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設(shè)計一體化提升泵站的荷載和揚程計算
閱讀：925 發(fā)布時間：2017-12-13設(shè)計一體化提升泵站的荷載和揚程計算
3.4.1 設(shè)計泵站時應(yīng)將可能同時的各種荷載進行組合。
3.4.2 泵站沿基礎(chǔ)底面的抗滑穩(wěn)定安系數(shù)應(yīng)按(5.4.2-1)式或(5.4.2-2)式計算：
Kc=fΣG/ΣH (5.4.2-1)
Kc=f′ΣG+C0A/ΣH (5.4.2-2)
式中 Kc——抗滑穩(wěn)定安系數(shù)；
ΣG——于泵站基礎(chǔ)底面以上的部豎向荷載（包括泵站基礎(chǔ)底面上的揚壓力在內(nèi)，kN）；
ΣH——于泵站基礎(chǔ)底面以上的部水平向荷載(kN)；
A——泵站基礎(chǔ)底面積(m)；
f——泵站基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)，可按試驗資料確定；當試驗資料時，可按本規(guī)準附錄A表A.0.2規(guī)定值采用；
f′——泵站基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦角Φ0的正切值，即f'=tgΦ0；
C0——泵站基礎(chǔ)底面與地基之間的單位面積粘結(jié)力(kPa)。
對于土基，Φ0、C0值可根據(jù)室內(nèi)抗剪試驗資料，按本規(guī)準附錄A表A.0.3的規(guī)定采用；對于巖基，Φ0、C0值可根據(jù)野外和室內(nèi)抗剪試驗資料，采用野外試驗峰值的小值平均值或野外和室內(nèi)試驗峰值的小值平均值。
當泵站受雙向水平力時，應(yīng)核算其沿協(xié)力方向的抗滑穩(wěn)定性。
當泵站地基力層為較深厚的軟弱土層，且其上豎向荷載較大時，尚應(yīng)核算泵站連同地基的部分土體沿深層滑動的抗滑穩(wěn)定性。
對于巖基，若不利于泵站抗滑穩(wěn)定的緩傾角軟弱夾層或斷裂面存在時，尚應(yīng)核算泵站可能組合滑裂面滑動的抗滑穩(wěn)定性。
3.4.3 預(yù)制泵站基礎(chǔ)底面應(yīng)力應(yīng)根據(jù)泵站結(jié)構(gòu)布置和受力情況等因素計算確定。
1 對于矩形或圓形基礎(chǔ)，當單向受力時，應(yīng)按(5.4.3-1)式計算：
Pmaxmin=ΣG/A±ΣM/W?。?.3.4-1)
式中：Pmaxmin——泵站基礎(chǔ)底面應(yīng)力的zui大值或zui小值(kPa)；
ΣM——于泵站基礎(chǔ)底面以上的部豎向和水平向荷載對于基礎(chǔ)底面垂直水流向的形心軸的力矩 (kN·m)；
W——泵站基礎(chǔ)底面對于該底面垂直水流向的形心軸的截面矩(m)。
2 對于矩形或圓形基礎(chǔ)，當雙向受力時，應(yīng)按(5.4.3-2)式計算：
Pmaxmin=ΣG/A±ΣMx/±ΣMy/Wy （3.4.3-2)
式中：ΣMx、ΣMy——于泵站基礎(chǔ)底面以上的部水平向和豎向荷載對于基礎(chǔ)底面形心軸x、y的力矩 (kN·m)；
Wx、Wy——泵站基礎(chǔ)底面對于該底面形心軸x、y的截面矩(m)。
3.4.4 設(shè)計揚程應(yīng)按設(shè)計流量時的集水池水位與出水管水位差和水泵管路的水頭損失以及安水頭確定。在設(shè)計揚程下，應(yīng)滿足泵站設(shè)計流量要求。
3.4.5 平均揚程可按(5.4.5)式計算加權(quán)平均凈揚程，并計入水力損失確定；或按泵站進、出平均水位差，并計入水力損失確定。
H=ΣHiQiti/ΣQiti (3.4.5)
式中 H——加權(quán)平均凈揚程(m)；
Hi——i時段泵站進、出水水位差(m)；
Qi——i時段泵站提水流量(m/s)；
ti——i時段歷時(d)。
在平均揚程下，水泵應(yīng)在區(qū)工作。
3.4.6 zui高揚程應(yīng)按泵站出水zui高水位與進水池zui低水位之差，并計入水力損失確定。
3.4.7 zui低揚程應(yīng)按泵站進水zui高水位與出水zui低水位之差，并計入水力損失確定。
3.5 抗浮計算
3.5.1 預(yù)制泵站的抗浮計算，應(yīng)滿足下式要求：
（3.5.1）
式中
——抗浮力；
——抗浮穩(wěn)定性安系數(shù)，應(yīng)按5.5.2條的規(guī)定采用；
——浮托力規(guī)準值，按5.5.4條確定。
當不滿足式（5.5.1）時，可采取井壁下端四周澆搗混凝土配重或錨桿等方法解決抗浮問題。
3.5.2 預(yù)制泵站抗浮穩(wěn)定安系數(shù)應(yīng)按(3.5.2)式計算：
Kf=Σv / Σu (3.5.2)
式中：Kf——抗浮穩(wěn)定安系數(shù)；
Σv——于泵房基礎(chǔ)底面以上的部重力(kN)；
Σu——于泵房基礎(chǔ)底面上的揚壓力(kN)。
3.5.3 預(yù)制泵站抗浮穩(wěn)定安系數(shù)值，不分泵站別和地基種別，基本荷載組合下為1.10，殊荷載組合下為1.05。
3.5.4 地下水對預(yù)制泵站筒體壁的規(guī)準值應(yīng)按下列規(guī)定確定：
1 預(yù)制泵站筒體壁上的水壓力按靜水壓力計算；
2 水壓力規(guī)準值的相應(yīng)設(shè)計水位，應(yīng)根據(jù)勘察部門和水文部門提供的數(shù)據(jù)采用。對于可能出現(xiàn)的zui高和zui低水位，應(yīng)綜合考慮一段時間變化及工程設(shè)計基準期可能的發(fā)展趨勢確定；
3 水壓力規(guī)準值的相應(yīng)設(shè)計水位，應(yīng)根據(jù)對結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)確定取zui高水位或zui低水位。當取zui高水位時，相應(yīng)的準*值系數(shù)可取平均水位與zui高水位的比值；當取zui低水位時，相應(yīng)的準*值系數(shù)應(yīng)取1.0。
4 地下水對預(yù)制泵站筒體壁的壓力，應(yīng)按(3.5.4)式計算：
Fw,k=γwhw (3.5.4)
式中
Fw,k—地下水對預(yù)制筒體壁的壓力規(guī)準值（kN/m²）；
γw—地下水的重度（kN/m³）；
hw—地下水設(shè)計水位基礎(chǔ)底面的距離（m）。
3.6 地基計算
3.6.1 預(yù)制泵站選用的地基應(yīng)滿足承載能力、穩(wěn)定和變形的要求。
3.6.2 預(yù)制泵站地基應(yīng)選用自然地基。規(guī)準貫進擊數(shù)小于4擊的粘性土地基和規(guī)準貫進擊數(shù)小于或即是8擊的砂性土地基，不得作為自然地基。當預(yù)制泵站地基巖土的各項物理力學性能指標較差，且工程結(jié)構(gòu)又難以協(xié)調(diào)適應(yīng)時，可采用人工地基。
3.6.3 只豎向?qū)ΨQ荷載時，預(yù)制泵站基礎(chǔ)底面均勻應(yīng)力不應(yīng)大于預(yù)制泵站地基力層承載力；在豎向偏心荷載下，除應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面均勻應(yīng)力不大于地基持力層承載力外，還應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面邊沿zui大應(yīng)力不大于1.2倍地基持力層承載力的要求；在地震情況下，預(yù)制泵站地基持力層承載力可適當減少。
3.6.4 預(yù)制泵站地基承載力應(yīng)根據(jù)站處地基原位試驗數(shù)據(jù)，按照本規(guī)程附錄B.1所列公式計算確定。
3.6.5 當預(yù)制泵站地基持力層內(nèi)存在軟弱土層時，除應(yīng)滿足持力層的承載力外，還應(yīng)對軟弱夾層的承載力進行核算，經(jīng)深度修正，并應(yīng)滿足(3.6.5)式要求：
Pc+Pz=[Rz] (3.6.5)
式中：Pc——軟弱夾層面處的自重應(yīng)力(kPa)；
Pz——軟弱夾層面處的附加應(yīng)力(kPa)，可將泵站基礎(chǔ)底面應(yīng)力簡化為豎向均布、豎向三角形頒和水平向均布等情況，按條形或矩形基礎(chǔ)計算確定；
[Rz]——軟弱夾層的承載力(kPa)。
復(fù)雜地基上大型泵站地基承載力計算，應(yīng)作專門論證確定。
3.6.6 當預(yù)制泵站基礎(chǔ)受振動荷載影響時，其地基承載力可降低，并可按(3.6.6)式計算：
[R']≤ψ[R] (3.6.6)
式中：[R']——在振動荷載下的地基承載力(kPa)；
[R]——在靜荷載下的地基承載力(kPa)；
ψ——振動折減系數(shù)，可按0.8～1.0選用。高揚程機組的基礎(chǔ)可采用小值，低揚程機組的塊基型整體式基礎(chǔ)可采用大值。
3.6.7 預(yù)制泵站地基*沉降量可按(3.6.7)式計算：
S∞=Σ(e1i-e2i)/(1+e1i)*hi (i=1,n) (3.6.7)
式中：S∞——地基*沉降量(cm)；
i——土層號；
n——地基壓縮層范圍內(nèi)的土層數(shù)；
e1i、e2i——泵站基礎(chǔ)底面以下i層土在均勻自重應(yīng)力下的孔隙比和在平均自重應(yīng)力、均勻附加應(yīng)力共同下的孔隙比；
hi——i層土的厚度(cm)。
地基壓縮層的計算深度應(yīng)按計算層面處附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之等于0.1∽0.2（堅實地基取大值，軟土地基取小值）的條件確定。當其下尚壓縮性較大的土層時，地基壓縮層的計算深度應(yīng)計該土層的底面。
3.6.8 預(yù)制泵站地基沉降量和沉降差，應(yīng)根據(jù)工程具體情況分析確定，滿足泵站結(jié)構(gòu)安和不影響泵房內(nèi)機組的正常。
3.6.9 預(yù)制泵站的地基處理方案應(yīng)綜合考慮地基土質(zhì)、泵站結(jié)構(gòu)特點、施工條件和要求等因素，宜按本規(guī)程附錄B表B.2，經(jīng)技術(shù)比較確定。換土墊層、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、振沖砂（碎石）樁和強夯等常用地基處理設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)準《建筑地基處理》JGJ 79、《建筑樁基》JGJ 94、《既建筑地基基礎(chǔ)加固》JGJ 123的關(guān)規(guī)定。
3.7 構(gòu)造
3.7.1 預(yù)制泵站鋼筋混凝土的施工中，混凝土的水泥用量應(yīng)滿足設(shè)計要求，且不宜低于200kg/m。
3.7.2 預(yù)制泵站筒體堅固，纖維纏繞玻璃鋼的強度，應(yīng)完抵抗腐蝕、撕裂和其他破壞力，并*防水。
3.7.3 預(yù)制泵站外部材質(zhì)應(yīng)力和荷載應(yīng)采用FEA進行計算，限元模型采用軸對稱模型，外壓力于泵站的圓柱周面，大小等效于水壓的1.6倍。
3.7.4 泵站蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)泵站埋設(shè)的位置確定，蓋結(jié)構(gòu)強度應(yīng)能承受部zui大荷載。
3.7.5 埋設(shè)在道路上的泵站，蓋高度應(yīng)與周圍地坪齊平，并根據(jù)道路荷載來復(fù)核蓋強度，泵站井筒側(cè)壁不應(yīng)承受道路荷載。
3.7.6 預(yù)制泵站采用自清潔底部設(shè)計，減少泵站沉積。