泵房稳定计算

提提 要要 本计算书是对松岗泵站进行稳定计算 包括抗浮 抗滑 基底 应力及不均匀系数验算 1 计计算算依依据据 水工建筑物荷载设计规范 DL 5077 1997 水工建筑物 水工钢筋混凝土结构 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 水工建筑物抗震设计规范 DL5073 2000 水闸设计规范 SL265 2001 2 原原始始资资料料 泵站位于水闸右侧 与水闸并列布置于河道中 机房采用块基型整体 结构 底板厚1 0米 底高程 3 70m 由前池 进水流道 泵室 出水 流道 出水池等组成 泵室与进水流道 出水流道均设20mm宽缝 上部为主厂房 底板高程为2 9m 在主厂房与水泵层之间设有梯道 相通 主厂房平面尺寸为24 5 8 6m 在泵室下游侧布置8 40m的出水 流道 其断面由 1 6m的圆形断面渐变为1 8 1 8m的矩形断面 副厂房布置在出水 流道上部主厂房的下游侧 底板高程为1 8m 其平面尺寸为24 5 8 47m 主厂房检 修间与机组安装间之间设20mm宽沉降缝 与副厂房贯通 特征水位及具体布置详见 相关设计图纸 3 计计算算过过程程 3 1荷荷载载及及其其组组合合 表2 荷载组合表计算工况 荷 载 水压力风压力扬压力 地震力 自重 基 本 组 合 完建情 况 地下水位按 1 8m 考虑 设计洪 水情况 外江水位2 54m 内涌水位0 2m 内涌水位0 68m 外江水位 0 93m 特 殊 组 合 校核洪 水情况 外江水位2 54m 内涌水位 0 2m 内涌水位0 98m 外江水位 0 93m 地震情 况 内涌水位0 68m 外江水位 0 93m 外江水位2 54m 内涌水位0 2m 3 1 1荷荷载载 计计算算 3 1 1 1自自重重荷荷载载计计算算 土建 部分总重 2756 4 T 机组安装部分总重 44 3 T 具体计算过程详见表3 3 1 1 2扬扬压压力力 计算公式 水工建筑物 其中 地基处的扬压力 扬压力的折减系数 值取0 5 水的容重 取1T m 3 上 下游的水位差 各工况扬压力计算详见表4 3 1 1 3 水水压压力力 计算公式 水工建筑物 其中 水的容重 取1T m 3 水深 各工况水压力计算详见表4 3 1 1 4 风风荷荷载载 计算公式 Hu ga u a g H 2 2 1 HPg g H 特 殊 组 合 校核洪 水情况 GB50009 2001 7 1 1 1 其中 风荷载标准值 Z高度处的风振系数 取1 风压高度变化系数 据 水工建筑物荷载设计规范 表12 1 6取1 38 下游侧取1 17 风荷载体形系数 迎风侧取0 8 背风侧取0 5 基本风压 据 水工建筑物荷载设计规范 沿海地区风压取0 09 顺水流向风荷载F1 正风压作用面积 A1 18 24 10 35 1 8 155 95m2 正风压作用面积 A2 18 24 10 35 6 7 66 58 m2 所以 1 1 38 0 8 0 09 155 95 1 1 17 0 5 0 09 66 58 15 5 3 5 19 00 t 逆水流向风荷载为F2 正风压作用面积 A1 18 24 10 35 6 7 66 58m2 正风压作用面积 A2 18 24 10 35 6 7 66 58 m2 所以 F2 A 1 1 17 0 8 0 09 66 58 1 1 38 0 5 0 09 66 58 4 18 5 66 9 84 t 风荷载引起的力矩 上游风荷载作用点距底板距离 L1 10 35 1 8 2 4 68 10 76m 下游风荷载作用点距底板距离 L2 10 35 6 7 2 4 68 13 21m 顺水流向风荷载引起的弯矩 15 5 10 755 3 5 13 21 213 t m 逆水流向风荷载引起的弯矩 4 18 13 21 2 66 13 21 130 t m 0 wmmbw szzk k w z b z m s m 0 w 2 mt 01 wmmbw szzk AF 0 wmmbw szzk 3 1 1 5 地地震震荷荷载载 计算公式 DL5073 2000 4 5 9 其中 水平向地震系数 设计烈度按7度考虑 取0 1g 综合影响系数 可取0 25 地震惯性力系数 取值详见表5 集中在质点i的重量 T 经计算 地震水平惯性力为23 5t 水平惯性力矩为163 t m 计算过程见表5 gGaF iEih ax 塔 h a x i a Ei G 3 1 1 5 地地震震动动水水压压力力 地震动水荷载为 水工建筑物3 4 作用点位于水面以下0 54 H 处 其中 水平向地震系数 设计烈度为7度时 取0 1g 综合影响系数 可取0 25 水的容重 10 水深 m 特殊组合地震情况正向时 上游水深 3 48 0 68 4 16 下游水深 3 1 0 93 2 17 特殊组合地震情况正向时 上游水深 3 48 0 2 3 68 下游水深 2 10 6 5 0HCKP ZH g H K Z C g 3 mkN 1 H 1 H 1 H 1 H 3 1 0 5 76 计算过程及结果见表6 3 2 稳稳定定计计算算 3 2 1抗抗滑滑稳稳定定计计算算 抗滑稳定安全系数 Kc 式中 Kc 沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数 H 作用在闸室上的全部水平向荷载 KN 0 闸室基础底面与土质地基之间的磨擦角 据初设报告取 4 5 C0 闸室基底面与土质地基之间的粘结力 Kpa 据初设报告取 7 5 A 闸室基底面的面积 m2 A 18 24 X 17 07 311 36 各工况计算过程见计算简图及计算附表 3 2 2基基底底应应力力 基底应力计算公式 式中 闸室基底应力的最大值或最小值 Kpa G 作用在闸室上部竖向荷载 包括闸室基础底面上的扬压力 KN 1 H H ACGt g S S 00 f ma x mi n P W M A GS S max min P M 作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩 KN m A 闸室基底面的面积 m2 A 18 24 X 17 07 311 36 W 闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩 各工况计算过程见计算简图及计算附表 3 2 3抗抗浮浮计计算算 计算公式 式中 Kf 抗浮稳定安全系数 V 作用于泵房基础底面以上的全部重力 t U 作用于泵房基础底面上的扬压力 t 各工况计算过程见计算简图及计算附表 3 3计计算算附附表表及及计计算算简简图图 附表 计算简图 4 结结论论 由以上计算结果可得出 在各种荷载组合何种工况下 泵站整体 稳定安全标准均满足规范要求 地基应力均小于地基处理后允许承载力 并满足规范要求 81 885 6 07 1724 18 6 22 bh W u v k f 流道 其断面由 1 6m的圆形断面渐变为1 8 1 8m的矩形断面 副厂房布置在出水 流道上部主厂房的下游侧 底板高程为1 8m 其平面尺寸为24 5 8 47m 主厂房检 修间与机组安装间之间设20mm宽沉降缝 与副厂房贯通 特征水位及具体布置详见 表1计 算 成 果 表 计算工况 竖向力合计水平力合计总弯矩 T m 基底应力 T m2 向下为正向右为正逆时针为正 max min 基 本 组 合 完 建 情 况 地下水位按 1 8m 考虑 2262 68 12 3803 811 958 18 6 35 设计洪 水情况 反向 外江水位2 66m 内涌水位0 2m 1678 98 181 466 13666 93 3 85 正向 内涌水位0 68m 外江水位 0 93m 1936 8845 89 5976 9 5 55 特 殊 组 合 校核洪 水情况 反向 外江水位2 66m 内涌水位 0 2m 1678 98 197 335 13966 97 3 82 正向 内涌水位0 98m 外江水位 0 93m 1906 5260 63 5466 745 51 地震情 况 反向 外江水位2 66m 内涌水位0 2m 1678 98213 39 15717 17 3 62 正向 内涌水位0 68m 外江水位 0 93m 1936 88 26 31 7487 07 5 38 抗滑 抗浮 不均匀 系数 33 255 21 29 2 022 51 8 8 413 241 24 1 852 51 83 6 333 131 22 1 712 51 98 14 673 241 31 表1计 算 成 果 表 表表3 自自重重荷荷载载计计算算表表 部位材料项目长宽高体积 m3 容重 t m3 个数 总体积 m3 主 厂 房 上 部 厂 房 砖 前墙26 20 2411 169 801 80169 80 后墙26 20 248 452 821 80152 82 减窗户部分2 60 241 61 001 80 5 4 99 减窗户部分2 60 241 61 001 80 5 4 99 侧墙9 60 2411 125 571 80125 57 C30 前下柱0 40 85 551 782 4558 88 后下柱0 40 87 252 322 45511 60 上柱0 30 43 450 412 45104 14 屋面板26 210 60 1541 662 45141 66 屋面梁 主 0 259 60 451 082 45 5 5 40 屋面梁 次 25 6250 240 31 852 4547 38 吊车梁10 235 50 8211 942 50223 89 下 部 厂 房 C25 进水流道24 413 774 71579 142 4511579 14 进水流道减95 541195 542 454382 16 前墙26 20 84 94103 542 451103 54 后墙26 20 88 3173 972 451173 97 中间26 20 82 960 782 45160 78 左右墙180 88 3119 522 451119 52 闸墩上6 365 24 49148 492 451148 49 闸墩下1 795 23 734 442 45134 44 机组基础26 28 81230 562 451230 56 栏杆总长80 5 每米重2 5KG 共79 8m 钢梯T59B07 h 2 4 2个 h 2 88 4个 上游走道板25 40 80 357 112 4517 11 下游走道板25 40 80 357 112 4517 11 左侧走道板6 40 80 351 792 4511 79 副 厂 房 C25 前墙26 20 84 94103 542 451 103 54 砖 侧墙8 40 242 064 151 8014 15 减窗户部分2 60 241 61 001 80 5 4 99 前墙0 2426 20 242 0612 951 80 1 12 95 C30 屋面板26 29 140 1535 922 45135 92 屋面梁 主 0 258 640 450 972 4554 86 屋面梁 次 25 6250 240 31 852 4547 38 地面板26 27 60 239 822 45139 82 地板梁 主 7 60 250 71 332 45 4 5 32 地板梁 次 26 20 30 32 362 4524 72 机 电 机组20 4 桥吊 电气设备 土建 部分总重及总矩 机组安装部分总重及总矩 副 厂 房 C30 重 t 合 合力作用 点距底板 形心距离 m 对底板形心 取矩 逆时针 为正 T m 125 63125 63 2 54 319 11 95 0795 07 11 9 1131 39 8 99 8 99 2 5422 82 8 99 8 99 11 9106 93 46 0346 03 7 22 332 36 21 7621 76 2 82 61 35 28 4228 42 11 62 330 24 10 1410 14 7 22 73 23 102 06102 06 7 22 736 89 13 2313 23 7 22 95 52 18 0818 08 7 22 130 54 59 7159 71 7 22 431 13 3868 903868 903 665 14179 53 936 29936 29 4 665 4367 80 253 68253 685 581415 53 426 22426 22 11 62 4952 69 148 92148 92 2 82 419 96 292 82292 82 3 02 884 33 363 81363 819 163332 49 84 3884 3811 44965 27 564 87564 87 7 62 4304 32 1 001 00 7 22 7 22 13 2013 20 7 22 95 30 17 4217 42 3 62 63 08 17 4217 42 10 82 188 53 4 394 39 7 22 31 70 253 68253 685 581415 53 7 487 481 7813 31 8 99 8 995 86 52 66 23 3223 325 86136 63 88 0088 001 91168 09 表表3 自自重重荷荷载载计计算算表表 11 9111 911 6619 77 18 0818 081 6630 01 97 5797 571 38134 64 13 0313 031 3817 99 11 5511 551 3815 94 80 0080 00 7 22 577 60 15 0015 7 22 108 30 2 0021 382 76 8011 15 94 192965 11 97 00 13 06 683 14 表4 水压力 扬压力计算表 计算工况内涌水位外江水位 力 t 力臂 m 扬压力 水压力 水压力 扬压力 基本组合 完建情况 1 80 1 800 0035 3835 382 06 设计洪水情况1 003 20653 8269 5496 382 06 特殊组合 校核洪水情况0 003 971179 8557 34105 772 06 地震情况1 003 20653 8269 5496 382 06 力矩 逆时针为正 t m 总矩 水压力 水压力 扬压力 水压力 水压力 0 970 970 00 34 2034 200 00 1 902 631344 69 132 13253 801466 37 1 572 892426 56 89 83305 692642 42 1 902 631344 69 132 13253 801466 37 表4 水压力 扬压力计算表 力臂 m 表5 地震水平惯性力计算表 部位项目长宽高体积 m3 容重 t m3 个数总体积 m3 主 厂 房 上 部 厂 房 前后墙18 24 0 37 8 40 56 69 1 80 2 00 113 38 减窗户部分14 40 0 37 3 60 19 18 1 80 1 00 19 18 侧墙7 86 0 37 8 40 24 43 1 80 2 00 48 86 过梁14 10 0 37 0 18 0 94 2 45 1 00 0 94 圈梁52 20 0 37 0 18 3 48 2 45 3 00 10 43 排架0 40 0 80 7 00 2 24 2 45 8 00 17 92 抗风柱0 30 0 40 9 00 1 08 2 45 2 00 2 16 屋面板18 24 7 86 0 25 35 84 2 45 1 00 35 84 屋面梁 主 8 60 0 35 0 60 1 81 2 45 4 00 7 22 屋面梁 次 18 24 0 24 0 40 1 75 2 45 4 00 7 00 吊车梁1 10 2 50 6 00 6 60 下 部 厂 房 底板18 24 17 07 1 20 373 63 2 45 1 00 373 63 前后墙18 24 5 28 0 80 77 05 2 45 2 00 154 09 中间15 47 5 28 0 80 65 35 2 45 1 00 65 35 左右墙15 47 5 28 0 80 65 35 2 45 2 00 130 69 钢管支墩2 88 2 88 0 50 2 14 2 45 12 00 25 64 机组基础 2 00 2 20 0 40 1 76 2 45 3 00 5 28 上游走道板15 84 0 80 0 35 4 44 2 45 1 00 4 44 栏杆总长80 5 每米重2 5KG 共 79 80 m 钢梯T59B07 h 2 4 2个 h 2 88 4个 左侧走道板1 20 5 00 0 35 2 10 2 45 1 00 2 10 下游走道板15 84 1 20 0 35 6 65 2 45 1 00 6 65 副 厂 房 后墙18 24 0 30 4 50 24 62 2 45 1 00 24 62 侧墙8 47 0 37 4 50 14 10 1 80 1 00 14 10 内墙0 248 17 0 24 4 50 8 82 1 80 3 00 26 47 圈梁43 35 0 37 0 18 2 89 2 45 2 00 5 77 屋面 地面 板18 24 8 27 0 50 75 42 2 45 1 00 75 42 屋面梁 主 8 47 0 35 0 60 1 78 2 45 4 00 7 11 屋面梁 次 18 24 0 24 0 40 1 75 2 45 2 00 3 50 地板梁 主 8 47 0 35 0 70 2 08 2 45 4 00 8 30 地板梁 次 18 24 0 24 0 40 1 75 2 45 2 00 3 50 机 电 机组 9 1 3 桥吊 电气设备 合计 机 电 重 t 地震力力臂弯矩Gei i 204 084 5 12 10 77 55 09 334 5605 3 00 34 524 87 948 2 303 25 5535 43 904 5 292 87 81 2 70 14 93 40 24 139 17 3 80 17 70 17 16 16 50 915 39 4 67 0 00 0 00 915 39 1 00 377 52 3 67 3 84 14 10 480 29 1 50 160 10 320 19 62 82 0 39 2 48 0 96 75 75 1 00 12 94 10 87 0 36 3 80 1 35 46 51 1 50 1 00 13 20 5 15 16 30 60 33 2 26 8 43 19 01 147 51 3 00 25 38 47 65 14 15 184 78 2 83 8 43 23 82 184 78 3 00 17 43 0 53 10 83 5 74 26 01 4 00 8 58 20 34 0 29 6 38 1 88 28 92 2 00 8 58 27 30 0 68 2 48 1 68 44 30 3 00 表5 地震水平惯性力计算表 15 00 2 00 44 30 23 5 7 0 163 9 0 68 2 48 1 68 44 30 3 00 表6 动水压力荷载计算表 正向反向 上游动水压力下游动水压力上游动水压力下游动水压力 水深 H m 4 162 173 685 76 Kh0 20 20 20 2 Cz0 250 250 250 25 1111 作用宽度 m 3 4 34 33 4 34 3 动水压力 t 5 741 844 4912 94 力臂 m 3 112 582 894 23 动水压力矩 t m 17 864 7312 9954 73 1 工况1 基本组合 完建期 荷载名称 垂直力 t 水平力 t 距底板形 心的力臂 m 力矩 t m 下 上 左 右 顺时 逆时 自重8108 152281 97 扬压力0 000 00 水压力 16 0934 20 18 6334 20 风压力9 84129 94 地震力 动水压力 合计 8108 150 0016 0928 4734 202446 11 G 8108 15 H 12 38 M 2411 91 最大应力Pmax 2262 68 311 36 811 95 885 81 8 18 最小应力Pmin 2262 68 311 36 811 95 885 81 6 35 不均匀系数Pmax Pmin 1 29 抗浮Kf V U 5 21 抗滑Kc tan45o X 2262 68 0 75 X 311 36 12 38 33 25 2 工况2 基本组合 设计洪水情况 荷载名称 垂直力 t 水平力 t 距底板形 心的力臂 m 力矩 t m 下 上 左 右 顺时 逆时 自重8108 150 24679 57 扬压力1121 730 16176 67 水压力 77 191 89145 89 248 822 11525 风压力9 8413 21129 94 地震力 动水压力 合计 2800 711121 7377 19258 66145 891511 19 G 1678 98 H 181 47 M 1365 3 最大应力Pmax 1678 98 311 36 1511 19 885 81 6 93 最小应力Pmin 1678 98 311 36 1511 19 885 81 3 85 不均匀系数Pmax Pmin 1 8 抗浮Kf V U 2 5 抗滑Kc tan45o X 1678 98 0 75 X 311 36 181 47 2 02 3 工况3 基本组合 设计洪水情况 正向 荷载名称 垂直力 t 水平力 t 距底板形 心的力臂 m 力矩 t m 下 上 左 右 顺时 逆时 自重2800 710 24679 57 扬压力863 830 13112 3 水压力 98 641 61158 81 42 921 4763 09 风压力9 8413 21129 94 地震力 动水压力 合计 2800 71863 8398 6452 76271 11872 6 G 1936 88 H 45 89 M 601 49 最大应力Pmax 1936 88 311 36 601 49 885 81 6 9 最小应力Pmin 1936 88 311 36 601 49 885 81 5 54 不均匀系数Pmax Pmin 1 25 抗浮Kf V U 3 24 抗滑Kc tan45o X 1936 88 0 75 X 311 36 45 89 8 41 4 工况4 特殊组合 校核洪水情况 反向 荷载名称 垂直力 t 水平力 t 距底板形 心的力臂 m 力矩 t m 下 上 左 右 顺时 逆时 自重2800 710 24679 57 扬压力1121 730 16179 48 水压力 61 321 89115 9 248 822 11525 风压力9 8413 21129 94 地震力 动水压力 合计 2800 711121 7361 32258 66115 91513 99 G 1678 98 H 197 33 M 1398 09 最大应力Pmax 1678 98 311 36 1398 09 885 81 6 97 最小应力Pmin 1678 98 311 36 1398 09 885 81 3 81 不均匀系数Pmax Pmin 1 83 抗浮Kf V U 2 5 抗滑Kc tan45o X 1678 98 0 75 X 311 36 197 3 1 85 5 工况5 特殊组合 校核洪水情况 正向 荷载名称 垂直力 t 水平力 t 距底板形 心的力臂 m 力矩 t m 下 上 左 右 顺时 逆时 自重2800 710 24679 57 扬压力894 190 15137 39 水压力 113 381 68190 48 42 921 5164 8 风压力9 8413 21129 94 地震力 动水压力 合计 2800 71894 19113 3852 76327