毕业设计（论文）-石安河第三泵站初步设计

关配套工程一起构成连云港市引淮入石补水工程。该泵站设计流量为8m³ABSTRACT:supplementirrigationwatertosouththroughthemain,whrequirementsofpeople'slivingwater,accordingtotransferfunctionofthepumpNanheThethirdpumpingstation.Thepumpstationdesistructure,themainbuildings,includistationthroughNanhethepreliminarydesignreport,includingtheselectionofpumps,auxiliaryequipment21.综合说明 I 61.2设计流量与水位资料 61.3建筑物等级 61.4工程地质资料 62.设计参数确定 72.1设计流量的确定 2.2水位分析与特征扬程的确定 73.水泵的选型与配套 83.1水泵选型资料 3.2水泵选型方案 3.2.1第一组方案 83.2.2第二组方案 94.枢纽布置及泵站结构形式 4.1泵站枢纽布置 5.主要建筑物设计 5.1前池设计 5.2前池扩散角 5.3第一组方案 5.3.1前池池长 5.3.2池底纵向坡度 5.4.1前池池长 5.5前池构造 扬州大学本科生毕业设计35.6.1第一组方案 5.6.4后壁距的确定 5.6.7站房平面设计 5.6.8.2底板高程 5.7.1出水管出口直径 5.7.2池底至管口下缘距离 5.7.4出水池宽度 5.7.5出水池长度 5.7.6干渠护长度 5.8第二组方案 5.8.5站房平面设计 5.8.6.2底板高程 45.9出水设计 5.9.1出水管出口直径 5.9.2池底至管口下缘距离 5.9.3出水池墙顶高程和池底高程 5.9.4出水池宽度 5.9.5出水池长度 5.9.6干渠护长度 5.9.7出水池与干渠的渐变段 5.10附属设备选择和布置 2 25.10.2供、排水系统布置 5.10.4拦污清污设备 6.1管路布置 6.2.1局部阻力系数计算 6.2.2沿程阻力系数计算 6.2.4最高运行情况 24 6.3.2沿程阻力系数计算 6.3.3设计运行情况 6.3.4最高运行情况 257.泵房稳定计算 7.1防渗计算 扬州大学本科生毕业设计57.3.1第二组方案 7.4渗透坡降校核 31 31 7.5.1第一组方案 8.泵房结构设计及配筋计算 8.4.1配筋计算 8.5.1电机梁内力计算 8.5.3裂缝宽度验算 8.6.1水泵梁的内力计算 9.1下游翼墙设计 9.1.1截面的选择 9.1.2地板结构计算及配筋 9.1.2扶壁结构计算及配筋 9.2上游翼墙 61.综合说明1.1兴建缘由工况下游水位(m)上游水位(m)最低扬程设计扬程最高扬程泵站设计流量8m³/s,根据规范，泵站等别为三等，泵站规模为中型，泵站建筑物等级为3级。根据省钻探队勘探试验报告站址地基为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘数N=14击，天然容重1.98g/cm³,C=0.45,F=21³,天然孔隙比0.76地基允许承72.1设计流量的确定设计扬程：H设=H设上一H设下=18.0-9.4=8.6m;83.水泵的选型与配套由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等的配套、泵站工程建筑物设计以及经济运行的重要依据。水泵的选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。所以，水泵的选型必须十分重视。水泵的基本选型原则主要有：(1)必须满足生产需要的流量和扬程要求；(2)水泵应在高效范围内运行；(3)水泵在长期运行中，泵站的效率较高，能量消耗少，运行费用低；(4)按所选的水泵型号和和台数建站，工程投资应较少；(5)在设计标准的各种工况下，水泵机组能正常安全运行，即不允许发生汽蚀、振动和超载等现象；(6)便于安装、维修和运行管理。3.1水泵选型资料3.2水泵选型方案3.2.1第一组方案选择8台水泵，查高邮水泵厂水泵选型样本，选择600HLB-9,叶片安放角度o’,设计扬程时所对应的流量为1.0m³/s,效率为86.0%,平均扬程时水泵在高效区运行。2、电动机选型：确定水泵的配套功率时，必须按照水泵工作范围内最大轴功率来计算。配套功率按下式计算：水泵的配套功率为：9配套电动机选择；动力机YL4501-6(额定功率130kW,额定转速980r/min,图3.1选择4台水泵，查高邮水泵厂水泵选型样本，选择900HLB-10,叶片安放角度0°,设计扬程时所对应的流量为2.2m³/s,效率为87%,平均扬程时水泵在高配套电动机选择：动力机选择4台YSL5005-10(额定功率280kW,额定转速65据4-32林2a241引河引河4.枢纽布置及泵站结构形式为与房山站，石梁河及相关配套工程一起共同构成连云港市引淮入石补水工出出水池出水管进水池及泵房前池灌溉干渠出水池—出水池—出水管进水池及泵房前池灌溉干渠泵房是泵站的主要建筑物，用以安装主机组、辅机设备、机电设备及部分管(2)满足结构布置和整体稳定要求，各构件具有足够的强度和刚度，安全5.1前池设计一般泵站进水池的宽度比引渠底宽大，因此需要在引渠和进水池之间设一连接段，这就是前池。其作用是为了保证水流在从引渠流向进水池的过程中能够平顺的扩散，为进水池提供良好的流态。本站采用进水条件较好的正向进水前池。前池尺寸的确定：5.2前池扩散角前池扩散角α是影响前池进水流态及其尺寸的主要因素，根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为20°~40°。本工程取α=30°。5.3第一组方案5.3.1前池池长5.3.2池底纵向坡度由于水泵淹没深度的要求，进水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，还需要将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用。引渠末端渠底高程与进水池池底高程差：△h=0.52m,为减小挖方，前池5.4第二组方案5.4.1前池池长5.4.2池底纵向坡度由于水泵淹没深度的要求，进水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，还需要将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用。引渠末端渠底高程与进水池池底高程差；△h=1.435m,为减小挖方，前池5.5前池构造水平滤层(包括排水),并在前池中设排水孔。渗流由滤层搜集，在通过排水孔底三层为中砂，厚10cm。排水孔的孔径为5cm,孔间距1m,按梅花形布置。5.6进水池设计5.6.2进水池的宽度5.6.4后壁距的确定设计方法：采用双圆弧线绘型法，此法适应于进水池宽度B大于2D的平面对称蜗形后壁。设计步骤：先根据喇叭口直径D作出喇叭口的圆周线，在喇叭口后侧作一条直线1-1与喇叭口相切，且与进水池中心线垂直，再以进水池宽度的一半B/2为半径，以进水管中心0圆心在后侧作一半圆。在1-1直线上找出一点0,以0₁为圆心，R为半径做圆弧，使该圆弧的一端与以0为圆心所作的半圆弧相切，另一端与进水池中心线相切。由几何关系可以看出：错误!未找到引用源。=0.5m取T=0.88m5.6.5进水池长度L式中：K—秒换水系数，流量较大时通常取(30～50)s;Q—单台水泵的设计流量，m³/s;B—进水池的宽度，m;h—最低运行水位所对应的水深，m。5.6.7站房平面设计(1)站房宽度确定(2)站房长度的确定：进水池中墩厚取0.6m,边墩厚取0.8m,站房每间的长度为4.0m,共5间.另外加一间检修间长4m,配电间长4m。站房采用框架结构，屋顶采用钢筋混凝土板梁结构。5.6.8泵房主要高程的确定h₂—为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为1.22m。h₁—为水泵悬空高度，为0.6m。5.6.9.4机房屋面大梁下缘高h—屋面梁到起重钩中心的距离，h=1.63m:h₂—起重绳的垂直长度，对于电动机为1.2x,对于水泵为0.85x(x为起重部件的宽度);h₃—水泵或电动机高度，水泵最长构件h₃茶=3.8m;h₄—吊起部件底部和泵房地面的距离，ha=0.5m,放在车上时h4=0;然后移动到检修间进行检修；安装时在检修间起吊，然后用起重机移动到安装位置进行安装。5.7出水设计5.7.1出水管出口直径5.7.2池底至管口下缘距离为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管口与出水池池底应留有一定得空间，这里取P=1.2m。5.7.3出水池墙顶高程和池底高程出水池墙顶高程：h粗高—为安全超高，参考《水泵与水泵站》表11-1选取。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出水池宽度出水管的间距保持与机组间距一致，以便泵站出水池的平行布置。出水管出5.7.5出水池长度出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是：使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。按下式计算：扬州大学本科生毕业设计计算得：Lm5.7.6干渠护长度5.7.7出水池与干渠的渐变段取收缩角α=30°,5.8第二组方案进水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物。主要作用是进一步调整从前池进入的水流，为泵进口提供良好的进水条件。另外还要设置拦污栅门槽，检修门槽，以方便拦污和检修作用的发挥。进水池边壁的形式及主要几何参数的确定：进水池采用开敞式矩形“W”型后壁，水泵喇叭口仅靠蜗舌布置。所选泵型的喇叭口直径D=1.25m,以此来确定进水池各部分尺寸。5.8.1进水池的宽度B₁=3D=3×1.25=3.75m5.8.2悬空高度的确定悬空高度指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离，其值对喇叭管附近的流态和土建投资的影响都非常显著。悬空高度的确定与所用喇叭管的进口直径有一定得关系，较大的喇叭管所需悬空高度较小，而较小的喇叭管几口直径则需要较大5.8.3后壁距的确定本工程采用“W”型后壁。在各种形状的进水池中，平面对称蜗形的后壁形状比较符合流线形状，水流条件好。由于蜗形后壁的隔舌靠近进水管进口，可以起到限制水流环绕进水管旋转地作用，漩涡和环流都不易发生，具有良好的水力条件，可获得满意的进水流态。平面对称蜗形进水池后壁轮廓线的设计(参照《中小型泵站设计与改造技术》):设计方法：采用双圆弧线绘型法，此法适应于进水池宽度B大于2D的平面对称蜗形后壁。设计步骤：先根据喇叭口直径D作出喇叭口的圆周线，在喇叭口后侧作一条直线1-1与喇叭口相切，且与进水池中心线垂直，再以进水池宽度的一半B/2为半径，以进水管中心0为圆心在后侧作一半圆。在1-1直线上找出一点01,以01为圆心，R为半径做圆弧，使该圆弧的一端与以0为圆心所作的半圆弧相切，另一端与进水池中心线相切。由几何关系可以看出：错误!未找到引用源。=0.833m5.8.4进水池长度L秒换水系数，流量较大时通常取(30～50)s;Q—单台水泵的设计流量，m³/s;B—进水池的宽度，m;h—最低运行水位所对应的水深，m。5.8.5站房平面设计(1)站房宽度确定(2)站房长度的确定：进水池中墩厚取0.6m,边墩厚取0.8m,站房每间的长度为4.0m,共6间.另外加一间检修间长4m,配电间长4m。站房采用框架结构，屋顶采用钢筋混凝土板梁结构。5.8.6泵房主要高程的确定h₂—为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为1.55m。h₁—为水泵悬空高度，为0.9m。h₂—起重绳的垂直长度，对于电动机为1.2x,对于水泵为0.85x(x为起重部件的宽度),h₃—水泵或电动机高度，水泵最长构件h₃案=3m;h₄—吊起部件底部和泵房地面的距离，ha=0.5m,放在车上时h4=0;H=3.09+1.63+3.09×0.85+1.15+0.53=9.027m。然后移动到检修间进行检修；安装时在检修间起吊，然后用起重机移动到安装位置进行安装。5.9出水设计5.9.1出水管出口直径5.9.2池底至管口下缘距离为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管口与出水池池底应留有一定得空间，这里取P=1.29m。5.9.3出水池墙顶高程和池底高程出水池墙顶高程：h粗高—为安全超高，参考《水泵与水泵站》表11-1选取。出水池池底高程：5.9.4出水池宽度出水管的间距保持与机组间距一致，以便泵站出水池的平行布置。出水管出口直径Dc=1.2m,B=13.8m5.9.5出水池长度出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是：使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。按下式计算：α—实验系数5.9.6干渠护长度5.9.7出水池与干渠的渐变段取收缩角α=30°,5.10附属设备选择和布置5.10.1配电设备布置配电柜为一端式布置，在泵房进线端建单独的配电间。这种布置方式的优点是机房跨度小，进出水侧都可以开窗，有利于通风和采光。在水泵的工作走道一侧设置电缆沟，以便电缆线的布置。5.10.2供、排水系统布置(1)供水系统布置略；(2)排水系统布置。由于本泵站为湿室型泵房，泵站的出水管路在泵房以下，泵房内的排水仅需考虑冷却水的渗漏，为保持泵房环境整洁和安全运行，这里仅设置一条排水沟集水，排到室外。5.10.3起重设备泵房中，机泵设备的安装与维修都需要设置起重设备。起重设备的服务对象主要为：水泵、电机及管道。起重机的选择主要取决于这些对象的起重量。单梁起重机的重量2.28t。跨度7.5m,可以在现场控制和控制室内控制。5.10.4拦污清污设备开敞的水泵站引水渠道和河道中的杂物、垃圾随水流向泵站聚集，很容易堵塞泵站进水口，影响水泵的性能，严重时可导致水泵停机，不能运行。为了拦截引水河道中的杂物，包括水草等，通常在水泵站的进水池处设置拦污栅。6.1管路布置晋山晋山图6.1管路布置图(单位：mm)6.2第一组方案6.2.1局部阻力系数计算部位5dS局喇叭口进口30°弯管拍门扩散段6.2.2沿程阻力系数计算ndLS沿6.2.3设计运行情况QSN.,=115.73×1.05=121.52<155kW6.2.4最高运行情况表6.4最高运行情况数据表QSHHr校N=117.94×1.05=123.83<155kW6.3第二组方案6.3.1局部阻力系数计算部位ξdS局喇叭口进口30°弯管拍门扩散段ndLS沿QSHHr校QSH净Hr校N_,=256.58×1.05=269.41<280kW7.泵房稳定计算7.1防渗计算为保证泵房地基土壤的渗透稳定性，泵房要有足够的地下轮廓线长度。防渗计算取最大水位差情况，水位差组合为上游▽18.5m,下游▽9.0m。7.1.1防渗长度校核建筑物地下轮廓线是从水流入渗点开始，沿建筑物地下不透水部分的轮廓，到渗流的逸出点为止。本设计中，在前池底部设置反滤层，并设冒水孔。反滤层由上至下分为3层，分别是碎石(20cm),瓜子石(10cm),中砂(10cm)。出水池与泵房采取分建的建筑布置形式。墙后地下水位为随上游水位的变化而变化，防渗计算取最大水位差情况(即校核工况),上下游水位分别为▽18.5m、▽9.0m,则上下游水位差△h=18.5—9.0=9.5m。地下轮廓线如图7.1和图7.2所示。7.2.1第一组方案图7.1地下轮廓线1、紫铜片止水有效时防渗长度以1点为入渗点，以20点为出渗点开始算起：L=L₁-2+L₂-3+L₃-4+L₄-5+L₅-6+L₆-7+L₇-g+L₈-9+L₉-10+L1=0.7+0.3+0.3错误!未找到引用源。+21.4+0.5+0.4+0.4×错误!未找到引用源。计算12、13两点间的渗压水头：则12点，13点的渗压水头分别为：hi₂=4.06m,hi₃=2.77m。平均渗压水头为3.42m。所以墙后地下水位▽碳=9.0+3.42=12.42m。故填土高程确定为▽14m,填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为12.42m,则泵房下部防渗长度重新计算：z=5.86+0.5+0.5×√2+9.0+0.5×√2+0.5+△H为12.42-9.0=3.42m,由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用这种土质，故允许渗径系数C为3～5,[L']=C·△H=(3~5)×3.42=10.26~17.10m,L’>[L'],故满足防渗长度要求。2、紫铜片止水失效时防渗长度以5点为入渗点，以20点为出渗点开始算起：计算12、13两点间的渗压水头：则12点，13点的渗压水头分别为：h₁2=5.47m,hi₃=3.73m。平均渗压水头为4.60m。所以墙后地下水位Vu=9.0+4.60=13.60m。故填土高程确定为▽14.0m,填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为13.6m,则泵房下部防渗长度重新计算：△H为13.6-9.0=4.6m,由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，故允许渗径系数C为3～5,[L']=C·△H=(3~5)×4.6=13.8~23m,L’>[L'],故满足防渗长度要求。7.3.1第二组方案图7.2地下轮廓线1、紫铜片止水有效时防渗长度以1点为入渗点，以20点为出渗点开始算起：L=L₁-2+L₂-3+L₃-4+L₄-5+L₅-6+L₆-7+L₇-8+L₈-9+L₉-10+L10计算12、13两点间的渗压水头：则12点，13点的渗压水头分别为：hi₂=4.44m,hi₃=3.06m。平均渗压水头为3.75m。所以墙后地下水位va=9.0+3.75=12.75m。故填土高程确定为マ14m,填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为12.75m,则泵房下部防渗长度重新计算：△H为12.75-9.0=3.75m,由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，故允许渗径系数C为3~5,[L']=C·△H=(3~5)×3.75=11.25～18.75m,L′>[L'],故满足防渗长度要求。2、紫铜片止水失效时防渗长度以5点为入渗点，以20点为出渗点开始算起：L=L₅-6+L₆-7+L₇-g+Lg-9+L₉-1o+L10-1计算12、13两点间的渗压水头：则12点，13点的渗压水头分别为：hi₂=5.64m,hi₃=3.93m。平均渗压水头为4.79m。所以墙后地下水位V指=9.0+4.79=13.79m。故填土高程确定为▽14m,填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为13.79m,则泵房下部防渗长度重新计算：△H为13.79-9.0=4.79m,由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，故允许渗径系数C为3～5,[L']=C·△H=(3~5)×4.79=14.37~29.95m,L'>[L’],故满足防渗长度要求。7.4渗透坡降校核7.4.1第一组方案1、紫铜片止水有效时为了计算结果较为精确，泵房渗透压力采用改进阻力系数法进行计算，计算过程如下。(1)确定地基计算深度。根据地质资料，认为地基不透水层埋深为无限深，地下轮廓线简化图见图7.3。在不透水层较深时，需要先计算有效深度Te,按下式进行计算。图7.3地下轮廓线简化S。一地下轮廓线的垂直投影长度，m;L,一地下轮廓线的水平投影长度，m。由图7.3可知，地下轮廓线的水平投影长度Lo=11m,地下轮廓线的垂直投影将渗流区按地下轮廓形状分为若干典型渗流段，见图7.3。并利用《水(3)通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7.3所示。其中I、VI段为进、出口段；Ⅲ、V为内部铅直段；Ⅱ、IV、VI为水平段。分段阻力系数的计算，参考《水工建筑物》表7-3,阻力系数计算公式如下：①进、出口段：②内部垂直段，③为水平段，各分段水头损失值的计算按下式：—i段的阻力系数；根据分段情况和以上公式将计算结果列于表7-1。表7.1阻力系数，水头损失计算表(方案一：止水有效)分段编号分段名称STLξ水头损失HiI进口段水平段0500垂直段水平段分段编号分段名称STLξ水头损失HiV垂直段水平段00出口段合计(3)进、出口段水头损失值的修正当进出口处底板埋深及板桩长度的总值较小时，进出口段的水头损失需按下式进行修正，才能使计算值更接近于实际情况：式中：h'a—为修正后的进、出口水头损失值，m;ho—未修正的进、出口水头损失值，m;S'—为底板埋深与板桩入土深度之和，m;T'为板桩另一侧地基透水层深度，或为齿墙底部至计算深度线的铅直距离。将进、出口出水头损失修正汇总于表7.2。表7.2修正后各段水头损失表进出口水头损失修正段别ST进口段0出口段1(4)进、出口段齿墙处水头损失修正对于进、出口段齿墙不规则部位，可按下列方法进行修正。因渗流区各段h值的和必须等于总水头值，故上述进、出口水头损失的减少值，应该按不同情况分别加在附近的几个渗流段内分两种情况给予修正。①当hx≥△h时，按hx'=hx+△h修正，式中hx为水平段修正前的水头损失值；hx'为水平段修正后的水头损失值；②当hx<△h时，分别按下列方法修正。头损失，hy'为修正后的水头损失值。水平段修正前的水头损失，h水平为中间水平段修正后的水头损失。根据以上方法，对水头损失进行修正，将修正后结果汇总于表7.3。表7.3修正结果汇总表修正后水头损失汇总表编号阻力系数ξ水头损失Hi修正后水头损失HIⅡ000IV合计(5)渗流坡降校核出口段渗透坡各水平段渗透坡降,将水平段渗流坡降汇总于表7.4,并进行校表7.4水平段渗流坡降汇总表编号各水平段渗透坡降校核L编号各水平段渗透坡降校核L00满足满足满足2、紫铜片止水失效时(1)确定地基计算深度。根据地质资料，认为地基不透水层埋深为无限深，地下轮廓线简化图见图7.4。在不透水层较深时，需要先计算有效深度Te,按下式进行计算。图7.4地下轮廓线简化s。一地下轮廓线的垂直投影长度，m;1,一地下轮廓线的水平投影长度，m。由图7-4可知，地下轮廓线的水平投影长度Lo=11m,地下轮廓线的垂直投影长度So=7.32m,则所以,计算深度Tc=Te=12.50m。工建筑物》表7-3进行各段阻力系数ξ及水头值hi计算。(3)通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7-4表7.5阻力系数、水头损失计算表(方案一：止水失效)分段编号分段名称STLξI进口段水平段0500垂直段水平段V垂直段水平段00出口段合计(4)进、出口段水头损失值的修正表7.6修正后的各段水头损失表进出口水头损失修正段别Tβ进口段出口段1(5)进、出口段齿墙处水头损失修正表7.7齿墙处水头损失修正表编号阻力系数ξ水头损失H;修正后水头损失H;II0编号阻力系数ξ总水头H水头损失H;修正后水头损失H;V合计(6)渗流坡降校核出口段渗透坡降各水平段渗透坡降表7.8将水平段渗流坡降汇总于表7.8,并进行校核。水平段渗流坡降汇总表各水平段渗透坡降编号HL校核Ⅱ00满足满足V满足7.4.2第二组方案1、紫铜片止水有效时(1)确定地基计算深度。根据地质资料，认为地基不透水层埋深为无限深，地下轮廓线简化图见图7.5。在不透水层较深时，需要先计算有效深度Te,按下方案二止水有效图7.5地下轮廓线简化图地下轮廓线简化图7-5当时，S。一地下轮廓线的垂直投影长度，m;L,一地下轮廓线的水平投影长度，m。由图7.5可知，地下轮廓线的水平投影长度La=10m,地下轮廓线的垂直投所以,计算深度T。=To=11.84m。(3)通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7.5所示。其中I、VI段为进、出口段；Ⅲ、V为内部铅直段；Ⅱ、IV、VI为水平段表7.9阻力系数，水头损失计算表(方案二：止水有效)分段编号分段名称STLξ水头损失HiI进口段水平段0500I垂直段水平段9V垂直段水平段00出口段合计(4)进、出口段水头损失值的修正表7.10修正后的各段水头损失表进出口水头损失修正段别T进口段出口段1(5)进、出口段齿墙处水头损失修正表7.11齿墙处水头损失修正表编号阻力系数ξ修正后水头损失汇总表修正后水头损失HI000IV合计(6)渗流坡降校核出口段渗透坡降各水平段渗透坡降将水平段渗流坡降汇总于表7.12,并进行校核。表7.12水平段渗流坡降汇总表编号各水平段渗透坡降校核L编号各水平段渗透坡降校核L00满足9满足满足2、紫铜片止水失效时(1)确定地基计算深度。根据地质资料，认为地基不透水层埋深为无限深，地下轮廓线简化图见图7.6。在不透水层较深时，需要先计算有效深度Te,按下式进行计算。图7.6地下轮廓线简化S。一地下轮廓线的垂直投影长度，m;由图7-6可知，地下轮廓线的水平投影长度La=10m,地下轮廓线的垂直投影长度sa=8.24m,则(3)通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7.6所示。其中I、VI段为进、出口段；Ⅲ、V为内部铅直段；Ⅱ、IV、VI为水平段。表7.13阻力系数，水头损失计算表(方案二：止水失效)分段编号分段名称STLξI进口段水平段0500Ⅲ垂直段水平段9V垂直段水平段00出口段合计(4)进、出口段水头损失值的修正表7.14修正后的各段水头损失表进出口水头损失修正段别T进口段出口段1(5)进、出口段齿墙处水头损失修正表7.15齿墙处水头损失修正表编号总水头H水头损失H₁I000编号阻力系数ξ修正后水头损失HⅢV合计(6)渗流坡降校核出口段渗透坡降各水平段渗透坡降将水平段渗流坡降汇总于表7.16,并进行校核。表7.16水平段渗流坡降汇总表编号H各水平段渗透坡降校核L00满足9满足满足稳定计算包括完建期、运行期、校核期和地震情况的抗滑稳定安全系数、地基应力即地基应力不均匀系数。计算单元为单个进水池底板。规定荷载竖直向以向下为正，水平向以向右为正，弯矩以顺时针为正方向，以泵房底板中心为基点。各工况的水位组合情况如表7.17所示。表7.17泵房稳定计算水位组合表工况水位组合表水头差上游水位下游水位完建期无水无水0设计工况校核工况部位底板0闸墩水泵水泵梁电机电机梁过墙梁单梁起重机电机层楼板电机梁盖板泵房后墙体泵房墙体工作桥工作桥栏杆窗户屋面机房内牛腿和排架机房外挂牛腿拦污栅底板下土重0合计7.5.2完建期稳定校核土压力计算墙后填土为黄色壤土或粘土夹砂姜，γ=2.006g/cm₃=19.4kN/m₃,φ填土上不设其他建筑物，因此均布荷载可忽略不计。根据朗肯土压力理论，则主作用于泵房后墙的土压力计算，主要根据泵房结构在土压力作用下可能产生的变形情况确定。土基上的土压力作用下往往产生背离填土方向的变形，因此，可以按粘性土的主动土压力公式进行计算。计算过程如下：(1)计算主动土压力系数：Ka=tg²(45°-a12)=1g²(45°-20°/2)=0.4903(2)拉力区深度计算：(4)对底板中心的力矩：完建期稳定校核表7-19完建期泵房荷载汇总表完建期垂直力(kN)水平力(kN)名称—十一自重土压力合计(1)抗滑稳定校核采用抗剪断公式：下土层接触面，f=0.4。滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以(2)地基应力验算：基础底面不均匀系数：附录A,表A.0.3中等坚实，由于是中型泵站系数适当加大0.5,取[n]=2.5。结论：在完建期工况下，泵站满足整体稳定性要求。竖向荷载计算部位底板0闸墩水泵部位自重(kN)水泵梁电机电机梁过墙梁单梁起重机电机层楼板电机梁盖板泵房后墙体泵房墙体工作桥工作桥栏杆窗户屋面机房内牛腿和排架机房外挂牛腿拦污栅底板下土重0合计可以按粘性土的主动土压力公式进行计算。计算过程如下：(5)计算主动土压力系数：Ka=tg²(45°-α/2)=tg²(45°-21°/2)=0.4724(6)拉力区深度计算：Ka4.35(8)对底板中心的力矩：2、完建期稳定校核表7.19完建期泵房荷载汇总表完建期垂直力(kN)水平力(kN)名称↓个→十自重土压力合计(1)抗滑稳定校核采用抗剪断公式：下土层接触面，f=0.4。滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以(2)地基应力验算：扬州大学本科生毕业设计基础底面不均匀系数：附录A,表A.0.3中等坚实，由于是中型泵站系数适当加大0.5,取[n]=2.5。结论：在完建期工况下，泵站满足整体稳定性要求。综合以上两种方案，由于第一种方案泵房较低，填土过高不符合实际情况，固选择方案2荷载计算(1)泵室内水重①设计运行工况：W₂=(9.3-6.55)×9.4×3.75×9.8=95对底板中心的力矩：②最高运行工况：W₂=(9.0-6.55)×9.4×3.75×9.8=84对底板中心的力矩：(2)水平水压力①设计运行工况：对底板中心的力矩：②最高运行工况：对底板中心的力矩：①设计运行工况：泵房底板所承受的浮托力为：W3=9.8×(0.5×17×0.5)×4.35=181.36kN(个)对底板中心的力矩：M₄=0②最高运行工况泵房底板所承受的浮托力为：W3=9.8×(0.5×17×0.5)×4.35=181.36kN(↑)对底板中心的力矩：M₄=07.5.5.1设计运行工况1、渗透压力计算上、下游水头差：泵房后墙地下水位经计算为：12.73m由图7-7地下轮廓线及典型段可知，地下轮廓线的水平投影长度Ln=10m,地下轮廓线的垂直投影长度sn=7.18m,则,计算深度Te=T。=11.84m。将渗流区按地下轮廓形状分为若干典型渗流段，见图7.7。通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7-7所示。分段编号分段名称STLξ水头损失HiI进口段水平段0500Ⅲ垂直段水平段V垂直段水平段00出口段合计(4)进、出口段水头损失值的修正见表7.21所示进出口水头损失修正段别TTβ进口段出口段1(5)进、出口段齿墙处水头损失修正编号阻力系数ξ水头损失H;I000V合计表7.23各角隅点渗压水头角隅点H₆渗压水头0图7.8泵房底板渗透压力分布图(单位：m)泵房底板所承受的渗透压力为：对底板中心的弯矩：=4.7365×8.592-0.802×448.51-392、土压力计算土压力计算简图如下图7.9。认为水下部分粘性土的粘聚力不变，并忽略粘性土膨胀而产生的压力。图7.9土压力计算简图(1)计算主动土压力系数：Ka=tg²(45°-α/2)=1g²(45°-21°/2)=0.4724(2)▽地下水=12.73m,则H₁=1.27m,H₂=7.18m(3)拉力区深度计算：(5)对底板中心的力矩：(6)水压力计算：对底板中心的力矩：运行期稳定校核：表7.24运行期泵房荷载汇总表设计运行工况垂直力(kN)水平力(kN)名称个→十自重水重水压力浮托力渗透压力土压力合计(1)抗滑稳定校核采用抗剪断公式：,滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以(2)地基应力验算：基础底面不均匀系数：附录A,表A.0.3中等坚实，由于是中型泵站系数适当加大0.5,取[n]=2.5。结论：在设计运行工况下，地基平均应力、不均匀系数、抗滑稳定均满足要求，泵站整体稳定。7.5.5.2校核运行工况1、渗透压力计算上、下游水头差：泵房后墙地下水位经计算为12.73m由图7.7地下轮廓线及典型段可知，地下轮廓线的水平投影长度Lo=10m,地下轮廓线的垂直投影长度sn=7.18m,则,计算深度Tc=Te=11.84m。将渗流区按地下轮廓形状分为若干典型渗流段，见图7.7。图7.7泵房地下轮廓及典型段(单位：mm)通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7.7所示。表7.20阻力系数，水头损失计算表(方案二：止水失效)分段编号分段名称STLξ水头损失HiI进口段水平段0500I垂直段水平段V垂直段水平段00出口段合计(4)进、出口段水头损失值的修正表7.21修正后的各段水头损失表进出口水头损失修正段别Tβ进口段出口段1(5)进、出口段齿墙处水头损失修正编号阻力系数ξ水头损失Hi修正后水头损失I000ⅢVV合计角隅点H₆渗压水头0图7.8泵房底板渗透压力分布图(单位：m)泵房底板所承受的渗透压力为：对底板中心的弯矩：M=MI+M2+M3=4.7365×8.592-0.802×448.51-392、土压力计算土压力计算简图如下图7.12。认为水下部分粘性土的粘聚力不变，并忽略粘性土膨胀而产生的压力。图7.12土压力计算简图(2)▽地下水=12.75m,则H₁=1.25m,H₂=7.2m(3)拉力区深度计算：(5)对底板中心的力矩：(6)水压力计算：对底板中心的力矩：校核期稳定校核表7.29校核期泵房荷载汇总表校核工况垂直力(kN)水平力(kN)名称↓个—→十自重水重水压力浮托力渗透压力土压力合计(1)抗滑稳定校核采用抗剪断公式：,滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以(2)地基应力验算：基础底面不均匀系数：,查《泵站设计规范》附录A,表A.0.3中等坚实，由于是中型泵站系数适当加大0.5,取[n]=2.5。结论：在设计运行工况下，地基平均应力、不均匀系数、抗滑稳定均满足要求，泵站整体稳定。8泵房结构设计及配筋计算8.1底板结构计算向前算1.5B范围内的板(支承形式可以视作为三边固支一边自由的双向板)和钮新强主编)第十八章《板的内力与变位计算》,进行双向板的计算。计算简图图8—2三角形荷载作用下计算示意图E、v:材料的弹性模量和泊松比。根据板的长边与短边之比为1.5,查《水工混凝土结构设计手册》(中国水数m⁰y数m⁰y(1)完建期：基应力看做66.5kPa的均布荷载和0～8.44kPa的三角形荷载。故底板承受q=v₀φYo₉x=1.0×0.95×1.05×(66.5-24.5)=42kPa的均布荷载和0～q=y₀PYg₉x=1.0×0.95×1.05×8.44=8.41kPa的三角形荷载。表8-3特征弯矩汇总表特征弯矩汇总表参数m⁰y均荷载系数m弯矩三角形荷载系数m弯矩(2)设计运行工况：基应力看做69.43kPa的均布荷载和0～(74.4-69.43=4.97)kPa的三角形荷载。渗透压力：故底板承受的均布荷载和三角形荷载分别为：表8-4特征弯矩汇总表特征弯矩汇总表参数m⁰y均荷载系数m弯矩三角形荷载弯矩合荷载M(3)最高运行工况：力看做69.43kPa的均布荷载和0～4.97kPa的三角形荷载。底板自重：1×24.5=24.5kPa,浮托力：1×9.8=9.8kPa,渗透压力：故底板承受的均布荷载和三角形荷载分别为：表8-5特征弯矩汇总表特征弯矩汇总表参数m⁰xm⁰y均荷载系数m三角形荷载弯矩合荷载M(4)检修期①计算检修工况地基反力检修工况除水重与设计运行工况不同外，其他荷载均与设计运行工况相同。表8-6检修工况作用荷载汇总表检修期垂直力(kN)水平力(kN)称↓个→十重重压力托力透压力压力计W2=(21.4-19.3)×1.3×3.75×4×9.8+(21.4-19.3)×9.1底板L=1.5B处地基反力均布荷载和0～(140.82-129.24=11.58)kPa的三角形荷载。故底板承受的均布荷载和三角形荷载分别为：表8-7特征弯矩汇总表特征弯矩汇总表参数m⁰xm⁰y均荷载系数m弯矩三角形荷载弯矩合荷载M作用在梁上的荷载有：底板自重q自，水重q水，浮托力q浮,渗透压力q渗和地基反力P,侧向土压力作用下产生的弯矩，侧向水压力作用下产生的弯(5)对底板中心的力矩：扬州大学本科生毕业设计浮托力q浮：qr=9.8kN/m;所以qk=67.07-24.5-20.58+9.8+25.9=57.69kN/m②两侧土压力及水压力计算(1)计算主动土压力系数：Ko=tg²(45°-a/2)=1g²(45°-20°/2)=0.4903(2)▽地下水=25.09m,则H₁=1.71m,H2=4.37m(3)拉力区深度计算：(5)对底板中心的力矩：(6)水压力计算：对底板中心的力矩：(4)检修期检修工况均视为在设计运行工况时检修，因此浮托力q浮及渗透压力q渗均与设计运行工况相同。检修时均认为是一孔检修，其他孔正常工作。按检修的不同可分为边孔检修、第二孔检修。两种种检修工况的地基反力在顺水流方向的分q8.3两端固支倒置梁内力计算表8-8连续梁内力汇总表工况完建期设计期边孔检修第二孔检修工况完建期设计期边孔检修第二孔检修8.4配筋计算Iy方向弯矩较小，钢筋排在内层。(1)lx方向配筋计算①上层配筋：最大弯矩出现在检修期的跨中弯矩Mmax=85.15fy=fy=300N/mm²,结构系数k=1.20。②下层配筋：最大弯矩出现在检修期的支座负弯矩Mmax=176.18kN·m(2)ly方向配筋计算①上层配筋：最大弯矩出现在检修期的跨中弯矩Mmax=75.35kN·mfy=fy=300N/mm²,结构系数k=1.20。8.4.2倒置梁配筋截面尺寸b=1000mm,h=600mm,取计算高度(1)上层配筋(2)下层配筋按最小配筋率配筋时As=pminbho=0.15%1×000=5mm²<8.5裂缝校核yo=(0.5+0.425αEp)h,1o=(0.0833+0.19αEp)bh³p:为纵向受拉钢筋的配筋率，受弯构件抗裂验算按下式进行计算：Mm=γmαfWaym:截面抵抗矩的塑性系数，对于矩形截面取1.55;ac:混凝土拉应力限制系数，对于长期组合取0.7;Wa:换算截面A0对受拉边缘的弹性抵抗矩Mcr=1.55×0.85×1.78×6.3×10⁷=147.7kN,m>满足抗裂要求，故不需要进行裂缝开展宽度验算。Me=1.55×0.7×1.78×6.3×10⁷=121.6kN·m<Mma不满足抗裂要求，故需要进行裂缝开展宽度验算。=0.29<0.30mm,满足要求。8.6中墩结构设计及配筋8.6.1中墩受力分析扬州大学本科生毕业设计中墩主要承受上部结构重及自重，在检修期还承受邻孔的侧向水压力。因此中墩按偏心受压受压构件设计，并按检修工况进行计算配筋。计算单元取顺水流向的单位长度。W1=0.6×1.0×4.38×24.5=(2)上部结构重W2已知泵房上部结构自重为633.29kN,则各中墩承重为633.29kN,则(3)侧向水压力P对墩底弯矩：则中墩承受的轴向压力：NG=W1+W2=74.97+57.57=132.54kN,弯矩设计值：M=%yM)=1.08.6.2配筋计算选取的中墩计算段视为一端固定，一端不移动的铰，则计算长度10=0.7l=0.7×5.1=3.6m;截面尺寸b=1000mm,h=600mm,取a=a'=45mm,计算高度ho=h-a=555mm,Czs混凝土f=11.9N/mm²,Ⅱ级钢筋fy=fy=300N/mm²,结构系数k=1.20。由于在墩墙的结构计算和配筋的过程中，应考虑每一个进水池的检修情况，故应按照配置对称钢筋的偏心受压构件计算。1a/h=36007600=6<8,属于短柱，不考虑纵向弯曲的影响，取η=1.0判断大小偏心：neo=1.0×273=273mm<0.3ho=0.3×555=166.5mm,按小偏心受压构件进行设计。由于检修可能为两侧任一侧，故采用对称配筋。8.7边墩结构计算及配筋8.7.1边墩受力分析边墩直接挡土，除承受上部结构重和自重外，还承受墩后侧土压力及侧向水压力。与中墩一样，按偏心受压受压构件设计。考虑到地震动土压力很小，小于进水池内的水压力，故可知对于边墩计算工况取完建期和边孔检修工况，计算单元取顺水流向的单位长度。WI=0.8×1.0×4.38×24.5=(2)上部结构重W2已知泵房上部结构自重为633.29kN,则各中墩承重为633.29kN,则(3)完建期的墙后土压力完建期地下水处于泵房底板以下，因此边墩不承受侧向水压力作用，只承受侧向土压力。土压力的受拉区深度Z0=2.91m,土压力系数Ka=0.4903,填土(4)检修工况的墙后土压力和水压力设计水位时V地下水=24.46m,则H1=1.71m,H2=3.57m,Z0=2.91m,检修工况：轴向力NG=W1+W2=99.96+57.57=157.53kN,8.7.2配筋计算选取的边墩计算段视为一端固定，一端不移动的铰，则计算长度10=0.7l=0.7×5.1=3.6m;截面尺寸b=1000mm,h=800mm,取a=a¹=45mm,计算高度ho=h-a=755mm,C₂5混凝土fk=11.9N/mm²,IⅡ级钢筋fy=fy=300N结构系数k=1.20。按照配置对称钢筋的偏心受压构件计算。1o/h=3600/700<8,属于短柱，不考虑纵向弯曲的影响，取》=1.0判断大小偏心；neo=1.0×567=567mm>0.3ho=0.3×755=226.5mm,按大偏心受压构件进行设计。mm²>188mm²,选用史20@200mm,实际As=1571mm²。8.8泵房后墙结构计算泵房后墙直接挡土，除承受上部荷载外还承受墙后侧向土压力和侧向水压力，按三边固支一边自由的双向板进行设计。和边墩一样分完建期和检修期(按排涝设计水位计算)两工况分别进行计算。计算简图如下图所示。图8-4完建期泵房后墙荷载计算简图qk=γ(H₁-Za)Ka=19.6M=γoψyomqkI²=1.0×1.0×1.05×21.6表8-9完建期后墙各点弯矩计算表扬州大学本科生毕业设计后墙特征弯矩汇总表参数m⁰y均荷载系数m弯矩M1(1)检修期另一种最不利工况为检修期(设计排涝水位),进水池中无水，作用于板上图8-5检修期泵房后墙荷载计算简图qk=γ(H-Zo)Ka=19.66×(5.16-2.91)×0M=yoyyomqk₁²=1.0×1.0×1.2×58.64×3.75²=989.55(kN·m)表9-10检修期后墙各点弯矩计算表后墙特征弯矩汇总表参数m⁰y均荷载系数m方向固支最大弯矩8.8.1配筋计算(1)板中间横向(x方向)配筋：),计算高度ho=h-a=600-45=555mm,mm²>72.65mm²,选用中18@280,实际As=909mm²。(2)板中间竖向(y方向)配筋：),计算高度ho=h-a=600-45=555mm,Czs混凝土fo=11.9N/mm²,Ⅱ级钢筋fy=fy=300N/mm²,结构系数k=1.20。(4)板两边固支配筋：计算结果同下边缘，选用史14@150。裂缝宽度验算取板所受的最大弯矩时的短期组合进行裂缝宽度验算。计算高度保护层厚度c=35mm,钢筋直径Ms=m'qklo²=-0.034×58.64×3.75²=-28.04kN·m混凝土弹性模量=0.059<0.30mm,满足要求。8.9电机梁结构计算8.9.1电机梁内力计算(2)荷载分析②电机梁承受的楼板重(电机层楼板为单向板):承受的楼板重。⑤水泵转子及传动装置重量：⑥作用于水泵叶轮上的轴向水压力：(3)荷载设计值p=Yo(Pi+P₂)+yGP₃=1.05×(22.07+8.58)+1.20×10=44.(4)内力计算简支梁跨中弯矩(弯矩图见图9-6)设计值为；电机梁支座边缘的剪力(剪力图见图)最大，剪力设计值为：图8-6电机弯矩、剪力图8.9.2电机梁配筋计算(1)正截面受弯承载力计算：该电机梁处于二类环境查《水工钢筋混凝土结构学》附录四表1,混凝土保C₂s混凝土fe=11.9N/mm²,Ⅱ级钢筋f,=f,=300N/mm²,结构系数k=1.20。查《水工钢筋混凝土结构学》附录三表1,选用3虫14,As=461mm²。计算配筋率：求，且在梁的常用配筋率0.6%~1.5%范围内，截面尺寸合适。架立筋采用2Φ14。(2)斜截面承载力计算①截面尺寸验算：0.25fcbho=0.25×11.9×300×555=495.6截面尺寸满足抗剪要求。0.7f,bha=0.7×1.27×300不需进行斜截面抗剪配筋计算，仅按构造要求设置腹筋。按全梁布置箍筋，采用双支箍筋，选用φ8@250,即Aw=101mm²,s=250mm,具体见配筋图。,满足箍筋最小配筋率要求。(3)电机梁裂缝宽度验算①短期组合②长期组合(电机层活载准永久值，水动力准永久值均取p=0.58.9.3裂缝宽度验算计算高度保护层厚度c=35mm,钢筋直径混凝土弹性模量Es短期组合裂缝宽度计算：=0.24<0.30mm,满足要求。长期组合裂缝宽度验算：=0.2<0.30mm,满足要求。裂缝宽度均在允许范围内，能够满足正常使用要求。8.10水泵梁结构计算对于墩墙式泵房的水泵梁，根据其与墩墙的刚度，可以按两端固支进行设计8.10.1水泵梁的内力计算(1)计算跨度：水泵梁为两端固定的梁，1o=3.94m(2)水泵梁的荷载分析及设计值：①水泵自重设计值：q₁=1.05×0.3×②水泵固定部件的重量：③水泵弯管至后墙之间的管重及管中水重，出水管与水平成30°角时，可以认为有一半重量作用于水泵梁每根水泵梁上的集中力为：④水平冲击力Px(kN)由于停机时，水流倒冲所产生的力，该力使水泵梁产生侧向弯曲D:为水泵出水管弯管直径，D=0.9m(3)内力计算跨中弯矩设计值：(4)梁上部受力筋计算钢筋排成一排所以a=40mm。截面有效高度ha=hC₂s混凝土fe=11.9N/mm²,Ⅱ级钢筋f,=fx=300N/mm²,结构系数k=1.20。筋计算按最小配筋率：Asmin=pminbho-0.15%×300×260=117mm²>80.44mm²,查《水工钢筋混凝土结构学》附录三表1,选用2虫14,As=308mm²。(5)梁下部受力筋计算筋计算《水工钢筋混凝土结构学》附录三表1,选用2虫14,As=308mm²。另外，水泵梁还受水平冲击力，配筋在高度方向上应加设一根φ16的钢筋。(6)抗剪腹筋①支座边缘截面剪力设计值：②截面尺寸复核：0.25fcbho=0.25×11.9×300×260=232截面尺寸满足抗剪要求。③抗剪腹筋计算：0.7f,bha=0.7×1.27×300×260不需进行斜截面抗剪配筋计算，仅按构造要求设置腹筋。按全梁布置箍筋，③箍筋最小配筋率复核：,满足箍筋最小配筋率要求。8.10.2水泵梁抗裂验算由于水泵水泵梁的弯矩设计值和长期组合值相差不大，且前者较大，用设计对于单筋矩形截面的y0和I0按下列公式计算截面特征值：yo=(0.5+0.425aep)h,1o=(0.0833+式中：aE:弹性模量比，p:为纵向受拉钢筋的配筋率，9连接建筑物设计泵站两端与河岸连接时，必须设置连接建筑物，其组成部分有上、下游翼墙。连接建筑物的作用是：①挡住两岸填土，保证河岸稳定，免受水流冲刷；②前池岸边的翼墙有引导水流平顺的进入进水池作用；③控制站房侧向绕流，防止绕流引起的渗透变形。本工程下游翼墙采用扶壁式挡土墙，它包括直墙，底板和扶壁。主要利用底9.1下游翼墙设计8工况墙前水位墙后水位完建期无水无水设计期校核期I、完建期(1)自重计算翼墙自重计算表位重力(kN)至底板中心距离(m)弯矩立板板00壁板上土重壁上土 重计(2)土压力计算拉力区深度计算：(3)完建期翼墙稳定校核表9-3完建期荷载汇总表垂直力(kN)水平力(kN)名称↓—→十自重土压力合计滑动面为翼墙底板底面与土层的接触面。滑动面面积A=5.0×15.6=78m²,土录A,表A.0.3中等坚实。结论：在完建期工况下，泵站满足整体稳定性要求。(1)荷载计算①水重计算②水压力计算弯矩M2=837.5×3.31/3=924kN·m(+)③浮托力计算弯矩M3=0④渗透压力计算弯矩M4=191.1kN·m(一)⑤土压力计算设计水位时▽地下水=22.5m,则H1=1.1m,H2=3.2m,Z0=2.91m,对底板中心的力矩：(3)设计运行期翼墙稳定校核表9-4设计期荷载汇总表设计运行期荷载汇总表垂直力(kN)水平力(kN)名称↓个→十自重水重水压力浮托力渗透压力土压力合计滑动面为翼墙底板底面与土层的接触面。滑动面面积A=5.0×15.6=78m²,土抗滑稳定计算公式：基础底面不均匀系数：,查[泵站设计规范]附录A,表A.0.3中等坚实。结论：在设计运行期工况下，泵站满足整体稳定性要求。(1)荷载计算①水重计算弯矩M1=321×2=642kN·m(一)②水压力计算弯矩M2=837.5×3.31/3=924kN·m(+)③浮托力计算④渗透压力计算弯矩M4=191.1kN·m(一)⑤土压力计算设计水位时V地下水=22.5m,则H1=1.1m,H2=3.2m,Z0=2.91m,对底板中心的力矩：对底板中心的力矩：(3)设计运行期翼墙稳定校核表9-4设计期荷载汇总表设计运行期荷载汇总表垂直力(kN)水平力(kN)对底板中心的弯矩(kNm)名称↓个→十自重水重水压力浮托力渗透压力土压力合计滑动面为翼墙底板底面与土层的接触面。滑动面面积A=5.0×15.6=78m²,土抗滑稳定计算公式：地基应力验算：基础底面不均匀系数：查[泵站设计规范]附录A,表A.0.3中等坚实。结论：在设计运行期工况下，泵站满足整体稳定性要求。9.1.3下游翼墙结构计算及配筋立板的结构计算同底板的计算方法一样。将立板分为底板顶向上1.5B范围内的部分(支承形式可以视作为三边固支一边自由的双向板)和大于1.5B的部分(支承形式可以视作两端固支连续梁)。下面分别就上述分法计算底板受力情况。由于立板的总高度为4.5m,填土的拉应力深度为2.91m,故大于1.59m的后墙部分按照构造配筋，在1.59m范围内的按照双向板进行结构计算并配筋。因为ly/lx=0.66,近似于0.65,将其近似于看做三边固定，一边自由的双向板计算，查《水工混凝土结构设计手册》(中国水利水电出版社)表18-1(j)三边固定、一边自由的板承受均布荷载的矩形板计算系数表和表18-2(1)三边固定、一边自由的板承受三角形分布荷载的矩形板计算系数表将各系数汇总于9-6、9-7。表9-6受均布荷载的矩形板计算系数表(三边固定、一边自由的板)参数m⁰xm⁰xm⁰ym表9-7承受三角形分布荷载的矩形板计算系数表(三边固定、一边自由的板)受三角形荷载的矩形板计算系数表参数m⁰ym(1)荷载计算①完建期：从立板高程为20.89m处到底板顶高程19.3m处，墙后土压力荷载为由0变化到22.85kP的三角形荷载。故墙承受0～q=yaPY₆9x=1.0×0.95×1.05×22.85=22.79kPa的三角形荷载。在三角形分布荷载下，板的特征弯矩如表9-8所示。表9-8特征弯矩汇总表m⁰ymM在各种荷载下，板的各特征弯矩如表9-9所示。表9-9特征弯矩汇总表受三角形荷载的矩形板计算系数表参数m⁰ymM最高运行期与设计运行期时一样。表9-10各参数最大荷载及时期各参数最大荷载及时期参数m⁰y荷载时期设计期设计期设计期设计期设计期设计期(2)配筋计算在lx和Iy方向分别取单位宽板条，按一般受弯构件计算钢筋用量。双向板跨中两个方向均需受力钢筋，钢筋是纵横交叉配置的。①ly方向配筋计算截面尺寸b=1000mm,h=400mm,取a=30mm,计算高度结构系数k=1.20。算高度ho=h-a=353mm,C₂5混凝土f。=11.9N/mm²,Ⅱ级钢筋fy=fy=300N/mm²,结构系数k=1.20。ξ=1-√1-2αs=1-√1-2×0.004迎土侧配筋：最大弯矩出现在设计运行期的支座负弯矩Mmax=13.50kN·mmm²>154mm²,查《水工钢筋混凝土结构学》附录三表2,选用史12@200,实9.1.4前趾结构计算及配筋前趾按照悬臂板进行计算配筋，取单宽为一计算单元。(1)荷载计算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=y₀φY₆9x=1.0×0.95×1.05×(61.6②设计运行工况：即地基反力：前趾自重：0.5×24.5=12.25kPa由以上计算可知，前趾的最危险时期是设计工况时期。(2)配筋计算前趾底部固定端受拉，截面尺寸b=1000mm,h=500mm,取a=35mm,计算高度ho=h-a=465mm,C₂s混凝土fe=11.9构系数k=1.20。扬州大学本科生毕业设计底板计算同泵房底板，因为底板净宽12=3.6m,扶壁净距11=3.6m,两者之比1₂/1=3.6/3.6=1<1.5,则按三边固支，一边自由的双向板计算。取单宽为一计算单元。(1)荷载计算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=y₀φY₆9x=1.0×0.95×1.05×(99.34-12.2②设计运行工况：即地基反力：前趾自重：0.5×24.5=12.25kPa渗透压力：设计荷载值：q=yoPY₆9x=1.0×1.0×1.05×(88.47-93.8-4.9-③最高运行工况：q=y₀φy₆9x=1.0×1.0×1.05×(88.47-93.8-4.(2)配筋计算受均布荷载的底板特征弯矩汇总表参数m⁰ymM①1x方向配筋计算截面尺寸b=1000mm,h=500mm,],计算高度ho=h-a=470mm,C₂s混凝土fe=11.9①ly方向配筋计算最大弯矩出现在完建期的支座负弯矩Mmax=12.24kN·m,截面尺寸b=1000mm,h=500mm,,计算高度ho=h-a=453mm,