目錄TOC\o"1-2"\h\z第一章基本資料及設計任務 4一、設計任務 4二、基本資料 4三、設計程序 6第二章泵站工程規劃 7一、泵站樞紐布置 7二、擬定水泵特性揚程 8三、擬定泵站設計排水流量 9第三章機組選型 9一、原則 9二、根據 9三、機組類型 10第四章泵房建筑物設計 10一、建筑泵房構造類型 11二、泵房布置 11三、擬定泵房尺寸 12四、擬定泵房附屬辦法 14五、輔助設備構造及各細部尺寸 15第五章泵站進出水建筑物設計 16一、前池設計 16二、出水建筑物設計 17第六章水泵工作點校核 18一、校核目 18二、排水時阻力參數擬定 18三、工程校核 19第七章泵房整體穩定校核 20一、抗滲校核 20二、地基應力校核 20三、抗滑校核 22四、抗傾穩定校核： 23第八章構造計算 23第一節水泵梁設計 23一、基本資料 23二、荷載分析 23三、內力計算 24四、配筋計算 24五、水平沖擊力及配筋計算 24六、斜截面抗剪計算 25七、抗裂計算 26第二節牛腿計算 26二、縱向受拉鋼筋 27三、水平箍筋配備 27四、斜截面強度計算 28第三節電機層樓面設計 28一、樓板計算 28二、電機梁計算 29設計參照資料：…………30第一章基本資料及設計任務一、設計任務位于盤錦吳家總干雙臺子河入口處紅旗閘，因近年來持續幾次大洪水，外河洪水位高，澇區積水不能排除，市區及農田受到嚴重威脅，加之遼干大堤已按省規劃二十年一遇原則進行整治，其閘高度和寬度等都不適應堤防規定，為了保證雙臺子區及興隆區農田及市區排水規定，保證農業生產和城鄉人民生命財產安全，興建在汛期外河可以機排于崗子排水站。二、基本資料（一）地區概況1、排水控制范疇及地形排水站位于新興農場何家壩灘地，承擔盤山縣、大洼縣、興隆區及市區102.45km2排水任務，其中農田81.2km2，市區21.25km2。在本范疇內，地勢平坦，自然地面高程北向南為3.4m至2、氣象水文年平均氣溫2.3度，最冷一月份平均氣溫-10.4度，最熱七月份平均氣溫24.4度，年平均降水611.6mm，雨量集中在七八月份，占全年降雨量52%，日最大降雨量為141.2mm，一次持續最大降雨量為236.4mm，年日照為2786.6小時，無霜期大概為180天，年蒸發量為1705由于雙臺子河上游來水量受雙臺子河閘控制，除汛期外，河道重要受海潮影響，汛期設計潮位，1986年與1981年5~6月份實測潮位如下表1–1雙臺子河實測潮位頻率P=5%P=10%86年汛期實測81年5~6月份實測潮位(m)潮型高潮6.215.304.202.29低潮5.924.963.900.94平均6.025.134.051.623、工程地質自地表開始，0~4M為亞粘土及輕亞粘，4~7M為梅細砂，7~9M為亞粘土，10M如下為梅細砂。表1–2地基土壤物理力學特性內磨擦角凝聚力C濕容重r干容重r承載力R度Kg/cm2T/m3T/m3T/m3220.21.851.611表1–3回填土壤物理力學特性內磨擦角凝聚力C濕容重r干容重r浮容重度Kg/cm2T/m3T/m3T/m32001.701.41.04、土壤及水文地質土壤構成重要以鹽化草甸土及硫酸鹽漬田為主，其中硫酸鹽漬田占全區29.5%，鹽化草甸土占13.5%。本區地下水埋深為0M（汛期），，0.7M（非汛期）。5、凍結深度：1.4M。6、最大平均風速：25.7M/S。7、地震基本裂度為7度區。8、交通條件：本站場外交通較便利，油田公路及鄉路均可到達現場附近，需另修進場路500M。9、社會經濟狀況：區內有耕地17.34萬畝，其中水田17.32萬畝，菜田占地0.02萬畝；荒地及村鎮等占地28.47萬畝。農村總人口為88318人，農業勞力18565人，分屬不同4個場鄉。10、即有工程本區防洪排澇重要工程為吳家總干，總干首端及尾端分設進水閘與排水閘，沿岸有排灌及排灌點計11座。總干淤積嚴重，據實測平均每斷面淤積82立方米。尾端排水閘年久失修，汛期外河高水位不能自排，當防洪原則提高后，該閘與大堤規模不相適應。11、農業生產狀況區內以種植水稻為主，大某些地區土質肥沃，逐漸形成穩產高產田，畝產均在800斤以上，某些地區以高達1260斤。（二）排水模數和排水流量排澇原則：十年一遇。查“遼寧中部平原區排水目數表”，南部地區三日降水量190-200mm，旱田機排模數0.34-0.4m3水田排水模數為旱田模數70~80%，依照地區實際狀況采用75%，水田排水模數取0.4×0.75=0.30m3/(S.km2)。都市排水模數取1m3/(S.km2)。都市降雨以120分鐘計算作為降雨最大歷時時段。按農田和都市同步排水，運用吳家總干進行某些調蓄，將各排水口流量組合到站址外，擬定排水流量為（三）水位1、進水池水位最高水位：3.20M機排：最高運營水位1.7M設計水位1.10M自排：最高水位2.12M正常水位1.328M地下水位：0.7M2、外河水位本站排水口屬洪水潮水交替作用過度段，當頻率為一遇時，受洪水控制，最高潮水位6.5M。一遇最高潮水位是5.30M，出水池水位5.60M。外河非汛期時：正常高潮位是2.56M，正常低潮位是0.65M。（四）防洪堤1、堤頂高程：8.15M2、邊坡系數：迎水坡為2.5背水坡為3.5（五）渠道1、吳家總干站地處斷面尺寸渠底高程：-1.00M底寬：49.00M邊坡：1?2.02、堤外渠底高程：-1.00M底寬：49.00M邊坡：1?2.0站址處地面高程：2.50M三、設計程序（一）資料分析與計算1、基本狀況及建站緣由；2、排水流量擬定；3、水文氣象。4、依照內外水位分析，計算設計凈揚程，最大凈揚程，最小凈揚程。5、依照排水流量，排水面積，擬定工程級別建筑物級別。（二）機組選型擬選幾種型號水泵，進行分析比較選之，同步擬定配套電動機。（三）樞紐總體布置方案比較（四）建筑物設計1、泵房2、進水建筑物3、出水建筑物4、水泵工作點校核及安裝高程擬定5、輔助設備選取及布置6、建筑物穩定校核7、構造計算：水泵梁、牛腿、電機層樓板等。（五）繪制設計圖紙。第二章泵站工程規劃一、泵站樞紐布置站址選取站址選在新興農場何家壩外灘地處，雙臺子河堤壩外側，吳家總干尾端，重要考慮了如下幾種方面：1、充分運用原有工程1968年修建紅旗閘，對減小工程投資很有利；2、地質條件較好。 3、吳家總干地區農田及市區受澇嚴重，在此建站可以排除汛期大量積水。4、交通便利，油田公路及鄉公路均可到達現場附近。5、泵站自排與機排相結合，可以改進吳家總干淤積嚴重狀況。（二）建筑物級別擬定依照排水流量、排水面積，查《泵站設計規范》，本泵站工程級別為3級：重要建筑物為3級，次要建筑物為4級，暫時建筑物為5級。（三）樞紐布置原則1、服從地區治理規劃規定；2、要創立良好水流條件，引水、進水流態平穩，不能產生回流、死水區旋渦；3、充分發揮各建筑物最大作用；4、各建筑物要互相協調，保證運營安全，管理以便；5、盡量減少開挖，壓占農田及原有建筑物拆遷；6、盡量滿足綜合運用規定，排灌結合，自流與排水結合。（四）樞紐總體布置方案比較1、布置形式按照自流排水建筑物和泵房相對關系，排水泵站建筑物布置形式可分為合建和分建式。按照泵房與圍堤相對位置，泵房建筑物布置分為堤后式和堤身式。2、方案比較表2–1樞紐總體布置形式比布置形式優點缺點分建式進水平順，出水池易于布置管理不便，投資大合建式布置簡化，管理以便投資低構造復雜，施工期較長堤身式出水流道短，泵房與出水建筑物澆筑在一起，整體性強，操作、運營管理集中建筑原則高，工程量大，通風、采光、防潮不好堤后式建筑原則低，容易滿足抗滑，穩定規定，基本應力分布比較均勻，有助于施工場地布置和施工組織工作操作、運營管理分散3、結論：通過度析比較，本泵站決定采用合建式、堤后式布置形式。二、擬定水泵特性揚程1、進水池與出水池水位分析見表2-2表2–2進水池水位與出水池水位一覽水位進水池出水池最高水位3.26.5設計水位1.15.6最低水位1.12.562、擬定水泵特性揚程由于進水池水位不同組合產生了泵站不同揚程，即泵站特性揚程。查《機電排灌設計手冊》表1-9，粗預計水力損失為凈揚程20%。設計凈揚程H凈設，是泵站進、出水池設計水位差。H凈設=▽出設—▽進設=5.6-1.1=4.5則：H設=（1+20%）×4.5=5.4最高凈揚程H凈max，可采用進出水池水位過程線中最大位置。H凈max=▽出max—▽進min=6.5—1.1=5.4則：Hmax=（1+20%）×5.4=6.48m最低凈揚程H凈min，可按進出口水池水位過程線中最小差值。H凈min=▽出設—▽進min=2.56—1.1=1.46M則：Hmin=（1+20%）×1.46=1.75M三、擬定泵站設計排水流量依照資料擬定泵站設計排水流量為30m3/S第三章機組選型一、原則1、在高效區范疇內可以滿足設計流量及設計揚程；2、選用性能良好（水力特性抗氣蝕性能），并與泵站Q、H變化相適應泵型；3、所選水泵型號與臺數便于建設、投資至少；4、便于運營調度、維修和管理；5、盡量照顧綜合運用規定。二、根據重要根據是流量和揚程兩大要素。三、機組類型（1）初選泵型：考慮本泵站大流量、低揚程，初步選用軸流泵。查《水泵樣本》，初選三種泵型如表3-1：表3–1泵型性能比較方案泵型號葉片安放角流量Q揚程HM轉速nr/min功率N（KW）效率η%葉輪直徑DMmM3/hL/s軸功率電機型號和功率136ZLB-85+4864024006.5480186.5JSL-14-12210kw82850957626605.3176.783.71051229203.7131.680.5236ZLB-100?6741620606.75580167.3JSL-14-10220kw81.5850813622605.5145.184885624604117.682336ZLB-700651018106.41480139JSL-14-12155kw81.885072005.412583.6825022903.3393.380.1繪制Q~H曲線，如附圖3—1。依照總排水量為30m3/s(108000m3/h)表3—2 方案水泵型號葉片安放角Q單設（m3/h）臺數備注136ZLB-85+4o957612236ZLB-100-6o813614336ZLB-700o720015考慮前渠底寬度49m（2）配套電機：JSL14-12210KW3000V第四章泵房建筑物設計泵房設計涉及：泵房構造類型選定、泵房地基解決、泵房內部布置形式和各部尺寸擬定、泵房整體穩定校核以及各某些構件構造設計和計算等。普通遵循原則有：1、在滿足設備安裝、檢修及安全運營前提下，機房尺寸和布置盡量緊湊、合理，以節約工程投資；2、泵房在各種工作條件下應滿足穩定規定，構件應滿足強度和剛度規定，抗震性能良好；3、泵房應座落在穩定地基基本上，避開滑坡區；4、充分滿足通風、采光、散熱及低噪音規定；5、泵房水下構造某些應進行抗裂校核及防滲解決；6、在條件允許下，應講求建筑藝術，力求整潔美觀，為此可恰當提高泵房建筑原則。一、建筑泵房構造類型泵房重要型式有：分基型、干室型、濕室型及塊基型等。分基型重要特點是房基與機墩分開，設備基本與泵房基本分開，無水下構造，合用于臥式及斜式水泵；干室型重要特點是四周墻壁和底板形成一種干燥不透水地下室，合用于水源水位變幅較大狀況下；濕室型構造特點是水泵進水池與泵房合并建筑，分為上下兩層，葉輪多沉沒在水中，形成一種濕室，合用于中小型立式軸輪泵和中小型立式離心泵；塊基型構造特點是水泵進水流道與泵房底板用鋼筋砼澆成一種整體，合用于大型水泵。分析本地地基狀況及土壤、地質等條件，濕室型泵房較為適合。構造特點：水泵進水池與泵房合建共用一底板，泵房分為上下兩層，上層為電機層，安裝電動機及配電設備，下層為水泵層，安裝水泵，葉輪沉沒于水中，形成一種濕室。構造形式；濕室型構造分為墩墻式、排架式、箱形構造式和圓筒式等。分析：墩墻式構造，水泵工作互不干擾，水流條件好，便于單臺檢修，墩墻和底板可采用漿砌石構造，可就地取材，施工簡樸等長處，決定采用墩墻式濕室型泵房。二、泵房布置泵房廠房普通有三個某些構成，即主廠房（重要布設主機組）；副廠房（布設電器設備）；檢修間（檢修機組及電器設備等）。查原則GB/T50265—97，該泵站為中型規模。為此，該泵站泵房布置涉及主廠房、副廠房及檢修間。1、主廠房與副廠房及檢修間相對位置有一端式和一側式。重要依照泵站地形、地質條件、高壓線路來向、進廠公路位置等加以擬定。2、主機組布置有一列式和雙列式交錯排列兩種形式。3、布置形式比較如表4—1：布置形式優點缺點一列式布設整潔，主廠房跨度小機組數目多時，主廠房長度過廠，對泵房基本穩定不利。雙錯式可減小工程開挖量增長了主廠房跨度，廠房內部不整潔，運營管理不便。一端式可減小泵房跨度，主廠房、進出水側可以開窗，有助于自然通風和采光。機組臺數較多，主廠房縱向長度較時，運營管理不便。一側式縮短泵房長度，便于運營管理主廠房出水側無窗，影響泵房自然通風和采光。通過資料分析和布置形式比較，泵房內主機組采用一列式布置，主廠房與副廠房相對位置采用一端布置，副廠房布置于主廠房右端，檢修間布置于主廠房左端。主廠房示意圖如圖（4—1）：圖4—1三、擬定泵房尺寸泵房尺寸涉及平面尺寸和立面尺寸。依照設備合理布置，滿足設備安全運營及泵房穩定規定，定出泵房跨度和長度；依照機組及其起吊設備等條件定出泵房高度。（一）泵房平面尺寸泵房平面尺寸涉及其長度和跨度。查《機電排灌設計手冊》與水泵與水泵站教材。1、泵房長度泵房長度重要依照機組長度、隔墩厚度、機組與墻間間距以及檢修間寬度等因素來擬定。因機組為一列式布置形式，則按下式計算泵房長度：（1）主廠房長度：L=n×B+(n-1)×a+2c+2n×dL=12×1.1+11×0.9+2×1.1+2×12×1.2=53.1m式中：L—泵房長度，m；n—機組臺數，13臺；B—喇叭口寬度，1.1m；d—機組至墻壁距離，取1.2a—兩臺機組之間隔墩厚度，取0.9mc—邊墩厚度，普通取1.1m，（2）檢修間長度擬定為5m2、泵房跨度依照泵房內進出管路、閥件、水泵橫向長度及安裝檢修必要距離而定，最小跨度不應不大于4.5mB=D+b1+b2+b3+b4+b5=1.25+1.2+1.0+1.5+1.0+1.5=7.45b5b4圖（4—2） b3 b2 D b1式中：B—泵房凈寬，m；D—電機外徑，查手冊（電動機某些）得1.25mb1—電機外殼至出水側墻壁距離，查手冊取1.2mb2—吊物孔邊至電機外殼距離，去1.0mb3—吊物孔寬度，按吊運最大部件尺寸決定，查取1.5mb4—吊物孔邊到進水側墻壁距離，取1.0mb5—檢修工作橋寬，取1.5（二）泵房立面尺寸泵房立面尺寸即為泵房內各層高程，起決定作用是水泵安裝高程，即水泵葉輪中心線高程，別的高程可由此推算。1、水泵安裝高程：▽安=▽min—h=1.1-1.0=0.1m式中：▽min—進水池最低水位，1.1M；h—最小沉沒深度，查水泵尺寸得1.0M。2、水泵進口高程：▽進=▽安—0.45=0.1-0.45=-0.35M式中：0.45值由水泵尺寸中查得。3、底板高程：▽底=▽進-h1=-0.35-0.85=-1.20m式中：h1—懸空高度，取0.85m4、水泵梁高程： ▽泵梁=▽進+a=-0.35+1.238=0.888m式中：a—水泵進口至水泵梁頂面距離，查水泵尺寸得1.238m5、電機層樓板高程： ▽樓=▽高+K=3.2+0.7=3.9式中：▽高—最高內水位，查資料得3.2K—安全超高，普通0.5~1.0m，取0.76、吊車梁高程：▽梁= ▽樓+h3+h4+h5+h6+h7=3.9+2.445+0.6+2.245+1.2+1.1=11.49m式中：h3——電機高度與墊塊高度之和2.245+0.2=2.445mh4——機組頂部與起吊部件底部距離，取0.6mh5——機組最大部件高度，查手冊得2.245mh6—起重繩垂直長度，取1.2倍電機寬度得1.2mh7—電動葫蘆最小高度，查得1.1。7、屋頂高程： ▽頂=▽梁+h8=11.49+0.5=11.99m式中：h8—電動葫蘆活動空間，取0.5mh6 h8 11.49h6h7h5h4h3 3.9 3.2h1圖4—3泵房立面尺寸示意圖四、擬定泵房附屬辦法1、起重設備由于此泵站為中型，機組較大，因而考慮采用電動葫蘆式起重設備，同步分析其最大部件重量，5噸起重設備可以滿足規定，查《水泵站設計示例》表10-92得，采用MD1型5t電動葫蘆，其重要技術參數如下表：表（4—2）起重量起升高度重要尺寸（mm）最大輪壓重量TmLLL1L2BHminKgKg5610234152051051020110020704402、副廠房其尺寸重要決定于配電柜數目及規格尺寸，并滿足必要操作維修空間。依照電動機額定電壓，設立高壓配電柜，查《機電排灌設計手冊》配電裝置某些，型號定為GG—1A（F），其外形尺寸為1.218m×1.2m×3.1m。配電柜需要雙面維修，故兩面均不靠墻，柜后通道為0.8m，柜前留有1.5m 0.8m 1.5m08m1.2m1.5m1.2m0.8m1.6m1.218m×8=9.744m1.6m配電閘立面示意圖配電閘平面示意圖圖（4—4）3、維修間檢修間布置與泵房左端，緊靠進廠公路，其尺寸見前面泵房平面布置及站面尺寸。4、電纜布置電纜線由配電間穿墻進入電機層，放置于電纜管道中，電纜管道明設于地面上，并緊靠電動機進線盒一側。五、輔助設備構造及各細部尺寸1、濕室底板：采用C20鋼筋砼實心現澆板，其尺寸依照泵房平面尺寸擬定，長邊為58.5m，寬邊為7+1.1=8.1m，厚度為2、邊墩：采用M10砂漿砌石建造，寬110cm3、隔墩：采用M10砂漿砌石建造，墩后90cm4、電機梁：采用C20鋼筋砼預制件，斷面為矩形截面25cm×405、水泵梁采用C20鋼筋砼預制件，斷面與電機梁相似；6、電機層樓板：采用C15鋼筋砼預制件，厚度為20cm；7、吊車梁：采用T型吊車梁。8、樓梯：依照實際狀況，采用簡易吊梯2個，其長度為3.9+1.842-0.5=5.2429、門窗：門窗編號及其尺寸表編號個數寬（m）高（m）面積（m2）備注M-111.52.43.6配電間防火門M-211.22.02.4配電間便門M-313.74.215.54檢修間大門C-1243.03.0216泵房先后窗戶C-243.22.532配電間窗戶C-323.03.018檢修間窗戶10、屋面大梁：采用C20鋼筋砼矩形截面預制梁。11、屋面板：采用C15鋼筋砼。12、屋面防水層：采用柔性防水構造屋面。在屋面板上現澆4cm厚砼，再在上面敷二氈三油厚6第五章泵站進出水建筑物設計一、前池設計前池引水渠與泵房之間連接建筑物它具備平順擴散水流作用，其形式重要有兩種形式，即側面進水和正向進水前池。1、型式依照實際狀況及為了使前池有一種良好進水條件，該泵站采用正面進水前池，邊墻采用八字漿砌石翼墻，以便提供良好進水條件。2、前池尺寸(1)前池底坡：引渠末端底高程為-1.0m，濕室底板高程為-1.2m，兩者高差為0.2m。查設計手冊，普通以為i(2)前池擴散角a值：查設計手冊，a值在40o~20o范疇內，a在此取值為20o。(3)前池長度L值：由公式L=(B-b)/2×ctg(a/2)得：L=(51.9-49)/2×ctg(20o/2)=8.22m(4)細部構造：池底近濕室1米長采用原則底坡，用C10砼現澆，成為濕室防滲鋪蓋。鋪蓋段外12.62米50號砂漿砌石護底，厚為0.4m，并設立￠50間距為1米(5)檢修閘門及攔污柵尺寸檢修閘門設于前池進口處，尺寸為高5.1m，寬3.9二、出水建筑物設計為了保證便于施工，出水流暢，本設計出水建筑物采用正向出水池構造形式，其構造形式簡樸。（一）出水池1、出水池長度計算L=3.58×[（V0/V渠）2-1]0.41D出式中：V0=管出口平均流速，取2.8mV渠=管道平均流速，取1.25mD出=管出口直徑，取1.1m由上式計算得：L=6.96m取出水池長為72、出水池平直段長度按關于資料經驗公式：4D出，即4.43、出水池其他尺寸擬定（1）管口下緣至池底距離P：此段距離重要用以防止池中泥沙或雜物等淤塞出水口，采用20cm（2）管口上緣最小沉沒深度：由公式Cmin=(1~2)V02/2g得Cmin=0.4m（3）出水池寬度：依照經驗公式，其最小單管出流寬度B不不大于或等于（2~3）倍D0。經計算比較，寬度采用泵房凈長度51.9m，然后漸變至涵洞入口，寬度為15.8（4）出水池底板高程：出水池底板下部有自流排水，渠道與穿堤涵洞相連，其底板高程為1.7m（5）出水池池頂高程： ▽頂=▽高+△h=6.5+0.5=7.0m式中：▽高—汛期最高外涵水位，6.5m △h—安全超高，取0.5m（二）出水涵洞出水涵洞采用原自排涵洞，矩形構造，共4孔，每孔凈寬為3.6m，高2.2第六章水泵工作點校核一、校核目其目是檢查所選水泵與否在高效區內，電機與否超載，以及水泵安裝高程與否適當。如果水泵工作點不在高效區內，則要進行調節。水泵工作點是依照泵站實際揚程和管路損失等參數擬定。管路損失取決于水泵管材、附件及流量，而流量又取決于揚程變化，為了精確工況必要經細致計算。二、排水時阻力參數擬定排水時，水從干渠引至前池，前池設計內水位及最高水位為：▽設=1.1m, ▽max=3.2m；外河水位：▽max=6.5m， ▽設=5.6既有下列幾種組合求實際揚程來校核工作點：（1）最高外水位與設計內水位：6.5－1.1=5.4M（2）最高內水位與設計外水位：5.6—3.2=2.4M（3）設計內水位與設計外水位：5.6—1.1=4.5M排水時水流經各特性建筑物順序如下：進水喇叭口——直管段——60o彎管——30o彎管——出口及拍門——出水池——控制閘門——涵洞進口——涵洞——防洪閘——出口。計算沿程和局部水頭阻力參數：1、管道（h程=S程Q2，h局=S局Q2）（1）喇叭口：L/d=1.45/1.1=1.32<4，故局部阻力系數σ=0.2~0.56，取σ=0.3，則S局=0.083×0.3/1.14=0.017（2）60o彎管：R/d=1.3/1.1=1.18，查表得σ90=0.89，則σ60=0.083×0.89=0.074，S局=0.083×0.074/1.14=0.004230o彎管：σ30=0.55×0.89=0.49S局=0.083×0.49/1.14=0.028（3）直管段：L=1.5m，n=0.013則：S程=10.2×0.013×1.5/1.15..33=0.12（4）出口及拍門：查表得σ=1.0+0.4=1.4S局=0.083×1.4/1.14=0.079；則S管=0.017+0.004+0.028+0.12+0.079=0.2482、控制閘門：σ=0.153、閘后涵洞：σ=0.24、防洪閘：σ=0.25、涵洞出口：σ=1.0則：h局=Σσv2/（2g）=0.0041q2，q—h沿=0.00174q2綜合所述：排水時總阻力參數為：S排=0.248+0.0041+0.00174=0.254則得出總水頭損失為：h損=0.2541q2由H需=H凈+h損，得H1=5.4+0.254q2H2=4.5+0.254q2.H3=2.4+0.254q2三、工程校核將以上三種狀況在水泵特性曲線上校核水泵與否在高效區內工作，詳細如圖：由圖得知，水泵在各種工況下都在高效區內運營，因而咱們所選水泵型號比較合理。第七章泵房整體穩定校核泵房設備布置及尺寸初步擬定后，必要進行整體穩定分析，以驗證地基應力、抗滑及抗傾穩定性，必要時，修改泵房布置和尺寸，直到滿足規定為止。一、抗滲校核1、滲徑校核取最不利狀況，即汛期排水狀況作為工況。作用水頭H=6.5-0.8=5.7m查《水工設計手冊》得，輕亞粘土滲入系數C=6，則最小滲徑長度L=C×H=6×5.7=34.2m；實際滲徑長度L實=67m；由于L實2、滲入坡降按三級建筑物輕亞粘土狀況，計算滲入容許坡降J允。破壞坡降：J破壞=（?-1）×（1-n）=（2.64-1）×（1-0.38）=1.02式中：?—土粒比重，查設計手冊取2.64；n—土孔隙率，取0.38。J允=J破壞/KB=1.02/1.5=0.68，式中：KB——流土安全系數，取1.5。實際滲入坡降：J=H/L=5.7/67=0.085<J允=0.68，滿足規定。經上面計算得，抗滲滿足規定。二、地基應力校核取完建期工況進行校核，及土建工程和安裝工程已竣工，但未投產運營，進水池中無水，機房重要承受建筑物和電機設備重量，將泵房各部重量對前趾取矩進行計算，如下表：序號荷載名稱容重（t/m3）作用力（t）力臂（m）力矩(t.m)水平F垂直P+-+-1底板2.4917.574.54129.072邊墩2.3116.134.5522.593隔墩2.31045.144.54703.134水泵梁2.423.046.8156.675電機梁2.423.046.8156.676水泵36.796.8250.177電機43.26.8293.768電機層樓板2.4150.386.0902.289扣吊物孔2.415.554.874.649前墻1.7182.81.7310.7610后墻1.7182.88.81608.6411右側墻1.720.664.592.9712扣門窗1.792.824.5417.6912吊車1.24.55.413吊車梁1.964.58.8214屋面大梁2.415.844.571.2815聯系梁2.47.264.532.6716屋面板2.477.764.5349.9217門窗0.0153.284.514.7618牛腿2.470.964.5319.32ΣP2811.44ΣM13436.55偏心矩及斷面應力校核： 合力作用點到上游端點距離為：B1=ΣM/ΣP=13436.55/2811.44=4.78M偏心矩：e=B/2-B1=9/2-4.78=-0.28M合力偏于下游0.28M，又因e<9/6=1.5M，故濕室底板與地基之間不致于產生拉應力，底板上下游端點地基應力為：Pmaxmin=ΣP/(BL)（1±6e/B）=2811.44/(9×53.1)[1±6×(-0.28)/9]=6.984.78t/m2<11t/m2不均勻系數η=Pmax/Pmin=6.98/4.78=1.46<1.5滿足規定，因而安全。三、抗滑校核取正常運營期進行抗滑穩定校核。由于在完建期末投產運營，進水池中無水，機房重要承受建筑物和電機設備自重。檢修期普通安排在低水位時進行，本泵站屬于堤后式泵站，出水池有閘門控制，故內外水位差較小，滲入壓力及浮托力較小，產生力矩較小，不必進行抗滑穩定計算，故取正常運營期進行抗滑穩定計算。如下表：序號荷載名稱作用力力臂m力矩(t.m)水平垂直+-+→-←+↓-↑1泵房總體某些2811.444.7813436.552墻后水壓力2056.033.06168.093進水側水壓力306.921.13346.824水重772.84.03091.25浮托力2532.874.511387.96扣浮托力119.484.5537.647垂直滲入壓力1271.034.55719.61ΣF1749.11ΣP2441.88ΣM123131.82ΣM218987.1滑動穩定系數計算：Kc=fΣP/ΣF=0.35×2441.88/1749.11=0.49>[Kc]=1.05，安全四、抗傾穩定校核：傾覆穩定系數計算：K0=ΣM1/ΣM2=8302.04/4970.29=1.67>[K0]=1.3，故滿足抗傾穩定規定。第八章構造計算第一節水泵梁設計一、基本資料水泵梁位于濕室內，采用矩形截面，尺寸為400×250mm，采用C20二、荷載分析 p q集中荷載：（１）水泵重5.92t，由兩根水泵梁承擔，P1=5.92/2=2.96t=29.03KN（2）彎管重：已知彎管半徑R=1.372，彎管為30度，其壁厚為9mm，G=0.158t則P2=G/2=0.78KN（3）直管重（2m）：G=2×0.2194=0.4388TP3=3/4×0.4388/2=0.165t=1.62KN.(4)水重：P4=3.14×(1.1/2)2×2×3/4/2×9.81=6.99KN.（5）ΣP=P1+P2+P3+P4=29.03+0.78+1.62+6.99=38.42KN2、均勻荷載：（1）水泵自重：q1=2.4×0.25×0.4=2.35KN/m(2)檢修荷載取2.5KN/m，由兩根梁分擔，則q2=1.25KN/m(3)q=q1+q2=2.35+1.25=3.6KN/m三、內力計算梁計算跨度為1.05L=1.05×3.5=3.68跨中最大彎矩：M=qL2/8+PL/4=3.6×3.682/8+38.42×3.68/2/2=41.44KN.m四、配筋計算按矩形梁計算，取保護層3cm，有效高度h0=40-3=37cm，寬度b=１、求as:as=M/(fcm×b×h02)=41440000/(11×250×3702)=0.11２、求rs:rs=(1+(1-2as)1/2)/2=(1+(1-2×1.1)1/2)/2=0.94３、As:As=M/(fyrsh0)=41440000/(210×0.94×370)=567.38mm2則選用：2Φ19，Ａs=567mm24、經驗配筋率：ρ＝Ａs/(bh0)=567/(250×370)=0.61%，其值在梁經濟配筋率（0.6%～1.5%）之間，故適合。五、水平沖擊力及配筋計算(一)水平沖擊力計算 6.5 當出水池水位為6.5m，設倒流流量Q逆=1.6Q正=1.6×2.66=4.26m3/s v1p12.53水泵彎管截面ω=0.63m2，倒流流速 30oV1=4.26/0.63=6.69m/s。略去倒流時水頭損失，則水泵彎管出口出水壓力v2p2強度為：p1=γ(h1-V12/2/g-h損)=10×(3.97-6.692/2/9.81-0)=16.89KN/m 截面所受壓力P1=16.89×0.63=10.64kN采用動力系數μ=2.0，分項系數γQ=1.4，一根梁受力。則：Px=γQμRx/2=γQμ(P1COSα+γQ逆V1COSα/g)/2=1.4×2×(10.64×cos30?+10×4.26×6.69×cos30?/9.81)/2=48.12KN(二)內力計算及配筋按機組每隔一跨產生沖力組合。查表進行計算，系數K=0.211。M沖=KPXL=0211×48.12×3.68=37.36KN。M泵梁高度h=400MM，b=250MM，h0=250-30=220MM1、計算as=M沖/(fcmbh02)=37360000/(11×400×2202)=0.172、計算γs=(1+(1-2as)1/2)/2=(1+(1-2×0.17)1/2)/2=0.913、計算As=37360000/(210×0.91×220)=888.64mm2考慮梁上下各配備一根架立筋Φ19，A1=283.5mm2，尚需配用A2=AS-A1=888.64-283.5=605.14mm2，選用2Φ20，AS= B 2Φ19 400 Px 2Φ 2Φ19 A 250 Φ6@200六、斜截面抗剪計算1、梁剪力計算（1）均布荷載作用下：V1=qL/2=3.6×3.5×1.05/2=6.62(2)集中荷載作用下：L=3.5×1.05=3.675ma=c/L=1.84/3.675=0.5<0.586β=(2-a)/4=(2-0.5)/4=0.375K=2β2=2×0.3752=0.28a=0.5<1則：K0=2-a=2-0.5=1.5Vmax=k0P=1.5×38.42=57.63KN（3）不利點剪力和為：V=V1+Vmax=57.63+6.62=64.25KNVmax/v=57.63/64.25=0.89>0.75用本式驗算構造配筋條件：V≤0.2fcbh0/(λ+1.5)=0.2×10×250×370/(3+1.5)=41111.11N<V=64250N因而要做斜截面抗剪計算。2、箍筋計算由nAsv1/S≥(V-0.2fcbh0/(λ+1.5))/(1.25fyvh0)得Asv1=(64250-41111.11)/(1.25×210×370)×200/2=23.82mm2配備Φ6，Asv1=28.3mm2實配箍筋截面面積擬定應滿足下式規定：ρsv=nAsv1/(bS)≥0.02fc/fyv0.02fc/fyv=0.02×10/210=0.000952nAsv1/(bS)=2×28.3/250/200=0.00113>0.000952，故符合規定。七、抗裂計算驗算受彎較大一種截面，M=41.44KN.M。鋼筋彈性模量：Es=210×103N/mm2砼彈性模量：Ec=25.5×103N/mm2砼軸心抗拉強度原則值：ftk=1.5N/mm2（一）換算截面倍數：n=Es/Ec=210000/255000=8.235(二)折算受壓區高度x0:x0=(bh2/2+nAsh)/(bh+nAs)=(300×4002/2+8.235×567×400)/(300×400+8.235×567)=207.49mm2（三）換算慣性矩I0：I0=bx03/3+b(h-x0/3)3+aAs(h0-x0)2=300×207.493/3+300×（400-207.49）3+8.235×（270-207.49）2=mm2（四）換算截面受拉邊沿彈性抵抗矩W0：W0=I0/(h-x0)=/(400-207.49)=13635536.27mm2(五)拉應力計算：受拉區砼塑性影響系數：γm=1.75бsv=M/W0=44140000/13635536.27=3.23N/mm2<1.75×2.2=3.85N/mm2,故無裂縫。第二節牛腿計算牛腿構造尺寸：牛腿構造造型式如圖所示： 初擬：hk=200mm Ｃ Ｃ１h=600mm hkC1=70mmC=300mm α hα=45o 500(一)牛腿上面豎向原則荷載：Fvk=1.1×（11.77+19.22+58.84+1.15）/2=50.04KN （二）吊車水平荷載計算：Fvk對D點取矩，ΣMD=0 Fhk h計算a值為220mm,h=600mm α由aFvk=hFhk得：Fhk=aFvk/h=220×50.04/600=18.35KN a計算K值：輕量級工作制，β=0.7，b=400MM，ftk=1.5N/MM2K=βftkb(1-0.5Fvk/Fvk)/Fvk=0.7×1.5×400×(1-0.5a18.35/50.04)/50.04=0.00685有效高度：h0≥(0.5+(0.25+4ka)1/2)/2=(0.5+(0.25+4×0.00685×220)1/2)/2/0.00685=219mm受壓寬度：E=300/2=150mm有效高度：h0=(E+a+C1)ctgα+hk-a=(150+200+70)+200-35=585MM則：h=585+35=620MM，α=45o，hk=200MM，C1=70MM二、縱向受拉鋼筋查得：fy=310N/mm2，a=220mmFv=1.4Fvk=70.06，Fh=1.4Fhk=25.69As≥As1+As2=Fva/(0.85fyh0)+1.2Fh/fyAs≥70060×220/(0.85×310×585)+1.2×25690/310=199.44mm2選用4Φ8，ＡS=210ＭＭ2由以上計算得知，只有按構造規定配筋，才干滿足規定規定。最后選取：4Φ12，As1=452mm2，2Φ12，As2=226mmAs=As1+As2=452+226=678mm2配筋率：ρ=As/(bh0)=678/400/585=0.289%>0.2%(適當)三、水平箍筋配備水平箍筋按構造規定，選取Φ8，S=50mm（As=50.3MM2）,其總面積為588.51mm2，在上部2/3h0范疇內總面積為392.34mm2>As1/2(四、斜截面強度計算受壓面積：Ac=300×400=10mm2Fvk/Ac=50040/10=0.417<0.007fc