泵站施工图计算书.docx

泵站施工图计算书.docx

《泵站施工图计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《泵站施工图计算书.docx（74页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

泵站施工图计算书

1.综合说明

1.1概况

***位于**区东部，是**区四大万亩圩口之一，该圩东、西、北分别由青通河、长江、九华河所环抱，南部为丘陵区。

全圩总面积144.2km2，耕地面积11.41万亩，总人口5.48万人。

***圩内为纯圩区地形，地势较为平坦。

圩内地面高程一般在9.0~10.0m之间（吴淞高程，下同），局部最高和最低地面高程为12.0m和8.5m。

圩内有沿江公路、沿江高速公路和沿江铁路贯穿。

***堤防全长36.73km，堤顶宽6.0m，堤顶高程17.0~18.3m，内外边坡为1：

3。

由于***三面环水，九华河、青通河来水面积较大（其中九华河来水面积532.8km2，青通河来水面积1240km2），圩区河道比降平缓，河槽泄量不足，两岸均有防洪堤，堤内耕地均低于河道洪水位，河道出口受江水位顶托，泄流不畅，河道高水位持续时间长，该圩排涝任务繁重。

***圩内排涝任务由5座泵站承担，即梅龙、刘村渡、桐梓山、大同和双丰排涝站，现状总装机56台套7395kW，排涝流量69.98m3/s，排涝模数为0.485m3/s/km2，现状设计排涝标准为7年一遇。

由于排涝标准不足，再加上机电设备老化，效率低下，该圩涝灾频繁，严重地制约着当地农业生产的进一步发展。

***泵站本次需要更新改造的共有7座机房，全部拆除重建。

更新改造后，7座机房总装机35台，总装机容量7020kW，设计总抽排流量58.9m3/s。

其中桐梓山站一机房设计抽排流量为7.7m3/s，设计净扬程为4.5m，最低净扬程为0.9m，最高净扬程为8.52m，平均净扬为5.0m。

老站装机4台，总容量810kW，新建泵站装机容量为960kW，共有6台机组。

依据《防洪标准》（GB50201-94）和《泵站设计规范》（GB/T50265-97）的规定，确定本工程为Ⅳ等小

（1）型泵站，各主要建筑物（如泵房、进水闸、前池、排涝出水涵）均为4级建筑物。

排涝出水涵采用钢筋混凝土结构，单孔矩形截面，孔口尺寸2.5m×2.5m。

整个涵洞分成6节，总长51m。

底板高程5.7m，出口设置防洪工作闸门，上部设起闭台，起闭台顶高程17.0m，并用便桥将堤顶与起闭台相连。

堤顶高程18.36m，涵洞上部最大填土高度为9.66m。

前池是排涝进水闸与进水池间的连接段。

在平面上顺水流方向呈梯形布置，前池总长18.0m，始端宽9.1m，末端宽17.5m，扩散中心角30。

底板前10.0m为斜坡段，从5.5m高程降至5.37m高程。

靠近站房段4.0m长为水平面，其高程与水泵进水室底板同为5.37m。

底板为钢筋砼结构。

在水平段范围内设排水孔，下设反滤层。

1.2设计依据

1）《防洪标准》（GB50201-94）；

2）《泵站设计规范》（GB/T50265-97）；

3）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；

4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；

5）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-2008）；

6）《水工钢筋混凝土结构学》（中国水利水电出版社）；

7）***初步设计报告及相关资料。

2.涵洞结构计算（堤顶填土最大处）

堤顶填土最大处箱涵的结构型式及尺寸见下图：

2.1荷载计算

作用于涵洞上的荷载有：

填土压力（垂直土压力和水平土压力）、内外水压力、洞身自重以及填土上的活荷载等。

这里，主要考虑涵洞完建期所受的荷载，主要为填土压力、洞身自重，活荷载很小可忽略不计。

计算土压力时，洞身沿轴向取单宽，洞顶的填土方式为上埋式，其数值可按下式计算：

2.1.1垂直土压力

（1）

式中：

H—洞顶以上填土高度（m）；H=18.36-8.7=9.66m

γs—填土容重（kN/m3）；γs取19.0kN/m3

D1—涵洞外轮廓宽度；本工程D1=3.5m

Ks—系数，对于刚性涵洞可按《水工设计手册》第八卷表40-3-4查用，由H/D1=9.66/3.5=2.76，查表并用插值法求得Ks=1.488。

将以上数值代入上式，可得其标准值为：

pk=1.488×19.0×9.66=273.10（kN/m）

荷载的设计值等于荷载的标准值乘以相应的荷载分项系数。

对于永久荷载，分项系数γG=1.05。

垂直土压力的设计值为：

p=273.10×1.05=286.76（kN/m）

系数Ks值

H/D1

0.1

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

≥10

Ks

1.04

1.20

1.40

1.45

1.50

1.45

1.40

1.35

1.30

1.25

1.20

1.15

2.1.2水平土压力

（2）

式中：

py—计算截面处的水平土压力（kN/m2）；

γs—填土容重（kN/m3）；γs取19.0kN/m3

H1—填土顶面至计算截面的高度（m）；

B—涵洞沿轴向的长度；B=1.0m

ξ—系数，对一般砂性土或较干的粘土可采用0.35~0.45，当含水量较大时可提高到0.5~0.55。

本工程取ξ=0.5。

H1’=9.66+0.5/2=9.91m

H1’’=9.66+3.0+0.5/2=12.91m

将以上数值代入上式计算，其相应的标准值分别为：

pyk’=0.5×19.0×9.91×1.0=94.15kN/m

pyk’’=0.5×19.0×12.91×1.0=122.65kN/m

荷载分项系数γG=1.05，水平土压力的设计值为：

py’=94.15×1.05=98.85kN/m

py’’=122.65×1.05=128.78kN/m

2.1.3洞身自重设计值

顶、底板自重：

q=γ*A*B*γG=25×0.5×1.0×1.05=13.13kN/m

2.1.4侧墙、隔墙自重（集中力）：

p=γ*A*L*B*γG=25×0.5×2.5×1.0×1.05=32.81kN

2.1.5垂直均布荷载总和

∑P=p+q=286.76+13.13=299.89kN/m

2.1.6边荷载设计值：

（3）

式中：

H2—为洞底中点至堤顶的高度。

q边=19×12.91×1.05=257.55kN/m

2.2内力计算

2.2.1结构的受力简图如下：

无边荷载时涵洞荷载图

有边荷载时涵洞荷载图

利用DKJ程序计算结构的内力。

节点编号及单元划分详见下图。

计算成果附后。

节点编号及单元划分图

数据文件名：

***泵站更新改造桐梓山站一机房涵洞无边荷载.t×t

计算成果如下：

*********************************************************

***DKJPROGRAMDEVELOPEDBYZHANGQIFU,1988.8***

***COPYRIGHT（C）1988BYZHANGQIFU***

*********************************************************

NJJTNENGNDJQNQNPNK

727042900

E1E0EUPMEE

.2800E+084000.-.1000E-01.0000.0000

JH:

12233445676175

J×:

12002000502000

BB:

1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

BH:

.5000.5000.5000.5000.5000.5000.5000

BL:

.7500.7500.7500.75003.0003.0003.000

BC:

.0000.0000.0000.0000.0000-90.00-90.00

PJ:

62-32.8172-32.81

PE:

13.7500-13.1323.7500-13.1333.7500-13.13

43.7500-13.13533.000-299.9633.00098.85

643.00029.93733.000-98.85743.000-29.93

NF=18NY=141

PP:

386.7283.0283.0386.7.1377.3658E-10

NODE×YRNODE×YR

1:

.0000.0000-.3600E-032:

-.9587E-05.3735E-03-.3877E-03

3:

-.1917E-04.5464E-03.6963E-094:

-.2876E-04.3735E-03.3877E-03

5:

-.3835E-04.0000.3600E-036:

-.1776E-05-.1034E-03.3624E-03

7:

-.3659E-04-.1034E-03-.3624E-038:

.0000.0000.0000

ELEMENTNIQIQJMIM0MJ

1:

179.0-482.6202.4156.72.009100.2

2:

179.0-202.4-.7324E-03-100.2-157.1176.1

3:

179.0.8316E-03-202.4-176.1-157.1100.2

4:

179.0202.4-482.6-100.22.010-156.7

5:

162.5449.8449.8-154.5182.9154.5

6:

482.6-162.5-179.0154.527.55-156.7

7:

482.6162.5179.0-154.5-27.55156.7

STOP

洞身无边荷载弯矩图

数据文件名：

***泵站更新改造桐梓山站一机房涵洞有边荷载.t×t

计算成果如下：

*********************************************************

***DKJPROGRAMDEVELOPEDBYZHANGQIFU,1988.8***

***COPYRIGHT（C）1988BYZHANGQIFU***

*********************************************************

NJJTNENGNDJQNQNPNK

727042920

E1E0EUPMEE

.2800E+084000.-.1000E-01.0000.0000

JH:

12233445676175

J×:

12002000502000

BB:

1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

BH:

.5000.5000.5000.5000.5000.5000.5000

BL:

.7500.7500.7500.75003.0003.0003.000

BC:

.0000.0000.0000.0000.0000-90.00-90.00

PJ:

62-32.8172-32.81

PE:

13.7500-13.1323.7500-13.1333.7500-13.13

43.7500-13.13533.000-299.9633.00098.85

643.00029.93733.000-98.85743.000-29.93

PB:

257.51.5003.000257.5-1.5003.000

NF=18NY=141

PP:

351.0318.8318.8351.0.1907-.2912E-08

NODE×YRNODE×YR

1:

.0000.0000-.3800E-032:

-.9719E-05.3948E-03-.4149E-03

3:

-.1944E-04.5816E-03.6746E-094:

-.2916E-04.3948E-03.4149E-03

5:

-.3887E-04.0000.3800E-036:

-.2301E-05-.1034E-03.3683E-03

7:

-.3659E-04-.1034E-03-.3683E-038:

.0000.0000.0000

ELEMENTNIQIQJMIM0MJ

1:

181.4-482.6229.3162.95.685104.0

2:

181.4-229.3-.6714E-03-104.0-168.5190.0

3:

181.4.5569E-03-229.3-190.0-168.5104.0

4:

181.4229.3-482.6-104.05.686-162.9

5:

160.0449.8449.8-153.3184.1153.3

6:

482.6-160.0-181.4153.330.07-162.9

7:

482.6160.0181.4-153.3-30.07162.9

STOP

洞身有边荷载弯矩图

2.3洞身配筋计算

由于堤顶断面受力最大，结构内力也最大，所以以堤顶断面为准，取两种工况下的计算结果的最大值配筋。

2.3.1参数说明：

结构系数：

rd=1.2

计算厚度：

底板底层h0=500-50=450mm

其他厚度h0=500-30=470mm

C25的砼强度：

fc=11.9N/mm2

Ⅱ级钢筋的强度：

fy=310.0N/mm2

建筑物级别为4级，永久建筑物，故γ0=0.9，Ψ=1.0

完建期（不计边荷载）（单宽1m计）

底板底层M=156.7×0.9=141.0kN·m

底板面层M=176.1×0.9=158.5kN·m

顶板底层M=182.9×0.9=164.6kN·m

顶板面层M=154.5×0.9=139.1kN·m

边墙外侧M=156.7×0.9=141.0kN·m

边墙内侧M=0kN·m

完建期（计边荷载）（单宽1米计）

底板底层M=162.9×0.9=146.6kN·m

底板面层M=190.0×0.9=171.0kN·m

顶板底层M=184.1×0.9=165.7kN·m

顶板面层M=153.3×0.9=138.0kN·m

边墙外侧M=162.9×0.9=146.6kN·m

边墙内侧M=0kN·m

2.3.2配筋计算：

（1）底板底层

M按146.6kN·m计算

h0=450mm

αs=（rd·Mma×）/（fc·b·h02）

=（1.2×146.6×106）/（11.9×1000×4502）

=0.0730

ξ=1-（1-2αs）1/2

=1-（1-2×0.0730）1/2

=0.0759〈0.544

As=（fc·ξ·b·h0）/fy

=（11.9×0.0759×1000×450）/310

=1311.1（mm2）

ρ=As/（b·h0）

=1311.1/（1000×450）

=0.291%〉0.15%

选用钢筋Φ16@200，实际1m中As1=1005mm2，另侧墙外侧的Φ16@200钢筋弯入底板底面1/3净宽，有As2=1005mm2，实际As=As1+As2=1005+1005=2010mm2。

（2）底板面层

M按171.0kN·m计算

h0=470mm

αs=（rd·Mma×）/（fc·b·h02）

=（1.2×171.0×106）/（11.9×1000×4702）

=0.0781

ξ=1-（1-2αs）1/2

=1-（1-2×0.0781）1/2

=0.0814〈0.544

As=（fc·ξ·b·h0）/fy

=（11.9×0.0814×1000×470）/310

=1468.1（mm2）

ρ=As/（b·h0）

=1468.1/（1000×470）

=0.312%〉0.15%

选用钢筋Φ20@200，实际1m中As=1571mm2。

（3）顶板底层

M按165.7kN·m计算

h0=470mm

αs=（rd·Mma×）/（fc·b·h02）

=（1.2×165.7×106）/（11.9×1000×4702）

=0.0756

ξ=1-（1-2αs）1/2

=1-（1-2×0.0756）1/2

=0.0787〈0.544

As=（fc·ξ·b·h0）/fy

=（11.9×0.0787×1000×470）/310

=1420.7（mm2）

ρ=As/（b·h0）

=1420.7/（1000×470）

=0.302%〉0.15%

选用钢筋Φ20@200，实际1m中As=1571mm2。

（4）顶板面层

M按138.0kN·m计算

h0=470mm

αs=（rd·Mma×）/（fc·b·h02）

=（1.2×138.0×106）/（11.9×1000×4702）

=0.0630

ξ=1-（1-2αs）1/2

=1-（1-2×0.0630）1/2

=0.0651〈0.544

As=（fc·ξ·b·h0）/fy

=（11.9×0.0651×1000×470）/310

=1174.8（mm2）

ρ=As/（b·h0）

=1174.8/（1000×470）

=0.250%〉0.15%

选用钢筋Φ16@200，实际1m中As1=1005mm2，另侧墙外侧的Φ16@200钢筋弯入顶板面层1/3净宽，有As2=1005mm2，实际As=As1+As2=1005+1005=2010mm2。

（5）边墙外侧

M按146.6kN·m计算

其弯矩大小与底板底层相等，故配筋与顶板面层相同，选配钢筋为Φ16@200。

（6）边墙内侧

由于其弯矩很小，所以配筋也很小，按最小配筋率ρ=0.15%进行配筋。

As=ρ·b·h0

=0.0015×1000×470

=705mm2

选用钢筋Φ16@200,实际1m中As=1005mm2。

2.3.3剪力校核

由DKJ程序计算结果可知在底板节点1处剪力值最大为482.6kN，取距端部0.5h处剪力值即482.6×1250/1500=402.2kN。

rdV=1.2×402.2×0.9=434.4kN

Vc=0.07fcbh0

=0.07×11.9×1000×450

=374.9kN

不满足Vc〉rdV

加配抗剪钢筋：

As=（rdV-0.07fcbh0）/fysina

=（434.4-374.85）×103/（310·sin45）

=271.7（mm2）

选用钢筋Φ14@400，实际1m中As=385mm2。

3.涵洞结构计算（取4和5节涵洞交接处）

此处箱涵的结构型式及尺寸见下图：

3.1荷载计算

3.1.1垂直土压力

（1）

式中：

H—洞顶以上填土高度（m）；H=15.86-8.7=7.16m

γs—填土容重（kN/m3）；γs取19.0kN/m3

D1—涵洞外轮廓宽度；本工程D1=3.5m

Ks—系数，对于刚性涵洞可按《水工设计手册》第八卷表40-3-4查用，由H/D1=7.16/3.5=2.05，查表并用插值法求得Ks=1.475。

将以上数值代入上式，可得其标准值为：

pk=1.475×19.0×7.16=200.66（kN/m）

荷载的设计值等于荷载的标准值乘以相应的荷载分项系数。

对于永久荷载，分项系数γG=1.05。

垂直土压力的设计值为：

p=200.66×1.05=210.69（kN/m）

系数Ks值

H/D1

0.1

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

≥10

Ks

1.04

1.20

1.40

1.45

1.50

1.45

1.40

1.35

1.30

1.25

1.20

1.15

3.1.2水平土压力

（2）

式中：

py—计算截面处的水平土压力（kN/m2）；

γs—填土容重（kN/m3）；γs取19.0kN/m3

H1—填土顶面至计算截面的高度（m）；

B—涵洞沿轴向的长度；B=1.0m

ξ—系数，对一般砂性土或较干的粘土可采用0.35~0.45，当含水量较大时可提高到0.5~0.55。

本工程取ξ=0.5。

H1’=7.16+0.5/2=7.41m

H1’’=7.16+3.0+0.5/2=10.41m

将以上数值代入上式计算，其相应的标准值分别为：

pyk’=0.5×19.0×7.41×1.0=70.40kN/m

pyk’’=0.5×19.0×10.41×1.0=98.90kN/m

荷载分项系数γG=1.05，水平土压力的设计值为：

py’=70.40×1.05=73.92kN/m

py’’=98.90×1.05=103.85kN/m

3.1.3洞身自重设计值

顶、底板自重：

q=γ*A*B*γG=25×0.5×1.0×1.05=13.13kN/m

3.1.4侧墙、隔墙自重（集中力）：

p=γ*A*L*B*γG=25×0.5×2.5×1.0×1.05=32.81kN

3.1.5垂直均布荷载总和

∑P=p+q=210.69+13.13=223.82kN/m

2.1.6边荷载设计值：

（3）

式中：

H2—为洞底中点至堤顶的高度。

q边=19×10.41×1.05=207.68kN/m

3.2内力计算

3.2.1结构的受力简图如下：

无边荷载时涵洞荷载图

有边荷载时涵洞荷载图

利用DKJ程序计算结构的内力。

节点编号及单元划分详见下图。

计算成果附后。

节点编号及单元划分图

数据文件名：

***泵站更新改造桐梓山站一机房涵洞无边荷载.t×t

计算成果如下：

*********************************************************

***DKJPROGRAMDEVELOPEDBYZHANGQIFU,1988.8***

***COPYRIGHT（C）1988BYZHA