云河灌區泵房穩定校核及水泵梁結構設計

李 巖

(遼寧省阜新水文局， 遼寧 阜新 123000)

云河灌區泵房穩定校核及水泵梁結構設計

李 巖

(遼寧省阜新水文局， 遼寧 阜新 123000)

云河灌區有45萬畝農田分布在河流的左岸。取水樞紐位于河流上，樞紐以上控制流域面積7531km2，河道水位較低，常年水位僅在35.5～36.5m，而灌區所處地面高程較高，河流水位不能滿足灌溉要求，需建立一座泵站來提水，滿足灌溉的水位要求。現泵房布置及各種設備場所的尺寸均已確定，可以進行泵房穩定校核與水泵梁的結構設計和計算。

灌區； 水泵梁； 穩定性； 結構設計

1 基本設計資料

云河灌區有45萬畝農田分布在河流的左岸，取水樞紐位于河流上，樞紐以上控制流域面積7531km3。河道水位較低，常年水位僅在35.5～36.5m，而灌區所處地面高程較高，河流水位不能滿足灌溉要求，需建立一座泵站進行提水，滿足灌溉的水位要求。

灌區的泵房根據水位變化、流量和開挖量大小，選擇采用濕室型泵房(墩墻式)。主機組采用一列式布置，立式機組濕室型泵房。18臺機組，每臺都配有配電柜，還有一臺總配電柜和操作臺。

泵站縱剖面如圖1所示。

圖1 泵站縱剖面圖

2 泵房穩定校核

穩定校核的目的是檢驗擬定的泵房尺寸是否合理。如果穩定校核不滿足要求，則根據具體情況對原初步設計尺寸進行修改，然后再校核，反復計算，直至合格。

該設計泵房為濕室型，對穩定校核要求較高，所以要進行抗滲、抗傾、抗滑及地基應力的校核。

2.1 抗滲校核

2.1.1 工況

采用上水位為44m，下水位為38m，水頭差最大，為最不利抗滲情況。

2.1.2 計算滲徑及校核

采用勃萊法：

L=CH

式中C——滲徑系數，查表取C=7；

H——上下水位差，H=44-38=6m。

L計=7×6=42m

實際滲徑指從入滲點到滲流溢出點的長度。

L實=30+54.8+9.8+14+2.5

L實>L計

所以，滲徑滿足要求。

2.2 地基應力及抗滑、抗傾校核

2.2.1 工況

泵房完建期。荷載包括泵房及泵房各部分重力(不計活荷載)。

上水位采用灌溉渠道水位，H=44m。

進水池內無水，按底板高程34.6m進行計算。

2.2.2 計算泵房各部重力及對A點的力矩

泵房立面簡圖見圖2。

圖2 泵房立面簡圖

泵房各部重力及對A點力矩計算值如下表所列。

泵房各部重力及對A點力矩計算表

續表

2.2.3 抗傾校核

2.2.3.1 浮力計算

×77.85×1=63.15kN

2.2.3.2 滲透力計算

L實=111.1m，H=6m。

2.2.3.3 抗傾校核

所以，抗傾穩定滿足要求。

2.2.4 地基應力校核

2.2.4.1 計算應力

∑G=565.25-63.15-17.52=484.58kN

2.2.4.2 求平均應力

式中γ——土壤浮容重，1.9t/m3(設計資料已經給定)；

b——底板計算寬度，9m；

φ——土壤內摩擦角，25°(設計資料已經給定)；

C——黏聚力，0.5 t/m3(設計資料已經給定)。

=1.54kN/m2>0.69kN/m2

所以，地基承載力滿足要求。

3 水泵梁的結構計算

泵房布置及各種設備和場所的尺寸均已確定，可以進行泵房的結構設計與計算。濕室型泵房的結構設計應包括屋蓋、吊車梁、屋面梁及水泵梁等。該設計選擇水泵梁進行結構計算。

3.1 水泵梁的荷載及內力計算

3.1.1 水泵梁的荷載

水泵梁所受的靜荷載為水泵和梁的自重。

查荷載分項系數表可知：永久荷載的分項系數γa=1.05，可變荷載的分項系數γG=1.20。

設計值，G=γaGk=1.05×2.25=2.36tf。

梁自重：標準值，gk=0.4×0.3×2.4=0.29t/m；

設計值，g=γagk=1.05×0.29=0.3t/m。

水泵梁按簡支梁計算，計算簡圖如圖3所示。

圖3 水泵梁計算簡圖

3.1.2 內力計算

取ln=3.525m，a=45mm(二類環境條件)。

h0=h-a=400-45=355mm

梁的計算跨度：l0=ln+a=3.525+0.045=3.57m。

l0=1.05ln=1.05×3.525=3.7m， 取l0=3.7m。

跨中彎矩設計值：

=1.60t·m=15.68kN·m

式中γ0——結構重要性系數，查表得1；

φ——設計狀況系數，查表得1。

剪力值：

=11.27kN

3.2 配筋

3.2.1 配筋計算

式中γd——結構系數，查表得1.2；

fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，混凝土選用C25，查表得fc=12.5N/mm2。

式中fy——鋼筋抗拉強度設計值，查表得fy=310N/mm2。

選2φ12，As=226mm2。

3.2.2 斜截面承載力計算

0.25fcbh0=0.25×12.5×300×355=332.8kN

γdV=1.2×11.27=13.5kN<332.8kN

所以，截面尺寸滿足抗剪要求。

Vc=0.07fcbh0=0.07×12.5×300×355

=93.2kN>γdV=13.5kN

所以，不用配腹筋。

再選2φ12，As=226mm2作為架立鋼筋。箍筋4φ8@90，As=352mm2。

3.2.3 配筋圖

水泵梁的配筋圖如圖4所示。

圖4 配筋圖

4 結 語

a.通過對已設計泵房的抗滲、抗浮、抗滑的穩定性以及地基應力是否超過容許承載力計算，分析得出泵房整體穩定，無需修改泵房布置、結構和尺寸。

b.通過對濕室泵房水泵梁的荷載、內力計算，設計出水泵梁，再通過配筋和斜面承載力計算，繪制出水泵梁的配筋圖。水泵梁的結構設計滿足泵房要求。

[1] 欒鴻儒.水泵機水泵站[M].北京:中國水利水電出版社,1993.

[2] 丘傳忻.泵站工程[M].武漢:武漢大學出版社,2001.

[3] 楊進良.土力學[M].北京:中國水利水電出版社,2000.

[4] 吳持恭.水力學[M].北京:高等教育出版社,1982.

[5] 宋祖詔,張思俊,詹美禮.取水工程[M].北京:中國水利水電出版社,2002.

Checking of pump room stability and water pump beam structure design in Yunhe River Irrigation District

LI Yan

(LiaoningFuxinHydrologyBureau,Fuxin123000,China)

Yunhe River Irrigation District is provided with farmland of 450000mu, which is distributed on the left bank of the river. Water diversion junction is located on the river. The control river basin above the junction covers an area of 7531km2. Water level of watercourse is lower. Perennial water level is between 35.5～36.5m only. The ground elevation is higher in the irrigation district. River water level cannot meet irrigation requirements. A pump station should be established for obtaining water, and meeting the requirements on water level for irrigation. The current pump room layout and size of all equipment places have been determined. Therefore, pump room stability can be checked, water pump beam structure can be designed and calculated.

irrigation district; water pump beam; stability; structure design

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.010

TV222

A

1005-4774(2017)02- 0035- 05