某某河道泵站工程設(shè)計(jì)--畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、某某河道泵站工程設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要為滿足某縣城市 排澇 的需要，方案在距縣城以東15km的新溝河上興建排澇泵站。該泵站設(shè)計(jì)流量為 14. 0 m 3 /s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程 4. 8 m ，最大揚(yáng)程6. 5 m 。選 用900ZLB-85 型立式軸流泵配 JSL14-12 型 250 kW電動(dòng)機(jī) 5 臺(tái)套。站房采用 墩墻式濕室型 構(gòu)造，主要建筑物包括 正向進(jìn)水前池，進(jìn)水池、泵房、隔墩、出水池 等。 本論文為新溝河排澇泵站的初步設(shè)計(jì)，報(bào)告內(nèi)容包括水泵的選型，輔助設(shè)備選擇，主要建筑物設(shè)計(jì)，穩(wěn)定計(jì)算，構(gòu)造計(jì)算等。關(guān)鍵詞 ： 泵站，軸流泵， 流量，揚(yáng)程AbstractIn order to satisfy

2、 the need of some citys flood control , a new construction of drainage ditch river pumping station is built in 15 km east of the county in the Xingou riwer.The design flow rate is 14.4m 3 /s and design head is 4.2m, m aximum head is 6.3m.Choose vertical axial flow pump of 900ZLB-85,with 5 sets of JS

3、L14-12 and 250kW motor. The type of station house is wet room wall-type. The main building include the forbay, sump, pumping station, pier, the outlet pool,and so on. The pumping station, will play an important role in Flood control systemThe report includes the selection of pumps, auxiliary equipme

4、nt selection, the main building design, stability analysis, structure calculation, and so on.Key Words: pumping station ; axial-fiow pump; f l ow ; head 1 綜合說明1.1 興建緣由為滿足 某 縣城市 排澇 的需要，方案在距縣城以東15km的新溝河上興建排澇泵站。1. 2 工程水位情況經(jīng)規(guī)劃設(shè)計(jì)， 查表 確定新溝河排澇泵站流量 1 4. 0 m 3 /s。水位情況見表1-1。 表 1 - 1 工程水位組合表 單位：米工況上游水位下游水位運(yùn)行水位

5、最低 3 1.0 25. 4設(shè)計(jì) 31. 6 26.8最高 31. 9 30. 6防洪 3 1. 9 30. 6該站上游河道斷面為底寬 9m ，底高程 28. 1 m ，邊坡 1:2.5 ；下游河道斷面為底寬 9m ，底高程 24.0m ，邊坡 1:2.5 。1. 3 工程地質(zhì)資料經(jīng)勘探，該 地面以下土質(zhì)均為中 粉質(zhì) 壤 土 ，夾鐵錳質(zhì)結(jié)核 。貫入擊數(shù)N= 24 擊， 地基土 容重 19.4kN /m 3 ， 含水率26.8%，空隙比為 = 0.833 ， 允許承載力為R=220kPa，內(nèi) 摩擦角 =23，凝聚力19kPa,浸透系數(shù)2.6610 -7 。地下水埋深7.3m。2. 設(shè)計(jì)參數(shù)確定2

6、.1 設(shè) 計(jì)流量本泵站設(shè)計(jì)流量為 14. 0 m 3 /s。2.2 水位分析與特征揚(yáng)程本泵站主要功用為排澇，工程水位情況 見 表2-1 所示 。表 2 - 1 工程水位組合表單位：米 工況上游水位下游水位運(yùn)行水位最低 3 1.0 25. 4設(shè)計(jì) 31. 6 26.8最高 31. 9 30.2防洪 3 1. 9 30. 2泵站各特征凈揚(yáng)程：最低揚(yáng)程： H 最低凈 = H 出低 - H 進(jìn)高 = 3 1.0 30.2 = 0 . 8 m設(shè)計(jì)揚(yáng)程： H 設(shè)計(jì)凈 = H 出設(shè) - H 進(jìn)設(shè) = 31. 6 26.8 = 4. 8 m最高揚(yáng)程： H 最高凈 = H 出高 - H 進(jìn)低 = 31. 9 2

7、5. 4 = 6. 5 m2.3 建筑物等級該站設(shè)計(jì)流量14. 0 m 3 /s，根據(jù)?泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T50265-2020? 2.1.2 條及2.1.3條，泵站等別為等，泵站規(guī)模為中型，泵站建筑物等級為3級。3. 主機(jī)組選型3.1 水泵選型原那么由于水泵的選型是動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)及輔助設(shè)備等的配套、泵站工程建筑物設(shè)計(jì)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要根據(jù)。水泵的選型不合理不僅會(huì)增加工程投資，而且會(huì)降低水泵的運(yùn)行效率，增加泵站能耗和運(yùn)行費(fèi)用。所以，水泵的選型必須非常重視。水泵的根本選型原那么主要有： 1 必須滿足消費(fèi)需要的流量和揚(yáng)程要求； 2 水泵應(yīng)在高效范圍內(nèi)運(yùn)行； 3 水泵在長期運(yùn)行中，泵站的效率較高，能量

8、消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低； 4 按所選的水泵型號和和臺(tái)數(shù)建站，工程投資應(yīng)較少； 5 便于安裝、維修和運(yùn)行管理。3.2 水泵選型資料根據(jù)泵站設(shè)計(jì)資料可知，泵站總設(shè)計(jì)流量為 14. 0 m 3 /s，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程和最高凈揚(yáng)程， H 設(shè)計(jì)凈 = 4.8 m ， H 最高凈 = 6.5m ，估計(jì)水力損失為凈揚(yáng)程的20%，那么水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程為 H 設(shè)計(jì) = 4.8 1.2=5.76m ，最大揚(yáng)程為 H 最高 =6.5 1.2=7.8m 。3. 3 水泵選型 方案新溝河排澇泵站的揚(yáng)程較低，流量較大，宜采用軸流泵；同時(shí)立式泵要求的泵房平面尺寸較小，水泵葉輪吞沒于水下，起動(dòng)方便。故本工程擬采用立式軸流泵。初擬 5 臺(tái)

9、和 6 臺(tái)兩種臺(tái)數(shù)：當(dāng) 5 臺(tái)時(shí)， Q 泵 設(shè) = Q 站 設(shè) / 5=14.0/5=2.8m 3 /s ，當(dāng) 6 臺(tái)時(shí)， Q 泵 設(shè) = Q 站 設(shè) / 6=14.0/6=2.3m 3 /s 。根據(jù)水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程、流量以及 查高郵水泵廠水泵選型樣本 中的軸流泵工作性能曲線 ，確定兩種水泵方案 ：方案一： 選 5 臺(tái) 9 00ZLB- 85 型軸流泵 ， 葉片 安放 角度 +4 ， 設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)所對應(yīng)的流 量為 2.91 ，效率為 86.8% ，轉(zhuǎn)速 490r/min ， 葉輪直徑 D= 850 mm 。設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)水泵在高效區(qū)運(yùn)行。方案二：選 6 臺(tái) 900ZLB- 70 型軸流泵 ， 葉片 安放

10、 角度 +4 ， 設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)所對應(yīng)的流量為 2. 5 1 ，效率為 8 5 % ，轉(zhuǎn)速 490r/min ， 葉輪直徑 D= 850 mm 。設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)水泵在高效區(qū)運(yùn)行。兩種方案水泵的工作性能曲線如圖 3-1 、 3-2 所示。圖 3-1 9 00ZLB- 85 軸流泵工作性能曲線 圖 3- 2 900 ZLB- 70 軸流泵工作性能曲線綜合考慮各因素，決定采用方案 一， 即 5 臺(tái) 900 ZLB- 85 型軸流泵 低速， 葉片角 度 +4 ， n= 490 r/min ，設(shè)計(jì)流量 Q= 2.8 m 3 /s 。3. 4 動(dòng)力機(jī)配套動(dòng)力機(jī)配套包括動(dòng)力機(jī)類型選擇、配套功率和確定機(jī)型等內(nèi)容。3.

11、 4. 1 動(dòng)力機(jī)類型選擇本泵站軸流泵配套動(dòng)力機(jī)選電動(dòng)機(jī)。3. 4 .2 傳動(dòng)裝置選擇水泵軸與電動(dòng)機(jī)的軸連接采用剛性聯(lián)軸器直接連接，此電動(dòng)機(jī)與水泵轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)向一樣，故理論傳動(dòng)效率 dr =100% ，那么本工程中取 dr = 100 % 。3. 4 .3 電動(dòng)機(jī)的安裝形式本泵站采用立式軸流泵，故電動(dòng)機(jī)的安裝形式也應(yīng)該采用立式安裝。3.2.4 配套功率的計(jì)算泵站采用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力機(jī)，根據(jù)資料可知，其配套功率按下式計(jì)算： 式中： Q 為水泵工作范圍內(nèi)對應(yīng)于最大軸功率的流量， m 3 /s; H 為水泵工作范圍內(nèi)對應(yīng)于最大軸功率的揚(yáng)程， m ； K 為動(dòng)力機(jī)備用系數(shù)，按參考書?水泵 及 水泵站?表

12、7-2 選取； 為水泵效率； 為傳動(dòng)效率。 水泵軸功率按下式計(jì)算： 式中： 水的密度 kg/ m 3 ； g 重力加速度，取 9.81 m / s 2 ； H 水泵 m ； Q 水泵最高揚(yáng)程對應(yīng)的流量 m 3 /s ； p 水泵的效率 % 。 900 ZLB- 8 5 型泵，最高揚(yáng)程 7. 8 處 m 3 /s ， ， 取，所以 水泵的配套功率為： =126.97KW 100KW選用功率為 2 5 0 k W 的 J SL 14 -12 型電機(jī)，轉(zhuǎn)速 490 r/min ，直接傳動(dòng)。 4 樞紐布置及進(jìn)出水 池 設(shè)計(jì)4.1 樞紐布置及站房構(gòu)造型式4 . 1 . 1 泵站樞紐布置4 . 1 . 1

13、 上下游地面高程確定上游河道河底高程 28. 1 0m ，最高洪水位 31. 9 0m ，堤防設(shè)計(jì)等級三級，根據(jù)?堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)? GB50286-2021 ，堤防平安加高不小于 0.7m ，本次工程取 0.8 m ，故上游堤頂高程為 32. 7 0m 。下游河道底高程 24.0m ，最高洪水位 30. 6 0m ，堤頂高程 31. 4 0m ，泵站位置地面高程 30. 9 0m 。泵站樞紐布置如圖 4-1 所示。圖 4-1 泵站樞紐布置圖4 . 1 . 2 泵房構(gòu)造形式的選擇泵房是泵站的主要建筑物，用以安裝主機(jī)組、輔機(jī)設(shè)備、機(jī)電設(shè)備及部分管路。泵房設(shè)計(jì)原那么： 1 泵房必須滿足設(shè)備布置、安裝、

14、運(yùn)行及檢修的要求； 2 滿足構(gòu)造布置和整體穩(wěn)定要求，各構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，平安可靠； 3 泵房內(nèi)外交通便利，便于管理； 4 滿足通風(fēng)、采暖及采光的要求，符合防潮、防火、防噪音等技術(shù)規(guī)定。本泵站擬 采用墩墻式濕室型泵房。泵房共分為上層的電機(jī)層和下層的水泵層兩層。 4.2 進(jìn)水設(shè)計(jì)4.2. 1 前池設(shè)計(jì)一般泵站進(jìn)水池的寬度比引渠底寬大，因此需要在引渠和進(jìn)水池之間設(shè)一連接段，這就是前池。其作用是為了保證水流在從引渠流向進(jìn)水池的過程中可以平順的擴(kuò)散，為進(jìn)水池提供良好的流態(tài)。由于正向進(jìn)水前池的水流能逐漸擴(kuò)散，具有良好的進(jìn)水流態(tài)，且形式簡單，施工方便等優(yōu)點(diǎn)，故前池采用正向進(jìn)水形式。4. 2 . 1

15、.1 前池?cái)U(kuò)散角前池?cái)U(kuò)散角 是影響前池進(jìn)水流態(tài)及其尺寸的主要因素，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)歷，前池?cái)U(kuò)散角的取值一般為 。本工程取 。4. 2 . 1 .2 前池 漸變段 池長前池 漸變段 池長可由引渠末端底寬 b 、進(jìn)水池總寬 B 總及選定的前池?cái)U(kuò)散角 算得：式中： L 1 前池總長 m ； B 總 進(jìn)水池總寬度 m ； b 引渠末端底寬 m ， b=12 ； 前池?cái)U(kuò)散角 ， =30 ?？紤]到機(jī)組安裝、維修以及水力條件的要求，取進(jìn)水池單寬 B=3D ，式中 D 為水泵進(jìn)水喇叭口直徑 m 。那么進(jìn)水池的總寬 B 總 =n B+(n-1) C ，式中 C 為隔墩厚度，此處取 0. 8 m 。因此，進(jìn)水池單寬

16、 B=3D =3 1.25=3.75m 。進(jìn)水池的總寬 B 總 =n B+(n + 1) C = 5 3.75 ( 5 + 1) 0. 8 = 23.55 m 。24.17 m故前池 漸變段 池長取 L= 25 m 。4.2.1 .3 前池坡度段 池底縱向坡度 及長度由于水泵吞沒深度的要求，進(jìn)水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，還需要將前池池底做成斜坡，使其在立面上起連接作用。 前池底縱坡一般選用 1/31/5 ，由于前池池底較長，故將此坡度設(shè)置在進(jìn)水池一側(cè)。前池 坡度段 底坡根據(jù)引渠及進(jìn)水池的高差及前池池長確定，按下式計(jì)算。式中： 引渠末端渠底高程與進(jìn)水池池底高程之差。L 2 前

17、池 坡度段 池長。取 1 ： 5 ，那么 :L 2 = 1/0.2=5 m4.2.1 .4 前池長度前池長度 L 為漸變段長度及 坡度段長度之和，即：L=L 1 +L 2 =5+ 25 = 30 m4. 2 . 1 . 5 前池構(gòu)造前池的翼墻采用八字直立式 圓弧 翼墻 。在前池縱向斜坡段下設(shè)反濾層，反濾層自上而下為碎石 20cm ，瓜子石 1 0 m ，中砂 1 0 m 。此段設(shè)置梅花形布置的冒水孔，間距 1m ，孔徑 10 cm 。干渠要有一段長度的護(hù)砌，護(hù)砌材料為 現(xiàn)澆混凝土 ，護(hù)砌長度為L 護(hù) = 45 hmax= 45 x 30.2-24.0 = 24.831 m ， 取 L 護(hù) =3

18、0 m 。4.2. 2 進(jìn)水池設(shè)計(jì)進(jìn)水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物。主要作用是進(jìn)一步調(diào)整從前池進(jìn)入的水流，為泵進(jìn)口提供良好的進(jìn)水條件。另外還要設(shè)置攔污柵門槽，檢修門槽，以方便攔污和檢修作用的發(fā)揮。4. 2 . 2 .1 進(jìn)水池的形式泵站的進(jìn)水采用濕室型進(jìn)水池，維修方便。平面形式采用開敞式矩形進(jìn)水池。4. 2 . 2 .2 進(jìn)水池的尺寸擬定根據(jù)所選軸流泵喇叭口直徑 D 確定進(jìn)水池各部分尺寸。 D= 1.25 m 。 1 進(jìn)水池寬度 B進(jìn)水池寬度一般要求 B2D ，我國標(biāo)準(zhǔn)推薦池寬 B=3D ， 即 B=3 1.25=3.75 m 。 2 喇叭口 懸空高度 C喇叭管垂直布置時(shí)，根據(jù) 900

19、ZLB 型軸流泵濕室構(gòu)造安裝外形圖可知懸空高度 C=0.6 1.0m 。故取 C=0. 7 m 。 3 后壁距 T進(jìn)水池采用多角形后壁， ?標(biāo)準(zhǔn)?推薦后壁距 T 為 (0.81.0) D ， 即 T=(1 1.25 )m ，取 T= 1.2 m 。 4 進(jìn)水池長度 L 進(jìn)水池長度可用秒換水系數(shù)確定，秒換水系數(shù) K 是進(jìn)水池內(nèi)水體的體積與水泵流量 Q 之比。對于小型泵站 Q0.5 m 3 /s ，可取 K=25 30 ；流量較大時(shí)，常采用 K=30 50 。此處取 K=40 ，那么進(jìn)水池池長式中： L 進(jìn)水池長度； K 秒換水系數(shù)； Q 單臺(tái)水泵的設(shè)計(jì)流量， m 3 /s ； B 進(jìn)水池的寬度，

20、 m ； h 最低運(yùn)行水位所對應(yīng)的水深， m 。那么 最低運(yùn)行水位所對應(yīng)的水深 h= 1. 4 +1 = 2. 4 m故進(jìn)水池長度 =40*2.24/3.75*2.4=9.96標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定進(jìn)水池池長應(yīng)不小于 4D=4 1.25=5m ；綜合考慮上述情況，擬取 L= 10 m 。4.3 出水設(shè)計(jì)4.3.1 出水池設(shè)計(jì) 1 出水池形式出水池采用正向開敞式出水池，鋼筋混凝土構(gòu)造。 2 出水池尺寸確定出水管出口直徑 D c為使出水池中水流平穩(wěn)，不產(chǎn)生水躍并減少出口損失，同時(shí)也為使配套的拍門及有關(guān)的尺寸小些，一般按照出水管管口的流速 V c =1.5 2. 0 m/s 范圍內(nèi)選取。根據(jù)上式計(jì)算結(jié)果，取 D

21、c=1. 5 m 。吞沒深度 H s吞沒深度一般為 ，即 :m ， 取 h 淹 =0.3 m 。 池底至管口下緣間隔 P 為便于出水管道及拍門的安裝，也為防止泥沙或雜物堵塞管口，取 P=0.3 m 。 出水池墻頂高程和池底高程出水池墻頂高程 池頂 = max + 平安超高 ，出水側(cè)最高水位 max =31.50 m ，取平安超高為 1 m ，那么 ： 池頂 = 31.50 + 1 =32. 5 0 m ； 出水側(cè)最低運(yùn)行水位為 3 0.4 m ，那么出水池池底高程為 ： 池頂 = min -h 淹 -D c -P=30.4-0.3-1.5-0.3=28.3m ， 出水池寬度 B出水池寬度可按下

22、式計(jì)算： B=(n-1)+D c +2a ；式中： n 出水管數(shù)目， n= 5 ； 出水管間距 ，取 = 4.55 m ；D c 出水管直徑， D c =1. 5 m ；a 出水管邊緣至池壁或隔墩的間隔 ，一般 a=(0.5 1.0) Dc=(0.5 1.0) 1. 5 =(0. 75 1. 5 )m ，取 1. 1 m 。故 B=(n-1)+ D c +2 a = ( 5 -1) 4.55 +1. 5 +21. 1 = 21.9 m 。 出水池長度水面旋滾法因?yàn)槌鏊氐赘叱膛c出水側(cè)干渠底高程同高，為 28. 1 m ，故不需設(shè)臺(tái)坎。出水池長度可按下式計(jì)算：式中： h 淹 max 出水管的最大

23、吞沒深度， m ，此方案 h 淹 max = 31. 9 -28. 1 0.3+1.5 = 2 m ； 試驗(yàn)系數(shù)；m 臺(tái)坎坡度， m=h p /L p ，此處無坎，故 m=0 ；當(dāng) m=0 時(shí)， =7 ；故 =9.90 ，取 L 出 = 10 m 。4.3.2 出水池與干渠 的 漸變段出水池通常比出水引河渠底寬，因此，需在兩者之間設(shè)置一銜接段以實(shí)現(xiàn)平順的過渡。根據(jù)試驗(yàn)資料和工程實(shí)際經(jīng)歷，收縮角 =30 40 。漸變段長度可按下式計(jì)算：式中： B 出水池池底寬度；b 出水引河渠底寬度，為 9m ； 出水池收縮角；故 ， 取 L g =18 m 。4.3.3 干渠護(hù)砌長度剛進(jìn)入干渠的水流紊亂，土渠

24、易被沖刷，故需護(hù)砌加固。護(hù)砌長度可按下式計(jì)算：L 護(hù) =(4 5)h 渠 max式中： h 渠 max 為渠道中最大水深；h 渠 max =31.5 28.3=3.2 m ；故 L 護(hù) =(4 5) h 渠 max =(4 5) 3.2 = 12.8 16 m ，取 15 m 。5 泵房布置5.1 站房構(gòu)造型式與布置根據(jù)本工程流量、水位特點(diǎn)及所選泵型，站房型式選擇墩墻式濕室型泵房。泵房與進(jìn)水池合建，分上下兩層，上層為電機(jī)層，下層為水泵層。水泵層由站墩和后墻圍成一面敞開、三面封閉的進(jìn)水室。每個(gè)進(jìn)水室前設(shè)檢修門和攔污柵。墩墻、底板均采用鋼筋混凝土構(gòu)造。5.2 站房各部分高程確實(shí)定5.2.1 葉輪中

25、心高程 葉 輪查水泵安裝圖知，最低吞沒水深為 m ，考慮由攔污柵引起的水頭損失， 葉輪 =25.4-0.69-0.3=24.41 m 。5.2.2 底板高程 底取 喇叭口懸空高度 P= 0.7 m ， 由安裝圖知 喇叭口距葉輪中心間隔 d= 0.51 m ，因此 底 =24.41-0.51-0.7=23.2 m 。5.2.3 電機(jī)層樓板高程 電查?泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?，取平安超高 a=0.8m ，進(jìn)口最高水位為 max=30.6 m ，因此 電 =30.6+0.8=31.4 0 m 。水泵梁頂高程 m水泵軸長 L=31.4-25.18=6.22 m ，滿足 m 要求 。5.2.4 屋面大梁下緣高程

26、梁 緣 = 樓 + H 1 + H 2 + H 3 + H 4 + H 5 + H 6式中： 緣 屋面大梁下緣高程 m ； H 1 車廂地板離地面高度，?水工設(shè)計(jì)手冊第八卷?，國產(chǎn)汽車一般取為 1.2 1.55m ，取 1.4m 。 H 2 吊件與車廂之間的間隔 ，取 0. 5 m ； H 3 吊件的最大長度 ，電動(dòng)機(jī)高度 1.63m ，水泵設(shè)備高度 3. 59 m ， 經(jīng)比擬取 3. 9 m ； H 4 吊鉤與吊件之間的吊索長度 ，取 0.5 m ； H 5 吊鉤極限 極限位置與單梁吊車軌道頂?shù)拈g隔 ，由所選起重機(jī)確定為 2.29 m ；H 6 吊車軌道頂距大梁底部間隔 ，取 0.3 m ；

27、 緣 = 機(jī) + H 1 + H 2 + H 3 + H 4 + H 5 + H 6 =3 1 .6 +1.4+0. 5 +3. 59 + 0.5 + 2.29 +0. 3 = 40.1 8 m 。5.3 站房平面尺寸確實(shí)定5.3.1 泵房長度確定主泵房的長度應(yīng)根據(jù)機(jī)組臺(tái)數(shù)、布置形式、機(jī)組間距、邊機(jī)組段長度和安裝檢修間的布置等因素確定。配電柜采用一端式布置，泵房進(jìn)口布置檢修間，另一端布置配電柜。檢修間寬度取 4. 5 m ， 配電間設(shè)兩間，總寬 8.0m ， 泵房每間寬 3.75 m ，取進(jìn)水池中墩厚 0. 8 m ，邊墩厚 0.8 m ，那么泵房底板長度為： 3.75 5+0.8 4+0.8

28、 2= 23.55 m ，電機(jī)層泵房長度為： 23.55+4.5+8=36.05 m 。5.3.2 泵房寬度確定主泵房寬度應(yīng)根據(jù)機(jī)組及輔助設(shè)備、電氣設(shè)備布置要求，進(jìn)、出水流道或管道的尺寸，工作通道寬度，進(jìn)、出水側(cè)必需的設(shè)備吊運(yùn)要求等因素，集合起吊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)跨度確定。 泵房寬度 B 應(yīng)滿足：B=B 1 +B 2 +B 3 +B 4 +B 5式中： B 1 電機(jī)到后墻的間隔 ，應(yīng)滿足檢修要求及起重機(jī)起吊要求， 根據(jù)?泵站設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn) ? GB50265-2020 9.12.7 立式機(jī)組電機(jī)層上下游側(cè)均應(yīng)有運(yùn)行維護(hù)通道，其凈寬不小于 1.5m , 選用起重機(jī)吊鉤離墻最小間隔 1.35 5m ，故取 1

29、.5m ； B 2 電機(jī)的寬度，為 1. 7 m ； B 3 吊物孔 寬 度，為 2m ； B 4 下游過道寬度，取 2m ； B 5 電機(jī)梁寬度，取 0.4m ；那么泵房寬度 B=1.5+1. 7 +2+2+0.4=7. 6 m選用 10t 電動(dòng)單梁起重機(jī)，跨度 7.5m ，根據(jù)安裝要求，泵房寬度為 B=7.5+0.15 2=7.8m 。5.4 攔污柵、檢修門設(shè)計(jì) 5.4.1 攔污柵設(shè)計(jì) 在進(jìn)水池進(jìn)口設(shè)置攔污柵槽，槽寬 0. 3 m 。攔污柵用槽鋼制成框架，框架中插入扁鋼成為柵條。攔污柵直立布置，取柵距 80mm ，過柵流速 0 .73 m/s 。5.4.2 檢修門設(shè)計(jì)檢修門采用疊梁式平板鋼

30、閘門，門槽寬 0. 3 m ，每節(jié)閘門高 1.5m ，共設(shè) 3 節(jié)，閘門總高 8 m ，可擋住最大水深 7.2 m 。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，檢修閘門與攔污柵 共用一個(gè)槽口，平時(shí)安裝攔污柵，檢修時(shí)安裝檢修閘門 。6 水泵 工況點(diǎn)校核6.1 管路阻力損失計(jì)算6.1.1 部分損失計(jì)算 式中: S 局 管路部分阻力參數(shù) s 2 /m 5 ；d 管道內(nèi)徑 m ； 管路部分阻力系數(shù)。計(jì)算見表6-1。6.1.2 .2 沿程阻力系數(shù)確定式中: S 沿 管路沿程阻力參數(shù) s 2 /m 5 ； n 管道粗糙系數(shù)，鋼管 n = 0.012 ；d 管道的內(nèi)徑 m ；L 出水管路的管道總長度， L=6.0m 。計(jì)算見表6-2。部位

31、dS 局喇叭口進(jìn)口0.151.250.005130彎頭段0.170.90.0215拍門開啟601.51.50.0246擴(kuò)散段200.170.90.0215合計(jì)0.0727表6-1 部分阻力系數(shù)計(jì)算表表6-2 沿程阻力系數(shù)計(jì)算ndLS 沿0.0120.96.00.0156所以 S=0.0727+0.0156=0.0883 s 2 /m 56.2 揚(yáng)程校核 式中： h 管路水頭損失 m ；Q 流量 m 3 /s ；S 管路阻力參數(shù)總和 s 2 /m 5 ；Hr 水泵需要揚(yáng)程 m ；H 凈 實(shí)際揚(yáng)程 m 。 攔污柵左右兩側(cè)水位差，取 0.3m 。 1 水泵設(shè)計(jì)工況：水泵設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程計(jì)算表見表 6-

32、3表 6- 3 設(shè)計(jì)運(yùn)行工況下水泵揚(yáng)程計(jì)算表Q m 3 /s 1.21.622.42.83.23.6S s 2 /m 5 0.08830.08830.08830.08830.08830.08830.0883h(m)0.12720.22600.35320.50860.69230.90421.1443揚(yáng)程H凈4. 84. 84. 84. 84. 84. 84. 8Hr4.634.734.855.015.195.405.64將表 6-3 中的數(shù)據(jù)繪在 900 ZLB 8 5 型軸流泵工作性能曲線上如圖 6- 1 所示，得水泵裝置的工況點(diǎn) :Q 單設(shè) = 2.89 m 3 /s ， p= 87 % ，

33、 H= 5.2 m 。n= 5 ，那么 Q 總設(shè) = 5 2.89 = 14.45 m 3 /s 14.4 m 3 /s ，滿足流量要求，且此時(shí)流量揚(yáng)程處于高效區(qū)。軸功率： 那么根據(jù) 參考書?水泵 及 水泵站?表 7-2 選取 K=1.05, 故配套電機(jī)功率為：在設(shè)計(jì)運(yùn)行工況下，電動(dòng)機(jī)不超載，滿足要求。 2 水泵最高運(yùn)行工況：水泵最高運(yùn)行工況揚(yáng)程計(jì)算表見表 6- 4 。表 6- 4 最高運(yùn)行工況下水泵揚(yáng)程計(jì)算表Q m 3 /s 1.21.622.42.83.23.6S s 2 /m 5 0.08830.08830.08830.08830.08830.08830.0883h(m)0.12720.

34、22600.35320.50860.69230.90421.1443揚(yáng)程H凈6.36.36.36.36.36.36.3Hr6.736.836.957.117.297.507.74將表 6- 4 中的數(shù)據(jù)繪在 900 ZLB 8 5 型軸流泵工作性能曲線上如圖 6- 1 所示，得水泵裝置的工況點(diǎn) :Q 單設(shè) =2. 42 m 3 /s ， p=7 9.8 % ， H= 7.12 m 。軸功率： 那么根據(jù) 參考書?水泵 及 水泵站?表 7-2 選取 K=1.05, 故配套電機(jī)功率為：在最高運(yùn)行工況下，電動(dòng)機(jī)不超載，滿足要求。 7 泵房穩(wěn)定計(jì)算7.1 防滲計(jì)算防滲計(jì)算取最大水位差情況，水位組合為上游

35、 31.5 m ，下游 25.2 m 。7.1.1 校核滲徑長度 1 布置地下輪廓線為保證泵房地基土壤的浸透穩(wěn)定性，泵房要有足夠的地下輪廓線長度。建筑物地下輪廓線是從水流入滲點(diǎn)開場，沿建筑物地下不透水部分的輪廓，到滲流的逸出點(diǎn)為止。本設(shè)計(jì)中，進(jìn)水側(cè)前池底部設(shè)置反濾層，并設(shè)冒水孔。反濾層由上至下分為 3 層，分別是中石子，小石子，黃砂，每層 10cm 。泵房地下輪廓線示意圖見圖 7-1 。圖 7-1 泵房地下輪廓線如上圖所示，將出水池與進(jìn)水池之間的土層視為一塊簡化板，那么整個(gè)地下輪廓長度為：m 2 校核滲徑長度此處只需校核進(jìn)水池底板防滲長度。方法是：先采用直線比例法計(jì)算出 a 、 b 兩點(diǎn)的滲壓

36、水頭，那么 a 、 b 間地下水深為滲壓水頭的平均值，從而可得出進(jìn)水池底板所承受的水位差，再根據(jù)水位差校核防滲長度。如圖 7-1 所示，作出浸透壓力分布圖，根據(jù)直線比例法，各點(diǎn)滲壓水頭，其中 H=31.7-25.4=6.3 m ，因此可得 a 、 b 兩點(diǎn)滲壓水頭分別為： m ，m ，a、 b 間地下水深為： m填土內(nèi)地下水位為： 地下水 =4.08+25.4=29.48 m地基土質(zhì)為 中粉質(zhì) 壤土 ，取允許滲徑系數(shù) ，那么防滲長度 需滿足m已布置進(jìn)水池地下輪廓線長度 m ，大于 20.4 m ，因此防滲長度滿足要求。7.1.2 計(jì)算滲流出口逸出坡降采用改良阻力系數(shù)法，計(jì)算最大水位差時(shí)進(jìn)水池底

37、板滲流逸出坡降。 1 確定地基計(jì)算深度，因此有效深度 m 2 將滲流區(qū)簡化并分段如圖 7-2 所示，將滲流區(qū)均簡化為短板樁，將滲流區(qū)分為 5 個(gè)典型段。圖 7-2 滲流典型段計(jì)算圖校核工況 3 各段阻力系數(shù) 及水頭值 列表計(jì)算各段阻力系數(shù)及水頭值如下：表 7-1 各段阻力系數(shù) 及水頭值 最高運(yùn)行 工況分段編號1. 030.0 7 11. 8870.0 7 10. 54 2 (m)1. 8020.12 43.3 010. 1 240. 94 8 4 對進(jìn)出口段水頭損失進(jìn)展修正進(jìn)口段： m ， m ， m m ， m出口段： m ， m ， m m ， m 5 對浸透壓力分布圖進(jìn)展修正將進(jìn)、出口水

38、頭損失的減小值分別加在相鄰滲流區(qū)段內(nèi)，從而得各角隅點(diǎn)浸透水頭修正值。見表 7-2 。表 7-2 各角隅點(diǎn)浸透水頭修正值校核工況角隅點(diǎn)H 1H 2H 3H 4H 5H 6浸透水頭 (m)4.082.5072.2591.0340.7860 6 滲流坡降出口段滲流坡降： 程度段滲流坡降： 因此，滲流坡降滿足要求。7.2 穩(wěn)定計(jì)算穩(wěn)定計(jì)算包括計(jì)算完建期、設(shè)計(jì)工況、校核工況的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)、地基應(yīng)力及地基應(yīng)力不均勻系數(shù)。計(jì)算單元為整個(gè)泵房底板。荷載豎直向以向下為正，程度向以向左為正，彎矩以順時(shí)針為正方向，以底板進(jìn)水側(cè)前趾為基點(diǎn)。各工況的水位組合如下：表 7-3 穩(wěn)定計(jì)算工況的水位組合工 況上游水位 m

39、 下游水位 (m)完建期無 水無 水設(shè)計(jì)工況31. 626.8校核工況3 1.525. 47.2.1 作用荷載計(jì)算 1 泵房部分自重計(jì)算站房底板、隔墩、后墻、水泵梁、電機(jī)梁 、過墻梁 均采用鋼筋混凝土構(gòu)造，泵房墻體采用普通磚砌墻。 2 程度水壓力止水片以上的程度水壓力按靜水壓力分布考慮，止水片以下縫內(nèi)的程度水壓力按下 述方法計(jì)算：由于滲流區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)的水壓力強(qiáng)度等于該點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)與浸透壓強(qiáng)之和，在止水片以下的縫內(nèi)水流狀態(tài)可以認(rèn)為是靜止的，所以縫內(nèi)壓強(qiáng)處處相等，其數(shù)值即為縫底這一點(diǎn)。設(shè)計(jì)工況時(shí)：程度水壓力 kN 對底板 底 前趾 的力矩 ： k Nm + 校核 工況時(shí)：程度水壓力 kN 對底板 前

40、趾 的力矩 ： k Nm + 3 托力浮托力是由 上 游水深造成的設(shè)計(jì)工況時(shí)：泵房底板所承受的浮托力為：W3=12648.468 對底板 前趾 的力矩 k Nm 校核工況時(shí)：泵房底板所承受的浮托力為：W3= 6625.39 對底板 前趾 的力矩 k Nm 4 浸透壓力設(shè)計(jì)工況：與防滲計(jì)算時(shí)方法一樣，求出墻后回填土內(nèi)的地下水深，再求底板承受的滲壓水頭。a) 直線比例法計(jì)算回填土內(nèi)地下水深m ， ，那么m ， m a 、 b 間地下水深為： mb) 改良阻力系數(shù)法計(jì)算浸透壓力 確定地基計(jì)算深度，因此有效深度 m 將滲流區(qū)簡化并分段將滲流區(qū)均簡化為短板樁，將滲流區(qū)分為 5 個(gè)典型段。 阻力系數(shù) 及水

41、頭值 進(jìn)口段： m ， m ， m m ， m出口段： m ， m ， m m ， m 對浸透壓力分布圖進(jìn)展修正將進(jìn)、出口水頭損失的減小值分別加在相鄰滲流區(qū)段內(nèi)，從而得各角隅點(diǎn)浸透水頭修正值。見表 7-6 。表 7-6 各角隅點(diǎn)浸透水頭修正值設(shè)計(jì)工況角隅點(diǎn)H 1H 2H 3H 4H 5H 6浸透水頭 m 2.7191 .7271.5551.0090.8370 計(jì)算浸透壓力浸透壓力kN 對底板 前趾 的力矩： k Nm - 校核 工況 ：由防滲計(jì)算時(shí)的結(jié)論，得浸透壓力kN 對底板 前趾 的力矩： k Nm - 5 墻后土壓力及水壓力填土上不設(shè)其他建筑物，因此均布荷載可忽略不計(jì)。 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

42、取等效內(nèi)摩擦角 = 30 ， 那么 主動(dòng)土壓力系數(shù) 圖 7- 5 完建期 土壓力示意圖 圖 7- 6 設(shè)計(jì)工況 土壓力示意圖完建期： 完建期內(nèi)地下水由于施工時(shí)的降排措施，近似認(rèn)為處于泵房底板以下，因此，填土中無地下水，泵房后墻也不受水壓力 的 作用，只承受主動(dòng)土壓力 。土壓力 kN ( ) 對底板 前趾 的力矩： k Nm - 設(shè)計(jì)工況： a) 土壓力mkN ( )對底板 前趾 的力矩： kN m - b) 水壓力作墻后水壓力分布圖如圖 7- 7 所示，那么水壓力 為：kN 對底板 前趾 的力矩 k Nm - 校核 工況： a) 土壓力m故 kN ( )對底板前趾的力矩： kN m - b)

43、水壓力作墻后水壓力分布圖如圖 7-7 所示，那么水壓力 為：kN 對底板 前趾 的力矩 k Nm - 7.2.3 抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用抗剪斷公式： ，滑動(dòng)面取兩齒墻之間地基土與齒墻底端以下土層的接觸面 ， 摩擦系數(shù) 。 1 完建期kN , kN 滿足要求 2 設(shè)計(jì)工況kN ,kN ， 滿足要求 3 校核 工況kN ,kN ， 滿足要求7.2.4 地基穩(wěn)定計(jì)算偏心距 基底壓力： ，其中 m ， m 。 1 完建期kN ，kPa kPa P= 220 kPa 2 設(shè)計(jì)工況kPa kPa P=220kPa 滿足要求 2 校核 工況kPa kPa P=220kPa 滿足要求將各工況計(jì)算成果進(jìn)展匯總，見表

44、7-9 。表 7- 10 泵房穩(wěn)定計(jì)算成果 匯總 表計(jì)算工況水位組合 m 地基反力 (kPa)不均勻系數(shù)抗滑平安系數(shù)上游下游P maxP minPKcKc完建期無水無水120.9569.852201.732.04. 001.25設(shè)計(jì)工況31. 626.888.7755.932201.602.02.031.25校核工況31.525.572.7061.362201.192.01.151.108 附屬設(shè)備選擇和布置8 .1 供、排水設(shè)備布置由于本泵站為濕室型泵房，泵站的出水管路在泵房以下，泵房內(nèi)的排水僅需考慮冷卻水的滲漏，為保持泵房環(huán)境整潔和平安運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置排水泵，本工程擬選用兩臺(tái)小型離心泵。8 .

45、2 通風(fēng)布置泵房內(nèi)部一般采用自然通風(fēng)。8 .3 起重設(shè)備選擇泵房中，機(jī)泵設(shè)備的安裝與維修都需要設(shè)置起重設(shè)備。起重設(shè)備的效勞對象主要為：水泵、電機(jī)及管道。起重機(jī)的選擇主要取決于這些對象的起重量。泵站的最大構(gòu)件為電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)重 2.37t ，可選 LDA 型電動(dòng)單梁起重機(jī)，起重量 10t ，跨度 7.8m 。檢修門 和格柵 的起吊 設(shè) 3T 電動(dòng)葫蘆 1 臺(tái)套，工字鋼 25a 。 8.4 攔污清污設(shè)備開敞的水泵站引水渠道和河道中的雜物 垃圾隨水流向泵站聚集，堵塞泵站進(jìn)水口，影響水泵的性能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致水泵停機(jī)，不能運(yùn)行。為了攔截引水河道中的雜物 垃圾 ，通常在水泵站的進(jìn)水池處設(shè)置攔污柵。9

46、泵房構(gòu)造設(shè)計(jì)及配筋計(jì)算9 .1 底板構(gòu)造計(jì)算底板構(gòu)造計(jì)算采用倒置梁方法計(jì)算。倒置梁法計(jì)算底板內(nèi)力：在垂直水流方向截取單位寬度板條，視為倒置于隔墩上的連續(xù)梁，即把隔墩當(dāng)作底板的支座。作用在梁上的荷載有：底板自重 ，水重 ，浮托力 ，浸透壓力 和地基反力 。地基反力假定在順?biāo)鞣较驗(yàn)橹本€分布，垂直水流方向?yàn)榫鶆蚍植?。倒置梁上的均布荷載 ： 按上述方法，本設(shè)計(jì)共 5 孔，因此為 5 跨連續(xù)梁。計(jì)算工況取完建期、設(shè)計(jì)工況、檢修工況。檢修工況又分邊孔檢修、第二孔檢修和中孔檢修。在底板進(jìn)、出水側(cè)各取單位寬度板條，分別進(jìn)展內(nèi)力計(jì)算。 圖 9 -1 泵房底板受力圖 倒置梁法 9 .1.1 荷載計(jì)算 1 完建期

47、a) 均布荷載底板自重 ： kN/m ；水重 ：因完建期進(jìn)水池內(nèi)無水，因此 ；浮托力 ：因完建期地下水在底板以下，因此 ；浸透壓力 ：因完建期地下水在底板以下，因此 ；地基反力 ：由 “ 穩(wěn)定計(jì)算 知，完建期最大地基反力 kPa ，最小地基反力 kPa ，底板中心截面地基反力kPa 。所以總的均布荷載 kN/m 。b) 端彎矩兩側(cè)土壓力kPakNkN m2 設(shè)計(jì)工況a) 均布荷載 底板自重 ： kN/m ；水重 ： kN/m ；浮托力 ： kN/m ；浸透壓力 ： kN/m ；地基反力 ： kPa 。所以總的均布荷載 kN/m 。b) 端彎矩兩側(cè)土壓力kPakNkNkN mkN m 9 .1.

48、 2 底板配筋查?鋼筋混凝土?的構(gòu)造系數(shù) ，荷載分項(xiàng)系數(shù)：永久荷載 ，可變荷載 。采用C25混凝土 ，級熱軋鋼筋 考慮到在底板垂直水流方向的正反兩面都有拉應(yīng)力，故底板垂直水流方向的頂層和底層都要按照計(jì)算配置鋼筋；順?biāo)鞣较蚴芰^小，按照雙向板計(jì)算按構(gòu)造配置鋼筋。取保護(hù)層厚度 (二類環(huán)境)，那么 ，K=1.20，計(jì)算高度 。因?yàn)椋?KN最不利剪力為202.06 KN262.048 KN 可以忽略其影響。 1垂直于水流方向配筋 受彎構(gòu)件配筋： 底層配筋a) 抗彎計(jì)算最大正彎矩 kN m ，以此為配筋根據(jù)。mm 2 mm 2根據(jù)最小配筋率，結(jié)合構(gòu)造要求，配置 22 19 0 mm(As=1339mm

49、 2 ) 。 b) 抗裂驗(yàn)算混凝土的彈性模量 N/mm 2 ，鋼筋的彈性模量 N/mm 2 ， N/mm 2 ，矩形截面抵抗矩的塑性系數(shù) ，那么 mmmm 4 對荷載效應(yīng)短期組合 kN m kN m對荷載效應(yīng)長期組合 kN m kN m故滿足抗裂要求，不需進(jìn)展裂縫開展寬度驗(yàn)算。 面層配筋a) 抗彎計(jì)算最大負(fù)彎矩 kN m ，以此為配筋根據(jù)。mm 2 mm 2 根據(jù)最小配筋率，結(jié)合構(gòu)造要求，配置 22 170 (As=1339mm 2 ) 。由上述知 滿足抗裂要求，因此 不 需進(jìn)展裂縫開展寬度驗(yàn)算。(2) 順?biāo)鞣较蚺浣铐標(biāo)鞣较虻装彘L 1 0 .0m ，為統(tǒng)一與施工簡便，同樣采用 22 鋼筋。為經(jīng)濟(jì)要求考慮，它較垂向鋼筋可適當(dāng)減少其鋼筋用量，故底層的鋼筋采用 22 220 ，面層的鋼筋采用 22 220 且它布置在垂向鋼筋的內(nèi)側(cè)。9 .2 中墩構(gòu)造計(jì)算9 .2.1 受力分析中墩主要承受上部構(gòu)造重及自重，在檢修期還承受鄰孔的側(cè)向水壓力。因此中墩按偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，并按檢修工況進(jìn)展計(jì)算