所承受的滲透壓力為：對底板中心的彎矩：=4.7365×8.592-0.802×448.51-392、土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算簡圖如下圖7.9。認(rèn)為水下部分粘性土的粘聚力不變，并忽略粘性土膨脹而產(chǎn)生的壓力。圖7.9土壓力計(jì)算簡圖(1)計(jì)算主動土壓力系數(shù)：Ka=tg2(45°-α/2)=1g2(45°-21°/2)=0.4724(2)▽地下水=12.73m,則H?=1.27m,H?=7.18m(3)拉力區(qū)深度計(jì)算：(5)對底板中心的力矩：(6)水壓力計(jì)算：對底板中心的力矩：運(yùn)行期穩(wěn)定校核：表7.24運(yùn)行期泵房荷載匯總表設(shè)計(jì)運(yùn)行工況垂直力(kN)水平力(kN)名稱個(gè)→十自重水重水壓力浮托力滲透壓力土壓力合計(jì)(1)抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：,滑動面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以(2)地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：附錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5,取[n]=2.5。結(jié)論：在設(shè)計(jì)運(yùn)行工況下，地基平均應(yīng)力、不均勻系數(shù)、抗滑穩(wěn)定均滿足要求，泵站整體穩(wěn)定。7.5.5.2校核運(yùn)行工況1、滲透壓力計(jì)算上、下游水頭差：泵房后墻地下水位經(jīng)計(jì)算為12.73m由圖7.7地下輪廓線及典型段可知，地下輪廓線的水平投影長度Lo=10m,地下輪廓線的垂直投影長度sn=7.18m,則,計(jì)算深度Tc=Te=11.84m。將滲流區(qū)按地下輪廓形狀分為若干典型滲流段，見圖7.7。圖7.7泵房地下輪廓及典型段(單位：mm)通過地下輪廓線的各角點(diǎn)和尖端將滲透區(qū)域分成7個(gè)典型段如圖7.7所示。表7.20阻力系數(shù)，水頭損失計(jì)算表(方案二：止水失效)分段編號分段名稱STLξ水頭損失HiI進(jìn)口段水平段0500I垂直段水平段V垂直段水平段00出口段合計(jì)(4)進(jìn)、出口段水頭損失值的修正表7.21修正后的各段水頭損失表進(jìn)出口水頭損失修正段別Tβ進(jìn)口段出口段1(5)進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正編號阻力系數(shù)ξ水頭損失Hi修正后水頭損失I000ⅢVV合計(jì)角隅點(diǎn)H?滲壓水頭0圖7.8泵房底板滲透壓力分布圖(單位：m)泵房底板所承受的滲透壓力為：對底板中心的彎矩：M=MI+M2+M3=4.7365×8.592-0.802×448.51-392、土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算簡圖如下圖7.12。認(rèn)為水下部分粘性土的粘聚力不變，并忽略粘性土膨脹而產(chǎn)生的壓力。圖7.12土壓力計(jì)算簡圖(2)▽地下水=12.75m,則H?=1.25m,H?=7.2m(3)拉力區(qū)深度計(jì)算：(5)對底板中心的力矩：(6)水壓力計(jì)算：對底板中心的力矩：校核期穩(wěn)定校核表7.29校核期泵房荷載匯總表校核工況垂直力(kN)水平力(kN)名稱↓個(gè)—→十自重水重水壓力浮托力滲透壓力土壓力合計(jì)(1)抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：,滑動面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以(2)地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：,查《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5,取[n]=2.5。結(jié)論：在設(shè)計(jì)運(yùn)行工況下，地基平均應(yīng)力、不均勻系數(shù)、抗滑穩(wěn)定均滿足要求，泵站整體穩(wěn)定。8泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配筋計(jì)算8.1底板結(jié)構(gòu)計(jì)算向前算1.5B范圍內(nèi)的板(支承形式可以視作為三邊固支一邊自由的雙向板)和鈕新強(qiáng)主編)第十八章《板的內(nèi)力與變位計(jì)算》,進(jìn)行雙向板的計(jì)算。計(jì)算簡圖圖8—2三角形荷載作用下計(jì)算示意圖E、v:材料的彈性模量和泊松比。根據(jù)板的長邊與短邊之比為1.5,查《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》(中國水?dāng)?shù)m?y數(shù)m?y(1)完建期：基應(yīng)力看做66.5kPa的均布荷載和0～8.44kPa的三角形荷載。故底板承受q=v?φYo?x=1.0×0.95×1.05×(66.5-24.5)=42kPa的均布荷載和0～q=y?PYg?x=1.0×0.95×1.05×8.44=8.41kPa的三角形荷載。表8-3特征彎矩匯總表特征彎矩匯總表參數(shù)m?y均荷載系數(shù)m彎矩三角形荷載系數(shù)m彎矩(2)設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：基應(yīng)力看做69.43kPa的均布荷載和0～(74.4-69.43=4.97)kPa的三角形荷載。滲透壓力：故底板承受的均布荷載和三角形荷載分別為：表8-4特征彎矩匯總表特征彎矩匯總表參數(shù)m?y均荷載系數(shù)m彎矩三角形荷載彎矩合荷載M(3)最高運(yùn)行工況：力看做69.43kPa的均布荷載和0～4.97kPa的三角形荷載。底板自重：1×24.5=24.5kPa,浮托力：1×9.8=9.8kPa,滲透壓力：故底板承受的均布荷載和三角形荷載分別為：表8-5特征彎矩匯總表特征彎矩匯總表參數(shù)m?xm?y均荷載系數(shù)m三角形荷載彎矩合荷載M(4)檢修期①計(jì)算檢修工況地基反力檢修工況除水重與設(shè)計(jì)運(yùn)行工況不同外，其他荷載均與設(shè)計(jì)運(yùn)行工況相同。表8-6檢修工況作用荷載匯總表檢修期垂直力(kN)水平力(kN)稱↓個(gè)→十重重壓力托力透壓力壓力計(jì)W2=(21.4-19.3)×1.3×3.75×4×9.8+(21.4-19.3)×9.1底板L=1.5B處地基反力均布荷載和0～(140.82-129.24=11.58)kPa的三角形荷載。故底板承受的均布荷載和三角形荷載分別為：表8-7特征彎矩匯總表特征彎矩匯總表參數(shù)m?xm?y均荷載系數(shù)m彎矩三角形荷載彎矩合荷載M作用在梁上的荷載有：底板自重q自，水重q水，浮托力q浮,滲透壓力q滲和地基反力P,側(cè)向土壓力作用下產(chǎn)生的彎矩，側(cè)向水壓力作用下產(chǎn)生的彎(5)對底板中心的力矩：揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)浮托力q浮：qr=9.8kN/m;所以qk=67.07-24.5-20.58+9.8+25.9=57.69kN/m②兩側(cè)土壓力及水壓力計(jì)算(1)計(jì)算主動土壓力系數(shù)：Ko=tg2(45°-a/2)=1g2(45°-20°/2)=0.4903(2)▽地下水=25.09m,則H?=1.71m,H2=4.37m(3)拉力區(qū)深度計(jì)算：(5)對底板中心的力矩：(6)水壓力計(jì)算：對底板中心的力矩：(4)檢修期檢修工況均視為在設(shè)計(jì)運(yùn)行工況時(shí)檢修，因此浮托力q浮及滲透壓力q滲均與設(shè)計(jì)運(yùn)行工況相同。檢修時(shí)均認(rèn)為是一孔檢修，其他孔正常工作。按檢修的不同可分為邊孔檢修、第二孔檢修。兩種種檢修工況的地基反力在順?biāo)鞣较虻姆謖8.3兩端固支倒置梁內(nèi)力計(jì)算表8-8連續(xù)梁內(nèi)力匯總表工況完建期設(shè)計(jì)期邊孔檢修第二孔檢修工況完建期設(shè)計(jì)期邊孔檢修第二孔檢修8.4配筋計(jì)算Iy方向彎矩較小，鋼筋排在內(nèi)層。(1)lx方向配筋計(jì)算①上層配筋：最大彎矩出現(xiàn)在檢修期的跨中彎矩Mmax=85.15fy=fy=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。②下層配筋：最大彎矩出現(xiàn)在檢修期的支座負(fù)彎矩Mmax=176.18kN·m(2)ly方向配筋計(jì)算①上層配筋：最大彎矩出現(xiàn)在檢修期的跨中彎矩Mmax=75.35kN·mfy=fy=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。8.4.2倒置梁配筋截面尺寸b=1000mm,h=600mm,取計(jì)算高度(1)上層配筋(2)下層配筋按最小配筋率配筋時(shí)As=pminbho=0.15%1×000=5mm2<8.5裂縫校核yo=(0.5+0.425αEp)h,1o=(0.0833+0.19αEp)bh3p:為縱向受拉鋼筋的配筋率，受彎構(gòu)件抗裂驗(yàn)算按下式進(jìn)行計(jì)算：Mm=γmαfWaym:截面抵抗矩的塑性系數(shù)，對于矩形截面取1.55;ac:混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，對于長期組合取0.7;Wa:換算截面A0對受拉邊緣的彈性抵抗矩Mcr=1.55×0.85×1.78×6.3×10?=147.7kN,m>滿足抗裂要求，故不需要進(jìn)行裂縫開展寬度驗(yàn)算。Me=1.55×0.7×1.78×6.3×10?=121.6kN·m<Mma不滿足抗裂要求，故需要進(jìn)行裂縫開展寬度驗(yàn)算。=0.29<0.30mm,滿足要求。8.6中墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配筋8.6.1中墩受力分析揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)中墩主要承受上部結(jié)構(gòu)重及自重，在檢修期還承受鄰孔的側(cè)向水壓力。因此中墩按偏心受壓受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，并按檢修工況進(jìn)行計(jì)算配筋。計(jì)算單元取順?biāo)飨虻膯挝婚L度。W1=0.6×1.0×4.38×24.5=(2)上部結(jié)構(gòu)重W2已知泵房上部結(jié)構(gòu)自重為633.29kN,則各中墩承重為633.29kN,則(3)側(cè)向水壓力P對墩底彎矩：則中墩承受的軸向壓力：NG=W1+W2=74.97+57.57=132.54kN,彎矩設(shè)計(jì)值：M=%yM)=1.08.6.2配筋計(jì)算選取的中墩計(jì)算段視為一端固定，一端不移動的鉸，則計(jì)算長度10=0.7l=0.7×5.1=3.6m;截面尺寸b=1000mm,h=600mm,取a=a'=45mm,計(jì)算高度ho=h-a=555mm,Czs混凝土f=11.9N/mm2,Ⅱ級鋼筋fy=fy=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。由于在墩墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算和配筋的過程中，應(yīng)考慮每一個(gè)進(jìn)水池的檢修情況，故應(yīng)按照配置對稱鋼筋的偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。1a/h=36007600=6<8,屬于短柱，不考慮縱向彎曲的影響，取η=1.0判斷大小偏心：neo=1.0×273=273mm<0.3ho=0.3×555=166.5mm,按小偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于檢修可能為兩側(cè)任一側(cè)，故采用對稱配筋。8.7邊墩結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋8.7.1邊墩受力分析邊墩直接擋土，除承受上部結(jié)構(gòu)重和自重外，還承受墩后側(cè)土壓力及側(cè)向水壓力。與中墩一樣，按偏心受壓受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)?？紤]到地震動土壓力很小，小于進(jìn)水池內(nèi)的水壓力，故可知對于邊墩計(jì)算工況取完建期和邊孔檢修工況，計(jì)算單元取順?biāo)飨虻膯挝婚L度。WI=0.8×1.0×4.38×24.5=(2)上部結(jié)構(gòu)重W2已知泵房上部結(jié)構(gòu)自重為633.29kN,則各中墩承重為633.29kN,則(3)完建期的墻后土壓力完建期地下水處于泵房底板以下，因此邊墩不承受側(cè)向水壓力作用，只承受側(cè)向土壓力。土壓力的受拉區(qū)深度Z0=2.91m,土壓力系數(shù)Ka=0.4903,填土(4)檢修工況的墻后土壓力和水壓力設(shè)計(jì)水位時(shí)V地下水=24.46m,則H1=1.71m,H2=3.57m,Z0=2.91m,檢修工況：軸向力NG=W1+W2=99.96+57.57=157.53kN,8.7.2配筋計(jì)算選取的邊墩計(jì)算段視為一端固定，一端不移動的鉸，則計(jì)算長度10=0.7l=0.7×5.1=3.6m;截面尺寸b=1000mm,h=800mm,取a=a1=45mm,計(jì)算高度ho=h-a=755mm,C?5混凝土fk=11.9N/mm2,IⅡ級鋼筋fy=fy=300N結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。按照配置對稱鋼筋的偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。1o/h=3600/700<8,屬于短柱，不考慮縱向彎曲的影響，取》=1.0判斷大小偏心；neo=1.0×567=567mm>0.3ho=0.3×755=226.5mm,按大偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。mm2>188mm2,選用史20@200mm,實(shí)際As=1571mm2。8.8泵房后墻結(jié)構(gòu)計(jì)算泵房后墻直接擋土，除承受上部荷載外還承受墻后側(cè)向土壓力和側(cè)向水壓力，按三邊固支一邊自由的雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。和邊墩一樣分完建期和檢修期(按排澇設(shè)計(jì)水位計(jì)算)兩工況分別進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡圖如下圖所示。圖8-4完建期泵房后墻荷載計(jì)算簡圖qk=γ(H?-Za)Ka=19.6M=γoψyomqkI2=1.0×1.0×1.05×21.6表8-9完建期后墻各點(diǎn)彎矩計(jì)算表揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)后墻特征彎矩匯總表參數(shù)m?y均荷載系數(shù)m彎矩M1(1)檢修期另一種最不利工況為檢修期(設(shè)計(jì)排澇水位),進(jìn)水池中無水，作用于板上圖8-5檢修期泵房后墻荷載計(jì)算簡圖qk=γ(H-Zo)Ka=19.66×(5.16-2.91)×0M=yoyyomqk?2=1.0×1.0×1.2×58.64×3.752=989.55(kN·m)表9-10檢修期后墻各點(diǎn)彎矩計(jì)算表后墻特征彎矩匯總表參數(shù)m?y均荷載系數(shù)m方向固支最大彎矩8.8.1配筋計(jì)算(1)板中間橫向(x方向)配筋：),計(jì)算高度ho=h-a=600-45=555mm,mm2>72.65mm2,選用中18@280,實(shí)際As=909mm2。(2)板中間豎向(y方向)配筋：),計(jì)算高度ho=h-a=600-45=555mm,Czs混凝土fo=11.9N/mm2,Ⅱ級鋼筋fy=fy=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。(4)板兩邊固支配筋：計(jì)算結(jié)果同下邊緣，選用史14@150。裂縫寬度驗(yàn)算取板所受的最大彎矩時(shí)的短期組合進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。計(jì)算高度保護(hù)層厚度c=35mm,鋼筋直徑Ms=m'qklo2=-0.034×58.64×3.752=-28.04kN·m混凝土彈性模量=0.059<0.30mm,滿足要求。8.9電機(jī)梁結(jié)構(gòu)計(jì)算8.9.1電機(jī)梁內(nèi)力計(jì)算(2)荷載分析②電機(jī)梁承受的樓板重(電機(jī)層樓板為單向板):承受的樓板重。⑤水泵轉(zhuǎn)子及傳動裝置重量：⑥作用于水泵葉輪上的軸向水壓力：(3)荷載設(shè)計(jì)值p=Yo(Pi+P?)+yGP?=1.05×(22.07+8.58)+1.20×10=44.(4)內(nèi)力計(jì)算簡支梁跨中彎矩(彎矩圖見圖9-6)設(shè)計(jì)值為；電機(jī)梁支座邊緣的剪力(剪力圖見圖)最大，剪力設(shè)計(jì)值為：圖8-6電機(jī)彎矩、剪力圖8.9.2電機(jī)梁配筋計(jì)算(1)正截面受彎承載力計(jì)算：該電機(jī)梁處于二類環(huán)境查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄四表1,混凝土保C?s混凝土fe=11.9N/mm2,Ⅱ級鋼筋f,=f,=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄三表1,選用3蟲14,As=461mm2。計(jì)算配筋率：求，且在梁的常用配筋率0.6%~1.5%范圍內(nèi)，截面尺寸合適。架立筋采用2Φ14。(2)斜截面承載力計(jì)算①截面尺寸驗(yàn)算：0.25fcbho=0.25×11.9×300×555=495.6截面尺寸滿足抗剪要求。0.7f,bha=0.7×1.27×300不需進(jìn)行斜截面抗剪配筋計(jì)算，僅按構(gòu)造要求設(shè)置腹筋。按全梁布置箍筋，采用雙支箍筋，選用φ8@250,即Aw=101mm2,s=250mm,具體見配筋圖。,滿足箍筋最小配筋率要求。(3)電機(jī)梁裂縫寬度驗(yàn)算①短期組合②長期組合(電機(jī)層活載準(zhǔn)永久值，水動力準(zhǔn)永久值均取p=0.58.9.3裂縫寬度驗(yàn)算計(jì)算高度保護(hù)層厚度c=35mm,鋼筋直徑混凝土彈性模量Es短期組合裂縫寬度計(jì)算：=0.24<0.30mm,滿足要求。長期組合裂縫寬度驗(yàn)算：=0.2<0.30mm,滿足要求。裂縫寬度均在允許范圍內(nèi)，能夠滿足正常使用要求。8.10水泵梁結(jié)構(gòu)計(jì)算對于墩墻式泵房的水泵梁，根據(jù)其與墩墻的剛度，可以按兩端固支進(jìn)行設(shè)計(jì)8.10.1水泵梁的內(nèi)力計(jì)算(1)計(jì)算跨度：水泵梁為兩端固定的梁，1o=3.94m(2)水泵梁的荷載分析及設(shè)計(jì)值：①水泵自重設(shè)計(jì)值：q?=1.05×0.3×②水泵固定部件的重量：③水泵彎管至后墻之間的管重及管中水重，出水管與水平成30°角時(shí)，可以認(rèn)為有一半重量作用于水泵梁每根水泵梁上的集中力為：④水平?jīng)_擊力Px(kN)由于停機(jī)時(shí)，水流倒沖所產(chǎn)生的力，該力使水泵梁產(chǎn)生側(cè)向彎曲D:為水泵出水管彎管直徑，D=0.9m(3)內(nèi)力計(jì)算跨中彎矩設(shè)計(jì)值：(4)梁上部受力筋計(jì)算鋼筋排成一排所以a=40mm。截面有效高度ha=hC?s混凝土fe=11.9N/mm2,Ⅱ級鋼筋f,=fx=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。筋計(jì)算按最小配筋率：Asmin=pminbho-0.15%×300×260=117mm2>80.44mm2,查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄三表1,選用2蟲14,As=308mm2。(5)梁下部受力筋計(jì)算筋計(jì)算《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄三表1,選用2蟲14,As=308mm2。另外，水泵梁還受水平?jīng)_擊力，配筋在高度方向上應(yīng)加設(shè)一根φ16的鋼筋。(6)抗剪腹筋①支座邊緣截面剪力設(shè)計(jì)值：②截面尺寸復(fù)核：0.25fcbho=0.25×11.9×300×260=232截面尺寸滿足抗剪要求。③抗剪腹筋計(jì)算：0.7f,bha=0.7×1.27×300×260不需進(jìn)行斜截面抗剪配筋計(jì)算，僅按構(gòu)造要求設(shè)置腹筋。按全梁布置箍筋，③箍筋最小配筋率復(fù)核：,滿足箍筋最小配筋率要求。8.10.2水泵梁抗裂驗(yàn)算由于水泵水泵梁的彎矩設(shè)計(jì)值和長期組合值相差不大，且前者較大，用設(shè)計(jì)對于單筋矩形截面的y0和I0按下列公式計(jì)算截面特征值：yo=(0.5+0.425aep)h,1o=(0.0833+式中：aE:彈性模量比，p:為縱向受拉鋼筋的配筋率，9連接建筑物設(shè)計(jì)泵站兩端與河岸連接時(shí)，必須設(shè)置連接建筑物，其組成部分有上、下游翼墻。連接建筑物的作用是：①擋住兩岸填土，保證河岸穩(wěn)定，免受水流沖刷；②前池岸邊的翼墻有引導(dǎo)水流平順的進(jìn)入進(jìn)水池作用；③控制站房側(cè)向繞流，防止繞流引起的滲透變形。本工程下游翼墻采用扶壁式擋土墻，它包括直墻，底板和扶壁。主要利用底9.1下游翼墻設(shè)計(jì)8工況墻前水位墻后水位完建期無水無水設(shè)計(jì)期校核期I、完建期(1)自重計(jì)算翼墻自重計(jì)算表位重力(kN)至底板中心距離(m)彎矩立板板00壁板上土重壁上土 重計(jì)(2)土壓力計(jì)算拉力區(qū)深度計(jì)算：(3)完建期翼墻穩(wěn)定校核表9-3完建期荷載匯總表垂直力(kN)水平力(kN)名稱↓—→十自重土壓力合計(jì)滑動面為翼墻底板底面與土層的接觸面?；瑒用婷娣eA=5.0×15.6=78m2,土錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)。結(jié)論：在完建期工況下，泵站滿足整體穩(wěn)定性要求。(1)荷載計(jì)算①水重計(jì)算②水壓力計(jì)算彎矩M2=837.5×3.31/3=924kN·m(+)③浮托力計(jì)算彎矩M3=0④滲透壓力計(jì)算彎矩M4=191.1kN·m(一)⑤土壓力計(jì)算設(shè)計(jì)水位時(shí)▽地下水=22.5m,則H1=1.1m,H2=3.2m,Z0=2.91m,對底板中心的力矩：(3)設(shè)計(jì)運(yùn)行期翼墻穩(wěn)定校核表9-4設(shè)計(jì)期荷載匯總表設(shè)計(jì)運(yùn)行期荷載匯總表垂直力(kN)水平力(kN)名稱↓個(gè)→十自重水重水壓力浮托力滲透壓力土壓力合計(jì)滑動面為翼墻底板底面與土層的接觸面?；瑒用婷娣eA=5.0×15.6=78m2,土抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：,查[泵站設(shè)計(jì)規(guī)范]附錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)。結(jié)論：在設(shè)計(jì)運(yùn)行期工況下，泵站滿足整體穩(wěn)定性要求。(1)荷載計(jì)算①水重計(jì)算彎矩M1=321×2=642kN·m(一)②水壓力計(jì)算彎矩M2=837.5×3.31/3=924kN·m(+)③浮托力計(jì)算④滲透壓力計(jì)算彎矩M4=191.1kN·m(一)⑤土壓力計(jì)算設(shè)計(jì)水位時(shí)V地下水=22.5m,則H1=1.1m,H2=3.2m,Z0=2.91m,對底板中心的力矩：對底板中心的力矩：(3)設(shè)計(jì)運(yùn)行期翼墻穩(wěn)定校核表9-4設(shè)計(jì)期荷載匯總表設(shè)計(jì)運(yùn)行期荷載匯總表垂直力(kN)水平力(kN)對底板中心的彎矩(kNm)名稱↓個(gè)→十自重水重水壓力浮托力滲透壓力土壓力合計(jì)滑動面為翼墻底板底面與土層的接觸面?；瑒用婷娣eA=5.0×15.6=78m2,土抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式：地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：查[泵站設(shè)計(jì)規(guī)范]附錄A,表A.0.3中等堅(jiān)實(shí)。結(jié)論：在設(shè)計(jì)運(yùn)行期工況下，泵站滿足整體穩(wěn)定性要求。9.1.3下游翼墻結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋立板的結(jié)構(gòu)計(jì)算同底板的計(jì)算方法一樣。將立板分為底板頂向上1.5B范圍內(nèi)的部分(支承形式可以視作為三邊固支一邊自由的雙向板)和大于1.5B的部分(支承形式可以視作兩端固支連續(xù)梁)。下面分別就上述分法計(jì)算底板受力情況。由于立板的總高度為4.5m,填土的拉應(yīng)力深度為2.91m,故大于1.59m的后墻部分按照構(gòu)造配筋，在1.59m范圍內(nèi)的按照雙向板進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算并配筋。因?yàn)閘y/lx=0.66,近似于0.65,將其近似于看做三邊固定，一邊自由的雙向板計(jì)算，查《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》(中國水利水電出版社)表18-1(j)三邊固定、一邊自由的板承受均布荷載的矩形板計(jì)算系數(shù)表和表18-2(1)三邊固定、一邊自由的板承受三角形分布荷載的矩形板計(jì)算系數(shù)表將各系數(shù)匯總于9-6、9-7。表9-6受均布荷載的矩形板計(jì)算系數(shù)表(三邊固定、一邊自由的板)參數(shù)m?xm?xm?ym表9-7承受三角形分布荷載的矩形板計(jì)算系數(shù)表(三邊固定、一邊自由的板)受三角形荷載的矩形板計(jì)算系數(shù)表參數(shù)m?ym(1)荷載計(jì)算①完建期：從立板高程為20.89m處到底板頂高程19.3m處，墻后土壓力荷載為由0變化到22.85kP的三角形荷載。故墻承受0～q=yaPY?9x=1.0×0.95×1.05×22.85=22.79kPa的三角形荷載。在三角形分布荷載下，板的特征彎矩如表9-8所示。表9-8特征彎矩匯總表m?ymM在各種荷載下，板的各特征彎矩如表9-9所示。表9-9特征彎矩匯總表受三角形荷載的矩形板計(jì)算系數(shù)表參數(shù)m?ymM最高運(yùn)行期與設(shè)計(jì)運(yùn)行期時(shí)一樣。表9-10各參數(shù)最大荷載及時(shí)期各參數(shù)最大荷載及時(shí)期參數(shù)m?y荷載時(shí)期設(shè)計(jì)期設(shè)計(jì)期設(shè)計(jì)期設(shè)計(jì)期設(shè)計(jì)期設(shè)計(jì)期(2)配筋計(jì)算在lx和Iy方向分別取單位寬板條，按一般受彎構(gòu)件計(jì)算鋼筋用量。雙向板跨中兩個(gè)方向均需受力鋼筋，鋼筋是縱橫交叉配置的。①ly方向配筋計(jì)算截面尺寸b=1000mm,h=400mm,取a=30mm,計(jì)算高度結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。算高度ho=h-a=353mm,C?5混凝土f。=11.9N/mm2,Ⅱ級鋼筋fy=fy=300N/mm2,結(jié)構(gòu)系數(shù)k=1.20。ξ=1-√1-2αs=1-√1-2×0.004迎土側(cè)配筋：最大彎矩出現(xiàn)在設(shè)計(jì)運(yùn)行期的支座負(fù)彎矩Mmax=13.50kN·mmm2>154mm2,查《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》附錄三表2,選用史12@200,實(shí)9.1.4前趾結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋前趾按照懸臂板進(jìn)行計(jì)算配筋，取單寬為一計(jì)算單元。(1)荷載計(jì)算①完建期：即地基反力：前趾自重：0.5×24.5=12.25kPa故底板承受：q=y?φY?9x=1.0×0.95×1.05×(61.6②設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：即地基反力：前趾自重：0.5×24.5=12.25kPa由以上計(jì)算可知，前趾的最危險(xiǎn)時(shí)期是設(shè)計(jì)工況時(shí)期。(2)配筋計(jì)算前趾底部固定端受拉，截面尺寸b=1000mm,h=500mm,取a=35mm,計(jì)算高度ho=h-a=465mm,C?s混凝土fe=11.9構(gòu)系數(shù)k=1.20。揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)底板計(jì)算同泵房底板，因?yàn)榈装鍍魧?2=3.6m,扶壁凈距11=3.6m,兩者之比1?/1=3.6/3.6=1<1.5,則按三邊固支，一邊自由的雙向板計(jì)算。取單寬為一計(jì)算單元。(1)荷載計(jì)算①完建期：即地基反力：底板自重：0.5×24.5=12.25kPa故底板承受；q=y?φY?9x=1.0×0.95×1.05×(99.34-12.2②設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：即地基反力：前趾自重：0.5×24.5=12.25kPa滲透壓力：設(shè)計(jì)荷載值：q=yoPY?9x=1.0×1.0×1.05×(88.47-93.8-4.9-③最高運(yùn)行工況：q=y?φy?9x=1.0×1.0×1.05×(88.47-93.8-4.(2)配筋計(jì)算受均布荷載的底板特征彎矩匯總表參數(shù)m?ymM①1x方向配筋計(jì)算截面尺寸b=1000mm,h=500mm,],計(jì)算高度ho=h-a=470mm,C?s混凝土fe=11.9①ly方向配筋計(jì)算最大彎矩出現(xiàn)在完建期的支座負(fù)彎矩Mmax=12.24kN·m,截面尺寸b=1000mm,h=500mm,,計(jì)算高度ho=h-a=453mm,