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7。5 主要結(jié)構(gòu)計算7。5 1,承受水壓力的下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件.如鋼筋混凝土閘墩。胸墻及擋水墻等.除應(yīng)進行結(jié)構(gòu)強度設(shè)計外.還應(yīng)滿足抗裂或限裂要求,7、5、2。泵房底板 進出水流道、機墩 排架 吊車梁等主要結(jié)構(gòu) 嚴(yán)格地說均屬于空間結(jié)構(gòu)，本應(yīng)按三維結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,但是這樣做計算工作量很大.同時只要滿足了工程實際要求的精度 過于精確的計算亦無必要.因此 對上述各主要結(jié)構(gòu).均可根據(jù)工程實際情況、簡化為按二維結(jié)構(gòu)進行計算 只是在有必要且條件許可時，才按三維結(jié)構(gòu)進行計算、7，5 4,泵房底板是整個泵房結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ) 它承受上部結(jié)構(gòu)重量和作用荷載并均勻地傳給地基 依靠它與地基接觸面的摩擦力抵抗水平滑動。并兼有防滲，防沖的作用 因此、泵房底板在整個泵房結(jié)構(gòu)中占有十分重要的地位.泵房底板一般均采用平底板形式,其支承形式因與其連接的結(jié)構(gòu)不同而異.例如大型立式水泵塊基型泵房底板,在進水流道進口段，與流道的邊墻、隔墩相連接，在進水流道末端.三面支承在較厚實的混凝土塊體上，在集水廊道及其后的空箱部分.一般為縱。橫向墩墻所支承.這樣的、結(jié)構(gòu)一地基、體系 嚴(yán)格地說應(yīng)按三維結(jié)構(gòu)分析其應(yīng)力分布狀況.但計算極為繁冗、在工程實踐中。一般可簡化成二維結(jié)構(gòu)。選用近似的計算分析方法，例如，進水流道的進口段。一般可沿垂直水流方向截取單位寬度的梁或框架、按倒置梁、彈性地基梁或彈性地基上的框架計算 進水流道末端。一般可按三邊固定,一邊簡支的矩形板計算.集水廊道及其后的空箱部分、一般可按四邊固定的雙向板計算?，F(xiàn)將我國幾個已建泵站的泵房底板計算方法列于表8、供參考，應(yīng)當(dāng)指出,倒置梁法未考慮墩墻結(jié)點寬度和邊荷載的影響。加之地基反力按均勻分布，又與實際情況不符。因此該法計算成果比較粗略，但因該法計算簡捷.使用方便，對于中小型泵站工程仍不失為一種簡化計算方法 彈性地基梁法是一種廣泛用于大中型泵站工程設(shè)計的比較精確的計算方法，當(dāng)按彈性地基梁法計算時 應(yīng)考慮地基土質(zhì)，特別是地基可壓縮層厚度的影響。彈性地基梁法通常采用的有兩種假定。一種是文克爾假定。假定地基單位面積所受的壓力與該單位面積的地基沉降成正比、其比例系數(shù)稱為基床系數(shù)?；蚍Q為墊層系數(shù)。顯然按此假定基底壓力值未考慮基礎(chǔ)范圍以外地基變形的影響。另一種是假定地基為半無限深理想彈性體,認(rèn)為土體應(yīng)力和變形為線性關(guān)系 可利用彈性理論中半無限深理想彈性體的沉降公式,如弗拉芒公式.計算地基的沉降，再根據(jù)基礎(chǔ)撓度和地基變形協(xié)調(diào)。致的原則求解地基反力。并計及基礎(chǔ)范圍以外邊荷載作用的影響 上述兩種假定是兩種極限情況,前者適用于巖基或可壓縮土層厚度很薄的土基。后者適用于可壓縮土層厚度無限深的情況.在此情況下、宜按有限深彈性地基的假定進行計算、至于,有限深 的界限值、目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水閘設(shè)計規(guī)范。SL.265的規(guī)定,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)可壓縮土層厚度與彈性地基梁長度之半的比值為0。25 2。0時 可按有限深彈性地基梁法計算，當(dāng)上述比值小于0 25時，可按基床系數(shù)法，文克爾假定、計算，當(dāng)上述比值大于2、0時，可按半無限深彈性地基梁法計算.泵房底板的長度和寬度一般都比較大。而且兩者又比較接近、按板梁判別公式判定。應(yīng)屬彈性地基上的雙向矩形板.對此可按交叉梁系的彈性地基梁法計算 這種計算方法,從試荷載法概念出發(fā),利用縱橫交叉梁共軛點上相對變位一致的條件進行荷載分配.分別按縱橫向彈性地基梁計算彈性地基板的雙向應(yīng)力，但計算繁冗,在泵房設(shè)計中，通常仍是沿泵房進出水方向截取單位寬度的彈性地基梁.只計算其單向應(yīng)力,本標(biāo)準(zhǔn)所述的反力直線分布法，又稱為荷載組合法或截面法，這種計算方法雖然假定地基反力在垂直水流方向均勻分布，但不把墩墻當(dāng)作底板的支座、而認(rèn)為墩墻是作用在底板上的荷載。按截面法計算其內(nèi)力 7、5。5 邊荷載是作用于泵房底板兩側(cè)地基上的荷載 包括與計算塊相鄰的底板傳到地基上的荷載、均可稱為邊荷載.當(dāng)采用有限深或半無限深彈性地基梁法計算時 應(yīng)考慮邊荷載對地基變形的影響，根據(jù)試驗研究和工程實踐可知、邊荷載對計算泵房底板內(nèi)力影響.主要與地基土質(zhì)，邊荷載大小及邊荷載施加程序等因素有關(guān) 如何準(zhǔn)確確定邊荷載的影響、是一個十分復(fù)雜的問題，因此。在泵房設(shè)計中 對邊荷載的影響只能作一些原則性的考慮,鑒于目前所采用的計算方法本身還不夠完善和取用的計算參數(shù)不夠準(zhǔn)確，對邊荷載影響百分?jǐn)?shù)做很具體的規(guī)定是沒有必要的 因此.本標(biāo)準(zhǔn)只做概略性的規(guī)定,執(zhí)行時可結(jié)合工程實際情況稍做選擇.這個概略性的規(guī)定.即當(dāng)邊荷載使泵房底板彎矩增加時 無論是黏性土地基或砂性土地基、均宜計及邊荷載的100 當(dāng)邊荷載使泵房底板彎矩減少時，在黏性土地基上可不計邊荷載的作用。在砂性土地基上可只計邊荷載的50.顯然這都是從偏安全角度考慮的,7 5 6,肘形進水流道和直管式 虹吸式出水流道是目前泵房設(shè)計中采用最為普遍的進出水流道形式.其應(yīng)力計算方法主要取決于結(jié)構(gòu)布置。斷面形狀和作用荷載等情況。按單孔或多孔框架結(jié)構(gòu)進行計算 鐘形進水流道進口段雖然比較寬，但其高度較肘形流道矮得多,結(jié)構(gòu)布置和斷面形狀與肘形進水流道的進口段相比 有一定的相似性、屈膝式或貓背式出水流道主要是為了滿足出口淹沒的需要。將出口高程壓低 呈 低駝峰。狀.其結(jié)構(gòu)布置和斷面形狀與虹吸式出水流道相比,也有一定的相似性 因此鐘形進水流道進口段和屈膝式，貓背式出水流道的應(yīng)力，也可按單孔或多孔框架結(jié)構(gòu)進行計算 虹吸式出水流道的結(jié)構(gòu)布置 按其外部連接方式可分為管墩整體連接和管墩分離兩種形式、前者將流道管壁與墩墻澆筑成一整體結(jié)構(gòu)、后者視流道管壁與墩墻是各自獨立的。如果流道寬度較大.中間可增設(shè)隔墩,管墩整體連接的出水流道實屬空間結(jié)構(gòu)體系,為簡化計算 可將流道截取為彼此獨立的單孔或多孔閉合框架結(jié)構(gòu)。但因作用荷載是隨作用部位的不同而變化的、如內(nèi)水壓力在不同部位或在同一部位、不同運用情況下的數(shù)值都是不同的、因此.進行應(yīng)力計算時.要分段截取流道的典型橫斷面、管墩整體連接的出水流道管壁較厚 尤其是在水泵彎管出口處 進行應(yīng)力計算時,應(yīng)考慮其厚度的影響.例如某泵房設(shè)計時?？紤]了管壁厚度的影響 獲得了較為合理的計算成果 減少了鋼筋用量.管墩整體連接的出水流道，一般只需進行流道橫斷面的靜力計算及抗裂核算。管墩分離的出水流道.除需進行流道橫斷面的靜力計算及抗裂核算外 還需進行流道縱斷面的靜力計算.當(dāng)虹吸式出水流道為管墩分離形式時，其上升段受有較大的縱向力。除應(yīng)計算橫向應(yīng)力外，還應(yīng)計算縱向應(yīng)力,例如某泵站的虹吸式出水流道、類似一根傾斜放置的空腹梁,其上端與墩墻連接 下端支承在梁上，上升高度和長度均較大,承受的縱向力也較大。設(shè)計時對結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力進行了計算、計算結(jié)果表明?？v向應(yīng)力是一項不可忽視的內(nèi)力、7.5、7,雙向進出水流道形式是一種雙進雙出的雙層流道結(jié)構(gòu) 呈X狀，亦稱為，X型，流道結(jié)構(gòu)，其下層為雙向肘形進水流道.上層為雙向直管式出水流道,因此、雙向進出水流道可分別按肘形進水流道和直管式出水流道進行應(yīng)力計算 如果上下層之間的隔板厚度不大,則按雙層框架結(jié)構(gòu)計算也是可以的 7,5。8，混凝土蝸殼式出水流道目前在國內(nèi)還不多見 這是一種和水電站廠房混凝土蝸殼形狀極為相似的很復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu) 其實際應(yīng)力狀況很難用簡單的計算方法求解,因此.應(yīng)對這種結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)暮喕娇蛇M行計算.例如 某泵房采用混凝土蝸殼式出水流道形式，蝸殼斷面為梯形、系由蝸殼頂板,側(cè)墻和底板構(gòu)成.設(shè)計中采用了兩種計算方法.一種是將頂板與側(cè)墻視為一個整體，截取單位寬度 按.г。形剛架結(jié)構(gòu)計算。另一種是將頂板與側(cè)墻分開.頂板按環(huán)形板結(jié)構(gòu)計算，側(cè)墻按上下兩端固定板結(jié)構(gòu)計算,由于蝸殼斷面尺寸較大，出水管內(nèi)設(shè)有導(dǎo)水用的隔墩，因此可按對稱矩形框架結(jié)構(gòu)計算 泵房是低水頭水工建筑物。其混凝土蝸殼承受的內(nèi)水壓力較小，因而計算應(yīng)力也較小,一般只需按構(gòu)造配筋 7,5.9,大中型立式軸流泵機組的機墩形式有井字梁式.縱梁牛腿式,梁柱構(gòu)架式 環(huán)形梁柱式和圓筒式等,大中型臥式離心泵機組的機墩形式有塊狀式.墻式等，機墩形式可根據(jù)機組特性和泵房結(jié)構(gòu)布置等因素選用、根據(jù)調(diào)查資料。立式機組單機功率為800kW的機組間距多數(shù)在4,8m,5 5m、機墩一般采用井字梁式結(jié)構(gòu)。支承電動機的井字梁由兩根橫梁和兩根縱梁組成，荷載由井字梁傳至墩上、這種機墩形式結(jié)構(gòu)簡單 施工方便,單機功率為1600kW的機組間距多數(shù)在6.0m.7.0m.機墩一般采用縱梁牛腿式結(jié)構(gòu).支承電動機的是兩根縱梁和兩根與縱梁方向平行的短牛腿.前者伸入墩內(nèi),后者從墩上懸出、荷載由縱梁和牛腿傳至墩上,這種機墩形式工程量較省,單機功率為2800kW和3000kW的機組間距約在7.6m.10，0m、機墩一般采用梁柱構(gòu)架式結(jié)構(gòu)、荷載由梁柱構(gòu)架傳至聯(lián)軸層大體積混凝土上面、單機功率為5000kW和6000kW的機組間距約在11.0m，12.7m.機墩則采用環(huán)形梁柱式結(jié)構(gòu)。荷載由環(huán)形梁經(jīng)托梁和立柱分別傳至墩墻和密封層大體積混凝土上面。單機功率為7000kW的機組間距達(dá)18。8m，機墩則采用圓筒式結(jié)構(gòu),荷載由圓筒傳至下部大體積混凝土上面，臥式機組的水泵機墩一般采用塊狀式結(jié)構(gòu)，電動機機墩一般采用墻式結(jié)構(gòu),工程實踐證明.這些形式的機墩結(jié)構(gòu)安全可靠,對設(shè)備布置和安裝，檢修都比較方便，關(guān)于機墩的設(shè)計.泵房內(nèi)的立式抽水機組機墩與水電站發(fā)電機組機墩基本相同,臥式抽水機組機墩與工業(yè)廠房內(nèi)動力機器的基礎(chǔ)基本相同。所不同的是抽水機組的電動機轉(zhuǎn)速比較低.對機墩的要求沒有水電站發(fā)電機組對其機墩或工業(yè)廠房內(nèi)的動力機器對其基礎(chǔ)的要求高 因此，截面尺寸一般不太大的抽水機組機墩 不難滿足結(jié)構(gòu)強度，剛度和穩(wěn)定要求 但對揚程在100m以上的高揚程泵站，在進行臥式機組機墩穩(wěn)定計算時.應(yīng)計入水泵啟動時出水管道水柱的推力。必要時應(yīng)設(shè)置抗推移設(shè)施,例如.某泵站設(shè)計揚程達(dá)160m、由于機墩設(shè)計時未考慮出水管道水柱的推力，工程建成后。水泵啟動時作用于泵體的水柱推力很大 水泵基礎(chǔ)螺栓阻止不住泵體的滑移.致使泵體與電動機不同心,從而產(chǎn)生振動。影響了機組的正常運行，后經(jīng)重新安裝機組、并設(shè)置了抗推移設(shè)施。才使機組恢復(fù)正常運行。又如,某二級泵站的設(shè)計揚程為140m.在機墩設(shè)計時考慮了出水管道水柱的推力。機墩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計算值大于1。3 同時,還設(shè)置了抗推移設(shè)施作為附加安全因素 工程建成后.經(jīng)多年運行證明設(shè)計正確。因此,對于揚程在100m以上的高揚程泵站，計算機墩穩(wěn)定時，應(yīng)計入出水管道水柱的推力,并應(yīng)設(shè)置必要的抗推移設(shè)施、7,5，10,立式機組機墩的動力計算、主要是驗算機墩在振動荷載作用下會不會產(chǎn)生共振 并對振幅和動力系數(shù)進行驗算、為簡化計算 可將立式機組機墩簡化為單自由度體系的懸臂梁結(jié)構(gòu)。對共振的驗算.要求機墩強迫振動頻率與自振頻率之差和機墩自振頻率的比值不小于20.對振幅的驗算,要求最大振幅值不超過下列允許值 垂直振幅0.15mm.水平振幅0，20mm。這些允許值的規(guī)定與水電站發(fā)電機組機墩動力計算規(guī)定的允許值是一致的。但因目前動力計算本身精度不高。因此對自振頻率的計算只能是很粗略的 至于動力系數(shù)的驗算，根據(jù)已建泵站的調(diào)查資料 驗算結(jié)果一般為1 0.1。3 由于泵站電動機轉(zhuǎn)速比較低。機墩強迫振動頻率與自振頻率的比值很小、加之機組制造精度和安裝質(zhì)量等方面可能存在的問題、因此要求動力系數(shù)的計算值不小于1 3，但為了不過多地增加機墩的工程量，還要求動力系數(shù)的計算值不大于1 5,如動力系數(shù)的計算值不在1。3，1.5范圍內(nèi),則應(yīng)重作機墩設(shè)計.直至符合上述要求時為止 對于臥式機組機墩.由于機組水平臥置在泵房內(nèi)。其動力特性明顯優(yōu)于立式機組機墩、因此可只進行垂直振幅的驗算 工程實驗證明、對于單機功率在1600kW以下的立式機組機墩和單機功率在500kW以下的臥式機組機墩。因受機組的振動影響很小,故均可不進行動力計算.例如，某省7座立式機組泵站。單機功率均為800kW 機墩均未進行動力計算 經(jīng)多年運行考驗,均未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，7.5 11,泵房排架是泵房結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件、承擔(dān)屋面?zhèn)鱽淼闹亓?吊車荷載 風(fēng)荷載等、并通過它傳至下部結(jié)構(gòu),其應(yīng)力可根據(jù)受力條件和結(jié)構(gòu)支承形式等情況進行計算。干室型泵房排架柱多數(shù)是支承在水下側(cè)墻上，當(dāng)水下側(cè)墻剛度與排架柱剛度的比值不大于5。0時,水下側(cè)墻受上部排架柱變形的影響較大,因此墻與柱可聯(lián)合計算、當(dāng)水下側(cè)墻剛度與排架柱剛度的比值大于5，0時,水下側(cè)墻對排架柱起固結(jié)作用、即水下側(cè)墻不受上部排架柱變形的影響,因此墻與柱可分開計算.計算時將水下側(cè)墻作為排架柱的基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水電站廠房設(shè)計規(guī)范。SL,266補充完善排架頂部側(cè)向位移的要求,7 5,12、吊車梁也是泵房結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件.承受吊車啟動。運行，制動時產(chǎn)生的荷載 如垂直輪壓，縱向和橫向水平制動力等。并通過它傳給排架，再傳至下部結(jié)構(gòu).其受力情況比較復(fù)雜。吊車梁總是沿泵房縱向布置，對加強泵房的縱向剛度、連接泵房的各橫向排架起著一定的作用。吊車梁有單跨簡支梁或多跨連續(xù)梁等結(jié)構(gòu)型式、可根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)布置,機組安裝和設(shè)備吊運要求等因素選用，單跨簡支式吊車梁多為預(yù)制 吊裝較方便，多跨連續(xù)式吊車梁工程量較少、造價較經(jīng)濟.根據(jù)調(diào)查資料,泵房內(nèi)的吊車梁多數(shù)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也有采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu),對于負(fù)荷量大的吊車梁，為充分利用材料強度，減少工程量 宜采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土吊車梁施工較復(fù)雜、鋼吊車梁需用鋼材較多,鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土吊車梁一般有T形，I形等截面形式 T形截面吊車梁有較大的橫向剛度,且外形簡單 施工方便 是最常用的截面形式,I形截面吊車梁具有受拉翼緣,便于布置預(yù)應(yīng)力鋼筋、適用于負(fù)荷量較大的情況、變截面吊車梁的外形有魚腹式，折線式、輕型桁架式等、其特點是薄腹、變截面能充分利用材料強度。節(jié)省混凝土和鋼筋用量。但因設(shè)計計算較復(fù)雜.施工制作較麻煩,運輸堆放不方便 因此這種截面形式的吊車梁目前在泵房工程中沒有得到廣泛的應(yīng)用 由于吊車梁是直接承受吊車荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。吊車的啟動 運行和制動對吊車梁的運用均有很大的影響。因此設(shè)計吊車梁時.應(yīng)考慮吊車啟動，運行和制動產(chǎn)生的影響，為保證吊車梁的結(jié)構(gòu)安全 設(shè)計中應(yīng)控制吊車梁的最大計算撓度不超過計算跨度的1，600.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 或1,700,鋼結(jié)構(gòu),對于鋼筋混凝土吊車梁結(jié)構(gòu).還應(yīng)按限裂要求，控制最大裂縫寬度不超過0,30mm，對于負(fù)荷量不大的常用吊車梁。設(shè)計時可套用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集 但套用時要注意實際負(fù)荷量和吊車梁的計算跨度與所套用圖紙上規(guī)定的設(shè)計負(fù)荷量和吊車梁的計算跨度是否符合。千萬不可套錯.由于泵房不同于一般工業(yè)廠房,特別是負(fù)荷量較大的吊車梁.有時難以套用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集,在此情況下應(yīng)自行設(shè)計,