石安河第三泵站初步設(shè)計(jì)

1、中文摘要摘 要：石安河第三泵站位于東?？h房山鎮(zhèn)石安河?xùn)|岸，與房山站，石梁河站及相關(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8m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程8.6m，最大揚(yáng)程9.5m。選用900HLB-10型混流泵（葉片安放角度，轉(zhuǎn)速r/min），配YSL5005-10型280kW電動(dòng)機(jī)4臺(tái)套。站房采用濕室墩墻結(jié)構(gòu)，主要建筑物包括泵房、隔墩、進(jìn)水池、出水池、后墻，主廠房，副廠房等。該泵站的興建，將對(duì)抗旱灌溉及防洪排澇發(fā)揮重要作用。本論文為石安河第三泵站初步設(shè)計(jì)，報(bào)告內(nèi)容包括水泵的選型，輔助設(shè)備選擇，主要建筑物設(shè)計(jì)，穩(wěn)定計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算等。關(guān)鍵詞：灌溉，排澇，流量，揚(yáng)程，穩(wěn)定計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算英文

2、摘要AbstractABSTRACT：Key Words: irrigation drainage flow head structure type selection stability analysis stress analysis目 錄1.綜合說明11.1 興建緣由11.2 設(shè)計(jì)流量與水位資料11.3 建筑物等級(jí)11.4 工程地質(zhì)資料12.設(shè)計(jì)參數(shù)確定22.1 設(shè)計(jì)流量的確定22.2 水位分析與特征揚(yáng)程的確定23.水泵的選型與配套23.1 水泵選型資料23.2水泵選型方案3 第一組方案3 第二組方案44.樞紐布置及泵站結(jié)構(gòu)形式44.1 泵站樞紐布置45. 主要建筑物設(shè)計(jì)65.1 前池設(shè)

3、計(jì)65.2 前池?cái)U(kuò)散角65.3 第一組方案6 前池池長(zhǎng)6 池底縱向坡度65.4 第二組方案6 前池池長(zhǎng)6 池底縱向坡度65.5前池構(gòu)造75.6進(jìn)水池設(shè)計(jì)7 第一組方案7 進(jìn)水池的寬度7 懸空高度的確定7 后壁距的確定8 進(jìn)水池長(zhǎng)度L8 站房平面設(shè)計(jì)95.6.8 泵房主要高程的確定9水泵吸水喇叭管管口高程9底板高程9電機(jī)層樓板高程9機(jī)房屋面大梁下緣高95.7出水設(shè)計(jì)10 出水管出口直徑10 池底至管口下緣距離105.7.3 出水池墻頂高程和池底高程10 出水池寬度10 出水池長(zhǎng)度11 干渠護(hù)長(zhǎng)度11 出水池與干渠的漸變段115.8 第二組方案11進(jìn)水池的寬度11 懸空高度的確定12 后壁距的確定

4、12 進(jìn)水池長(zhǎng)度L13 站房平面設(shè)計(jì)135.8.6 泵房主要高程的確定13 水泵吸水喇叭管管口高程13 底板高程13 電機(jī)層樓板高程135.8.6.4 機(jī)房屋面大梁下緣高145.9 出水設(shè)計(jì)14 出水管出口直徑14 池底至管口下緣距離14 出水池墻頂高程和池底高程14 出水池寬度155.9.5 出水池長(zhǎng)度15 干渠護(hù)長(zhǎng)度15 出水池與干渠的漸變段155.10 附屬設(shè)備選擇和布置15 配電設(shè)備布置15 供、排水系統(tǒng)布置16 起重設(shè)備165.10.4 攔污清污設(shè)備166.水泵的工況點(diǎn)校核166.1管路布置166.2第一組方案17局部阻力系數(shù)計(jì)算17沿程阻力系數(shù)計(jì)算17設(shè)計(jì)運(yùn)行情況17最高運(yùn)行情況1

5、86.3第二組方案18局部阻力系數(shù)計(jì)算18沿程阻力系數(shù)計(jì)算18設(shè)計(jì)運(yùn)行情況19最高運(yùn)行情況197.泵房穩(wěn)定計(jì)算207.1防滲計(jì)算20防滲長(zhǎng)度校核20第一組方案20第二組方案227.4滲透坡降校核24第一組方案24第二組方案30 第一組方案36第二組方案38運(yùn)行期穩(wěn)定校核418.泵房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配筋計(jì)算518.1底板結(jié)構(gòu)計(jì)算52裂縫校核648.4泵房后墻結(jié)構(gòu)計(jì)算68配筋計(jì)算708.5電機(jī)梁結(jié)構(gòu)計(jì)算72電機(jī)梁內(nèi)力計(jì)算72電機(jī)梁配筋計(jì)算73裂縫寬度驗(yàn)算758.6水泵梁結(jié)構(gòu)計(jì)算75水泵梁的內(nèi)力計(jì)算759.連接建筑物設(shè)計(jì)829.1下游翼墻設(shè)計(jì)82 截面的選擇84 穩(wěn)定校核88 下游翼墻結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋89

6、前趾結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋92 地板結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋94 扶壁結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋969.2 上游翼墻98參考文獻(xiàn)1161.綜合說明經(jīng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，確定石安河第三泵站的設(shè)計(jì)流量為8m3/s。泵站上、下游水位組合資料見表1.1。 表1.1 工程水位情況工況下游水位（m）上游水位（m）最低揚(yáng)程9.517.5設(shè)計(jì)揚(yáng)程9.418.0最高揚(yáng)程9.018.5防 洪9.718.7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)粘土，中部夾有中，輕粉質(zhì)壤土，層厚不一，并夾有砂礓，鐵錳結(jié)核。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=14擊，天然容重1.98g/cm3，C=0.45，F(xiàn)=，天然孔隙比0.76地基允許承載力為P=150kpa。2.

7、設(shè)計(jì)參數(shù)確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程：H設(shè)=H設(shè)上 H設(shè)下=18.0-9.4=8.6m；最大揚(yáng)程：H高=H最高上H最低下=18.59.0=9.5m；最低揚(yáng)程：H低=H最低上H最高下=17.59.5=8.0m。3.水泵的選型與配套第一組方案m3/s第二組方案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)水工程。因此，站址宜選在灌區(qū)的高處。根據(jù)地形布置、擬建泵站站址及水源水流方向等，各方案樞紐如圖4.1、4.2 所示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)備及部分管路，為機(jī)組的安裝，維修運(yùn)行提供良好的工作環(huán)境。泵房設(shè)計(jì)原則：5.主要建筑物設(shè)計(jì)一般泵站進(jìn)水池

8、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：前池?cái)U(kuò)散角是影響前池進(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。本工程取。前池池長(zhǎng)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21.58m做成平直段，高程和引渠底一致，后5.2m做成傾斜段，邊坡系數(shù)：前池池

9、長(zhǎng)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14.37m做成平直段，高程和引渠底一致，后7.65m做成傾斜段，邊坡系數(shù)： 在泵站防滲排水設(shè)計(jì)時(shí)，常在前池的下面布置排水系統(tǒng)，即在前池底下鋪設(shè)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，在通過排水孔排至下游。這樣，作用在前池底面的滲壓水頭幾乎為零。前池底板為混凝土結(jié)構(gòu)，厚20cm。反濾層共設(shè)三層，第一層為碎石，厚20cm，第二層為瓜子石，厚10cm，底三層為中砂，厚10cm

10、。排水孔的孔徑為5cm，孔間距1m，按梅花形布置。第一組方案進(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=750m，以此來確定進(jìn)水池各部分尺寸。進(jìn)水池的寬度懸空高度的確定后壁距的確定設(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O圓心在后側(cè)

11、作一半圓。在1-1 直線上找出一點(diǎn)O1，以O(shè)1 為圓心，R為半徑做圓弧，使該圓弧的一端與以O(shè)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：5.6.5 進(jìn)水池長(zhǎng)度L站房平面設(shè)計(jì)（1）站房寬度確定（2）泵房主要高程的確定水泵吸水喇叭管管口高程 h2為葉輪中心和喇叭管口的高程差，為1.22m。底板高程 h1為水泵懸空高度，為0.6m。電機(jī)層樓板高程機(jī)房屋面大梁下緣高出水管出口直徑池底至管口下緣距離出水池墻頂高程和池底高程出水池寬度出水池長(zhǎng)度式中： 最大淹深，為=3.95m；干渠護(hù)長(zhǎng)度出水池與干渠的漸變段進(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

12、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。進(jìn)水池的寬度懸空高度的確定后壁距的確定設(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O 為圓心在后側(cè)作一半圓。在1-1 直線上找出一點(diǎn)O1，以O(shè)1 為圓心，R 為半徑做圓弧，使該圓弧的一端與以O(shè)為圓心所作的半圓弧相切，另一端與進(jìn)

13、水池中心線相切。由幾何關(guān)系可以看出：進(jìn)水池長(zhǎng)度L站房平面設(shè)計(jì)（1）站房寬度確定（2）泵房主要高程的確定水泵吸水喇叭管管口高程 h2為葉輪中心和喇叭管口的高程差，為1.55m。底板高程 h1為水泵懸空高度，為0.9m。電機(jī)層樓板高程機(jī)房屋面大梁下緣高出水管出口直徑池底至管口下緣距離出水池墻頂高程和池底高程出水池寬度出水池長(zhǎng)度干渠護(hù)長(zhǎng)度出水池與干渠的漸變段5.10.1配電設(shè)備布置供、排水系統(tǒng)布置起重設(shè)備攔污清污設(shè)備6.水泵的工況點(diǎn)校核局部阻力系數(shù)計(jì)算表6.1 局部阻力系數(shù)計(jì)算沿程阻力系數(shù)計(jì)算表6.2 沿程阻力系數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)運(yùn)行情況相關(guān)數(shù)據(jù)見下表6.3。表6.3 設(shè)計(jì)情況數(shù)據(jù)表最高運(yùn)行情況相關(guān)數(shù)據(jù)見下

14、表6.4。表6.4 最高運(yùn)行情況數(shù)據(jù)表局部阻力系數(shù)計(jì)算相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表6.5。表6.5 局部阻力系數(shù)計(jì)算表表6.6 沿程阻力系數(shù)計(jì)算表6.7 設(shè)計(jì)情況數(shù)據(jù)表表6.8 最高運(yùn)行情況數(shù)據(jù)表7.泵房穩(wěn)定計(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(zhǎng)度。防滲計(jì)算取最大水位差情況，水位差組合為上游18.5 m，下游9.0m。防滲長(zhǎng)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

15、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=18.59.0=9.5m。地下輪廓線如圖7.1和圖7.2所示。第一組方案圖7.1 地下輪廓線L= L12+L23+L34+L45+L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.7+0.3+0.3+21.4+0.5+0.4+0.4×+13.11+0.4×+0.4+2.2+12.0+3.96+0.5+0.5×+9.0

16、+0.5×+0.5+0.5+20=88.32m計(jì)算12、13 兩點(diǎn)間的滲壓水頭： H12=m H13=m則 則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為：，。平均滲壓水頭為3.42m。所以墻后地下水位。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。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35，L=CH=(3 5 )×3.42=10.26 17.10m，LL，故滿足防滲長(zhǎng)度要求。L= L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L141

17、5+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.5+0.4+0.4×+13.11+0.4×+0.4+2.2+12+3.96+0.5+0.5×+9.0+0.5+0.5+0.5+20=65.62m計(jì)算12、13 兩點(diǎn)間的滲壓水頭： H12=m H13=m則 則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為:，。平均滲壓水頭為4.60m。所以墻后地下水位。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。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

18、系數(shù)C為35，L=CH=(3 5 )×4.6=13.8 23m，LL，故滿足防滲長(zhǎng)度要求。第二組方案圖7.2 地下輪廓線L= L12+L23+L34+L45+L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.7+0.3+0.3+16.1+0.5+0.4+0.4×+11.4+0.4×+0.4+2.3+11.85+5.35+0.5+0.5×+8.0+0.5×+0.5+0.5+20=81.65m計(jì)算12、13 兩點(diǎn)間的滲壓水頭： H

19、12=m H13=m則 則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為:，。平均滲壓水頭為3.75m。所以墻后地下水位。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。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35，L=CH=(3 5 )×3.75=11.25 18.75m，LL，故滿足防滲長(zhǎng)度要求。L= L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0

20、.5+0.4+0.4×+11.4+0.4×+0.4+2.3+11.85+5.35+0.5+0.5×+8.0+0.5+0.5+0.5+20=64.25m計(jì)算12、13 兩點(diǎn)間的滲壓水頭： H12=m H13=m則 則12點(diǎn)，13點(diǎn)的滲壓水頭分別為:，。平均滲壓水頭為4.79m。所以墻后地下水位。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。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35，L=CH=(3 5 )×4.79=14.3

21、7 29.95m，LL，故滿足防滲長(zhǎng)度要求。第一組方案（1） 圖地下輪廓線簡(jiǎn)化（2） 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)典型段所示。其中、段為進(jìn)、出口段；、為內(nèi)部鉛直段；、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：進(jìn)、出口段：=1.5 + 0.441為修正后的進(jìn)、出口水頭損失值，m； h0未修正的進(jìn)、出口水頭損失值，m；其中當(dāng)計(jì)算結(jié)果 1.0時(shí)，采用 ' = 1.0，修正后水頭損失的減少值h=（1-）×Hi將進(jìn)、出口出水頭損失修正匯總于。（4）進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正對(duì)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

22、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。當(dāng) h x h時(shí)，按h x =h x+h 修正，式中hx為水平段修正前的水頭損失值；h x 為水平段修正后的水頭損失值；當(dāng)h xh時(shí)，分別按下列方法修正。、當(dāng) h x + h y h時(shí)，h x = 2h x , h y = h y + h h x，h y為內(nèi)部鉛直段修正前的水頭損失，h y為修正后的水頭損失值。、當(dāng)h x + h yh時(shí)，h x=2h x，h y= 2h y，h水平= h水平+h（h x +h y）。h水平為中間水平段修正前的水頭損失，h水平為中間水平段

23、修正后的水頭損失。根據(jù)以上方法，對(duì)水頭損失進(jìn)行修正，將修正后結(jié)果匯總于。表7.3 修正結(jié)果匯總表（5）滲流坡降校核 出口段滲透坡降J1=J1=0.60.7，滿足要求。 各水平段滲透坡降J2=，將水平段滲流坡降匯總于，并進(jìn)行校核。表7.4 水平段滲流坡降匯總表圖地下輪廓線簡(jiǎn)化（2）（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)典型段所示。其中、段為進(jìn)、出口段；、為內(nèi)部鉛直段；、為水平段。（5）進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正齒墻處水頭損失修正表（6）滲流坡降校核 出口段滲透坡降J1=J1=0.60.7，滿足要求。 各水平段滲透坡降J2=，將水平段滲流坡降匯總于，并進(jìn)行校核。表7.8 水平段滲流

24、坡降匯總表第二組方案地下輪廓線簡(jiǎn)化圖地下輪廓線簡(jiǎn)化（2）（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)典型段所示。其中、段為進(jìn)、出口段；、為內(nèi)部鉛直段；、為水平段（5）進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正齒墻處水頭損失修正表（6）滲流坡降校核 出口段滲透坡降J1=J1=0.60.7，滿足要求。 各水平段滲透坡降J2=，將水平段滲流坡降匯總于水平段滲流坡降匯總表圖（2）（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)典型段所示。其中、段為進(jìn)、出口段；、為內(nèi)部鉛直段；、為水平段。（5）進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正齒墻處水頭損失修正表（6）滲流坡降校核 出口段滲透坡降J1=J1=0.60.7，滿足

25、要求。 各水平段滲透坡降J2=，將水平段滲流坡降匯總于，并進(jìn)行校核。表7.16 水平段滲流坡降匯總表穩(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所示。 泵房穩(wěn)定計(jì)算水位組合表部位自重（kN）彎矩(kN·m)底板754.550閘墩799.15151.52水泵24.5356.17水泵梁16.5437.87電機(jī)22.0750.54電機(jī)梁33.0875.75過墻梁38.59108.82單梁起重機(jī)22.3726.

26、62電機(jī)層樓板69.9655.76電機(jī)梁蓋板21.7449.79泵房后墻體253.671319.09泵房墻體403.64480.33工作橋30.44131.19工作橋欄桿3.6419.08型后壁56.98220.5窗戶1.872.23屋面150.27178.82機(jī)房?jī)?nèi)牛腿和排架113.09134.58機(jī)房外掛牛腿5.3918.87攔污柵9.844.30底板下土重335.240合計(jì)3166.612517.317.5.2 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，=2.006g/cm3=19.4kN/m3，=21°,C=20kPa。填土上不設(shè)其他建筑物，因此均布荷載可忽略不

27、計(jì)。根據(jù)朗肯土壓力理論，則主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為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(dòng)土壓力公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程如下：（1） 計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：（2） 拉力區(qū)深度計(jì)算：（3） 對(duì)底板中心的力矩： =kNm（）完建期穩(wěn)定校核完建期泵房荷載匯總表（1）抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：，滑動(dòng)面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以下土層接觸面，f=0.4。=Kc=1.25（2）地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：=2.5,查泵站設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A,表中等堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5，取=2.5。

28、結(jié)論：在完建期工況下，泵站滿足整體穩(wěn)定性要求。第二組方案豎向荷載計(jì)算部位自重（kN）彎矩(kN·m)底板612.810閘墩803.6152.36水泵24.5354.57水泵梁16.5436.8電機(jī)24.955.4電機(jī)梁33.0873.59過墻梁33.08109.81單梁起重機(jī)22.3715.43電機(jī)層樓板69.729.49電機(jī)梁蓋板15.3534.01泵房后墻體319.971519.86泵房墻體515,73768.43工作橋17.6575.37工作橋欄桿4.1720.12型后壁117.6430.42窗戶1.812.7屋面154.53230.25機(jī)房?jī)?nèi)牛腿和排架29.6544.19機(jī)房

29、外掛牛腿6.9234.61攔污柵9.844.30底板下土重358.660合計(jì)3192.473143.29完建期穩(wěn)定校核1、土壓力計(jì)算墻后填土為黃色壤土或粘土夾砂姜，=2.006g/cm3=19.4kN/m3，=21°,C=20kPa。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，則主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為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(dòng)土壓力公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程如下：（4） 計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：（5） 拉力區(qū)深度計(jì)算：（6） 對(duì)底板中心的力矩： =k

30、Nm（）2、完建期穩(wěn)定校核完建期泵房荷載匯總表（1）抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：，滑動(dòng)面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以下土層接觸面，f=0.4。=Kc=1.25（2）地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：=2.5,查泵站設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A,表中等堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5，取=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運(yùn)行期穩(wěn)定校核(方案2)荷載計(jì)算（1）泵室內(nèi)水重設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：W2=(9.3-6.55)×9.4×3.75×9.8=950.96kN ()對(duì)底板中心的力矩

31、：M2=950.96×0.3=285.29kN·m (-)最高運(yùn)行工況：W2=(9.0-6.55)×9.4×3.75×9.8=847.22kN ()對(duì)底板中心的力矩：M2=847.22×0.3=254.16kN·m (-)（2）水平水壓力設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：水平水壓力P1=299.74kN（）對(duì)底板中心的力矩：M3= kN·m (+)最高運(yùn)行工況：水平水壓力P1=253.96kN（）對(duì)底板中心的力矩：M3= kN·m (+)（3）浮托力 設(shè)計(jì)運(yùn)行工況： 泵房底板所承受的浮托力為： W3=kN（） 對(duì)底板中心的力

32、矩： M4=0最高運(yùn)行工況 泵房底板所承受的浮托力為： W3=kN（） 對(duì)底板中心的力矩： M4=0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所以，計(jì)算深度。泵房地下輪廓及典型段（單位：mm）進(jìn)行各段阻力系數(shù)及水頭值計(jì)算。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)典型段所示。其中、段為進(jìn)、出口段；、為內(nèi)部鉛直段；、為水平段。（5）進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正各角隅點(diǎn)滲壓水頭由上表可以畫出泵房底板滲透壓力分布圖，如下所示。 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： =496.95kN（）對(duì)底板中心的彎矩：2、土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算簡(jiǎn)

33、圖如下。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。 土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：（2）地下水 =12.73 m， 則H1 = 1.27m，H2 =7.18 m （3）拉力區(qū)深度計(jì)算： （4） （5）對(duì)底板中心的力矩： =kNm（）（6）水壓力計(jì)算：P2=1098.84kN（）對(duì)底板中心的力矩：M3= kN·m ()運(yùn)行期穩(wěn)定校核:運(yùn)行期泵房荷載匯總表（1）抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：，滑動(dòng)面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以下土層接觸面，f=0.4。=Kc=1.25（2）地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：=2.5,查泵站設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A,表中等堅(jiān)實(shí)，由于是中

34、型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5，取=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。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所以，計(jì)算深度。泵房地下輪廓及典型段（單位：mm）進(jìn)行各段阻力系數(shù)及水頭值計(jì)算。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)典型段所示。其中、段為進(jìn)、出口段；、為內(nèi)部鉛直段；、為水平段。（5）進(jìn)、出口段齒墻處水頭損失修正各角隅點(diǎn)滲壓水頭由上表可以畫出泵房底板滲透壓力分布圖，如下所示。 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： =496.95kN（）對(duì)底板中心的彎矩：2、土

35、壓力計(jì)算土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖如下。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。 土壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：（2）地下水 = 12.75 m， 則H1 = 1.25m，H2 =7.2m （3）拉力區(qū)深度計(jì)算： （4） （5）對(duì)底板中心的力矩： =kNm（）（6）水壓力計(jì)算：P2=1106.1kN（）對(duì)底板中心的力矩：M3= kN·m ()校核期穩(wěn)定校核校核期泵房荷載匯總表（1）抗滑穩(wěn)定校核采用抗剪斷公式：，滑動(dòng)面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以下土層接觸面，f=0.4。=Kc=1.25（2）地基應(yīng)力驗(yàn)算：基礎(chǔ)底面不均勻系數(shù)：=2.5,查泵站設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A,表中等

36、堅(jiān)實(shí)，由于是中型泵站系數(shù)適當(dāng)加大0.5，取=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)算底板結(jié)構(gòu)計(jì)算主要有倒置梁法、彈性地基梁法和雙向板法，本工程擬采用倒置梁法和雙向板法組合。按彈性理論計(jì)算薄板受荷載后的內(nèi)力時(shí)，是各級(jí)彈性薄板小撓度。8.1.1底板受力分析根據(jù)泵房的布置形式，可以將每一個(gè)進(jìn)水池的底板分成兩部分，從后墻前沿向前算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）和大于1.5B的部分（支承形式可以視作兩端固支梁）。下面分別就上述分法計(jì)算底板受力情況。8 雙向板計(jì)算參照水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（中

37、國(guó)水利水電出版社，周氐、章定國(guó)、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(jiǎn)圖如圖8-1、8-2圖8-1 均荷載作用下計(jì)算示意圖圖82 三角形荷載作用下計(jì)算示意圖可以按照下式計(jì)算單位板寬彎矩：M = (表中系數(shù))× ql2式中：q：均布荷載的集度；L：板板的計(jì)算跨度，參見表中的說明，mE、：材料的彈性模量和泊松比。根據(jù)板的長(zhǎng)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(cè)（中國(guó)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(l)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。 承受均布荷載的

38、矩形板計(jì)算系數(shù)表（三邊固定、一邊自由的板）注： =1/6 ，計(jì)算跨度l 取自由邊長(zhǎng)度。 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）（1）完建期：在1.5B處的地基應(yīng)力為(74.94 58.4)×(115.63) /11+58.4= 66.5 kPa。將地基應(yīng)力看做66.5kPa 的均布荷載和08.44kPa 的三角形荷載。底板自重：1×24.5= 24.5kPa，故底板承受q =1.0×0.95×1.05×(66.5 24.5) = 42kPa的均布荷載和0q = =1.0×0.95×1.05×

39、8.44=8.41kPa的三角形荷載。 特征彎矩匯總表（2）設(shè)計(jì)運(yùn)行工況：在1.5B處的地基應(yīng)力為(74.4 64.7)×(115.63) /11+64.7=69.43 kPa。將地基應(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。底板自重：1×24.5 = 24.5 kPa，水重：2.1×9.8 = 20.58 kPa，浮托力：1×9.8 = 9.8 kPa，滲透壓力： 故底板承受的均布荷載和三角形荷載分別為：故底板承受q =1.0×1.0×1.05×(69.4324.520

40、.589.8+25.9) = 63.05 kPa的均布荷載和0q = =1.0×1.0×1.05×4.97 =5.22kPa的三角形荷載。表8-4 特征彎矩匯總表（3）最高運(yùn)行工況：在1.5B處的地基應(yīng)力為(74.4 64.7)×(115.63) /11+64.7=69.43 kPa。將地基應(yīng)力看做69.43kPa 的均布荷載和04.97kPa 的三角形荷載。底板自重：1×24.5 = 24.5 kPa，水重：2.1×9.8 = 20.58 kPa，浮托力：1×9.8 = 9.8 kPa，滲透壓力： 故底板承受的均布荷載和三

41、角形荷載分別為：故底板承受q =1.0×1.0×1.05×(69.4324.520.589.8+22.53) = 59.5 kPa的均布荷載和0q = =1.0×1.0×1.05×4.97 =5.22kPa的三角形荷載。 特征彎矩匯總表（4）檢修期計(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水重：W2 =(21.4-19.3)×1.3×3.75×4×9.8+(21.4-19.3)×9.1×3.75

42、15;3×9.8=2508.2kN ()對(duì)底板前趾的力矩M2 =401.31×（-4.85）+ 2106.9×0.55= 787.56kN·m則地基反力：底板L = 1.5B處地基反力。將地基應(yīng)力看做77.75kPa 的均布荷載和0（140.82-129.24=11.58）kPa 的三角形荷載。底板自重：1×24.5 = 24.5 kPa，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：故底板承受q =1.0×0.85×1.05×(129.2424.59.8+25

43、.92) = 125.36 kPa的均布荷載和0q = =1.0×0.85×1.05×11.58 =10.35kPa的三角形荷載。 特征彎矩匯總表通過比較各工況各參數(shù)處的彎矩，得知檢修期是最危險(xiǎn)的工況，故底板的配筋按照檢修期的彎矩配筋。8.2 兩端固支倒置梁荷載計(jì)算在>1.5B 的底板按照倒置梁法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。此方法以垂直水流方向截取的單寬板條作為計(jì)算對(duì)象，假定地基反力在順?biāo)鞣较蛑本€分布，地基反力在垂直水流方向均勻分布，相鄰閘墩間無任何相對(duì)位移。將截取的板條視作為支撐在閘墩的倒置梁，把閘墩作為底板的支座，按連續(xù)梁的原理計(jì)算內(nèi)力并配置鋼筋。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)生的彎矩。地基反力假定在順?biāo)鞣较驗(yàn)橹本€分布，垂直水流方向?yàn)榫鶆蚍植?。倒置梁上的均布荷載：q = q浮 + q滲 + P q自 q水按上述方法，本設(shè)計(jì)共6孔，按5 跨連