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6.5。主要結(jié)構(gòu)計算6 5.1。泵房底板 進(jìn)出水流道，機(jī)墩、排架。吊車梁等主要結(jié)構(gòu),嚴(yán)格地說均屬空間結(jié)構(gòu)，本應(yīng)按三維結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行計算、只是在有必要且條件許可時 才按三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算.6、5、3，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，它的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(jìn)水流道進(jìn)口段，與流道的邊墻。隔墩相連接，在進(jìn)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).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(jìn)水流道的進(jìn)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(jìn)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 現(xiàn)將我國幾個已建泵站的泵房底板計算方法列于表6,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)一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(jìn)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，本規(guī)范規(guī)定當(dāng)可壓縮土層厚度與彈性地基梁半長的比值為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(jìn)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(jìn) 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 本規(guī)范所述的反力直線分布法 又稱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.6，5,4,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)作很具體的規(guī)定是沒有必要的，因此 本規(guī)范只作概略性的規(guī)定 執(zhí)行時可結(jié)合工程實際情況稍作選擇、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、無論是粘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 在粘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.6，5.5、肘形進(jìn)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(jìn)。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(jìn)行計算。鐘形進(jìn)水流道進(jìn)口段雖然比較寬、但它的高度較肘形流道矮得多 其結(jié)構(gòu)布置和斷面形狀與肘形進(jìn)水流道的進(jìn)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(jìn)水流道進(jìn)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(jìn)行計算 虹吸式出水流道的結(jié)構(gòu)布置按其外部聯(lián)結(jié)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).后者是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?？蓪⒘鞯澜厝楸舜霜毩⒌膯慰谆蚨嗫组]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(jìn)行應(yīng)力計算時。要分段截取流道的典型橫斷面、管墩整體聯(lián)結(jié)的出水流道管壁較厚,尤其是在水泵彎管出口處，進(jìn)行應(yīng)力計算時.必須考慮其厚度的影響、例如某泵房設(shè)計時 考慮了管壁厚度的影響,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(jìn)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(jìn)行流道橫斷面的靜力計算及抗裂核算外，還需進(jìn)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(jìn)行了計算.計算結(jié)果表明.縱向應(yīng)力是一項不可忽視的內(nèi)力 6 5、6，雙向進(jìn)出水流道形式目前在國內(nèi)還不多見。這是一種雙進(jìn)雙出的雙層流道結(jié)構(gòu) 呈X狀、亦稱,X形、流道結(jié)構(gòu),其下層為雙向肘形進(jìn)水流道、上層為雙向直管式出水流道、因此、雙向進(jìn)，出水流道可分別按肘形進(jìn)水流道和直管式出水流道進(jìn)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 6.5.7 混凝土蝸殼式出水流道目前在國內(nèi)也不多見,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,必須對這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕娇蛇M(jìn)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 6.5.8、大.中型立式軸流泵機(jī)組的機(jī)墩型式有井字梁式，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(jī)組的機(jī)墩形式有塊狀式.墻式等 機(jī)墩結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)機(jī)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(jī)組單機(jī)功率為800kW的機(jī)組間距多數(shù)在4，8m。5，5m，機(jī)墩一般采用井字梁式結(jié)構(gòu)，支承電動機(jī)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(jī)墩形式結(jié)構(gòu)簡單,施工方便、單機(jī)功率為1600kW的機(jī)組間距多數(shù)在6，0m.7、0m。機(jī)墩一般采用縱梁牛腿式結(jié)構(gòu)，支承電動機(jī)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(jī)墩形式工程量較省、單機(jī)功率為2800kW和3000kW的機(jī)組間距約在7,6m。10，0m。機(jī)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(jī)功率為5000kW和6000kW的機(jī)組間距約在11,0m 12。7m.機(jī)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(jī)功率為7000kW的機(jī)組間距達(dá)18,8m，機(jī)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(jī)組的水泵機(jī)墩一般采用塊狀式結(jié)構(gòu),電動機(jī)機(jī)墩一般采用墻式結(jié)構(gòu)、工程實踐證明 這些形式的機(jī)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(jī)墩的設(shè)計、泵房內(nèi)的立式抽水機(jī)組機(jī)墩與水電站發(fā)電機(jī)組機(jī)墩基本相同。臥式抽水機(jī)組機(jī)墩與工業(yè)廠房內(nèi)動力機(jī)器的基礎(chǔ)基本相同。所不同的是抽水機(jī)組的電動機(jī)轉(zhuǎn)速比較低、對機(jī)墩的要求沒有水電站發(fā)電機(jī)組對其機(jī)墩或工業(yè)廠房內(nèi)的動力機(jī)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(jī)組機(jī)墩。不難滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定要求、但對揚(yáng)程在100m以上的高揚(yáng)程泵站,在進(jìn)行臥式機(jī)組機(jī)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(yáng)程達(dá)160m 由于機(jī)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(jī)不同心，從而產(chǎn)生振動.影響了機(jī)組的正常運行，后經(jīng)重新安裝機(jī)組 并設(shè)置了抗推移設(shè)施 才使機(jī)組恢復(fù)正常運行.又如某二級泵站的設(shè)計揚(yáng)程為140m，在機(jī)墩設(shè)計時考慮了出水管道水柱的推力,機(jī)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(yáng)程在100m以上的高揚(yáng)程泵站、計算機(jī)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 6 5,9 立式機(jī)組機(jī)墩的動力計算、主要是驗算機(jī)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(jìn)行驗算，為簡化計算 可將立式機(jī)組機(jī)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(jī)墩強(qiáng)迫振動頻率與自振頻率之差和機(jī)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(jī)組機(jī)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。對于動力系數(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(jī)轉(zhuǎn)速比較低。機(jī)墩強(qiáng)迫振動頻率與自振頻率的比值很小.加之機(jī)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(jī)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)重做機(jī)墩設(shè)計、直至符合上述要求時為止.對于臥式機(jī)組機(jī)墩，由于機(jī)組水平臥置在泵房內(nèi)、其動力特性明顯優(yōu)于立式機(jī)組機(jī)墩、因此可只進(jìn)行垂直振幅的驗算。工程實驗證明、對于單機(jī)功率在1600kW以下的立式機(jī)組機(jī)墩和單機(jī)功率在500kw以下的臥式機(jī)組機(jī)墩.因受機(jī)組的振動影響很小，故均可不進(jìn)行動力計算。例如某省7座立式機(jī)組泵站,單機(jī)功率均為800kw，機(jī)墩均未進(jìn)行動力計算，經(jīng)多年運行考驗、均未出現(xiàn)異常現(xiàn)象 6、5 10.泵房排架是泵房結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件、它承擔(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(jìn)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小于或等于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)、6。5 11 吊車梁也是泵房結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件.它承受吊車啟動 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(qiáng)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)形式?？筛鶕?jù)泵房結(jié)構(gòu)布置,機(jī)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(jì)、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(qiáng)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(qiáng)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，必須自行設(shè)計、