供水泵站计算书范本模板.docx
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供水泵站计算书范本模板
一、项目区基本情况
××水库取水及输水工程土建工程服务对象为××公司生产线及配套的辅助生产设施、公用工程设施和生活福利与服务性设施.
××公司位于××经济技术开发区,与××水库直线距离约为2.3km。
根据××公司出具的书面证明,确定××水库取水及输水工程设计引水流量为1。
12m3/s。
项目区所在地属暖温带大陆性干旱气候,干旱炎热,蒸发强烈,多年平均降水量50。
7mm,多年平均蒸发量为2775mm,年平均气温为11.3℃,绝对最高气温为40℃,决对最低温度为-30.9℃,最大冻土深度为63cm。
项目区盛行东北风,年平均风速为3m/s,多年平均最大风速为21m/s。
二、工程设计
总体设计依据项目业主提供的资料进行,××水库取水及输水工程设计总流量为1。
12m3/s(2×0。
56m3/s),另有一台机组(1×0.56m3/s)备用,配套电机总装机功率为555KW(3×185KW),工程规模为Ⅳ等小
(1)型工程,主要建筑物等级为4级,次要及临时建筑物等级均为5级.本项目主要工程有:
(1)、引水明渠约2100m,底宽2m,边坡为1:
3,其中30m为C20砼衬砌,边坡厚度为20cm,底板厚度为40cm,其余均为土渠;
(2)、进水池1座,混凝土结构,长13.2m,边墙扩散角为20度,首端宽2。
00m,末端宽11.6m;
(3)、泵房一座,泵房分为三层,分为水泵层、结构层及操作层,均为钢筋混凝土结构,墙厚均为0。
45m;
(4)、安装500S22单级双吸离心泵及配套电机3套,安装配电柜及启动箱3套,安装DN500、0.6Mpa闸阀、伸缩接管及多功能控制阀;
(5)、钢制压力管道约28m,公称直径为900mm,壁厚为14mm,均采用螺旋焊接钢管,并在适当位置设C25混凝土镇墩;
(6)、夹砂玻璃钢管约2401m,压力等级为0.6MPa,公称直径为900mm,壁厚为10。
5mm,承插口接头,并在适当位置设C25混凝土镇墩。
三、实测资料
本项目各控制点高程:
××水库设计死水位为905.80m,设计水位为913。
60m,水库坝顶高程为916.50m,管道末端出水池最高水位912。
50m。
四、主要参考资料
(1)、《泵站设计规范GB/T50265-97》;
(2)、《灌溉与排水工程设计规范GB50288-99》;
(3)、《《水工混凝土结构设计规范SL/T191-96》;
五、计算水泵扬程
(一)、计算出水管沿程水头损失h沿C:
对玻璃钢管道,采用海曾-威廉公式计算管路沿程水头损失.
则:
h沿C=2410×(10.67×1.121。
852)/(1401.852×0.904.87)=5。
62m;
(二)、计算出水管局部水头损失h局C:
h局C=0.10×h沿C=0。
10×5.62=0。
56m;
(三)、计算水泵设计扬程H扬
H扬=H净+h损
其中:
H净-进水池最低水位与出水池最高水位差值,m;
则:
H扬=(912。
50-905.80)+0。
62+(5。
62+0。
56)=13.50m,根据业主单位调频、
调压要求,选双级单吸离心泵500S22,设计扬程为22m,允许汽蚀余量为5。
20m,
配套电机功率为185KW。
六、计算水泵安装高程
(一)、计算水泵允许吸上真空高度H允真:
H允真=Pa/γ-Pv/γ-Δh允+V进2/2g
其中:
Pa/γ-装机地点实际大气压力,m;
Pv/γ-水的汽化压力,取0.33m;
Δh允-水泵允许汽蚀余量,500S22为5.20m;
则:
H允真=9.25-0.33-(5。
20+0。
50)+2。
862/2g=3.64m。
(二)、计算进水管沿程水头损失h沿J:
h沿=f×L×Q1。
9/D5.10,计算得:
h沿=0。
24m。
(四)计算进水管局部水头损失h局J:
h局=Σζi×Vi2/2g
进口部分各构件局部阻力系数如下:
a、喇叭型进水口1个,ζ1=0.65;
b、90度弯管1个,ζ2=0.144;
c、闸阀2个,ζ3=0.10;
则:
h局=(0.65+0。
144+0.10)×2。
862/2g=0。
37m。
(五)计算进水管总水头损失h进损:
h进损=h沿+h局=0.24+0.37=0。
62m.
(六)计算水泵允许吸上高度H允吸:
H允吸=H允真-V进2/2g-h进损
则:
H允吸=3.64-2。
862/2g-0。
62=2.60m。
(七)计算水泵安装高程H泵安:
H泵安=H最低+H允吸
则:
H泵安=H最低+H允吸=905.80+2。
60=908.40m。
(八)计算水泵安装层地板顶面高程H泵板:
H泵板=H泵安-h1―h2
其中:
h1-水泵叶轮中心线至水泵基础顶面高程,m,参照值取0.80m;
h2-水泵基础顶面至水泵安装层地板高度,对单级双吸泵,参照值取0。
60m;
则:
H泵板=908。
40-0.80-0。
60=907.00m。
七、进水池设计
注:
D0-进水管喇叭口直径,m,一般取D0≥1.25D进=0。
75m,本设计取D0=0。
80m。
(一)、喇叭口悬空高P1=(0.6~0.8)×0.80=0.48~0.64m,实际取P1=0.50m;
(二)、喇叭口淹没深P2>(1~1.25)×0.8=0.80~1。
00m,实际取P2=1.50m;
(三)、喇叭口中心线至后墙距P3=(0.8~1)×0.80=0.64~0.80m,实际取P3=0.70m;
(四)、喇叭口中心线至侧墙距P4=1。
5×0.80=1。
20m,实际取P4=1。
80m;
(五)、喇叭口中心线至进水室进口距P5>4×0。
80=3.20m,实际取P5=3。
30m;
(六)、单台水泵进水池池宽DJB=3D0=3×0。
8=2.40m,实际取JB=3.60m;
(五)、计算进水池池长JL:
JL=KQ/Bh
其中:
K-进水池秒换水系数,当Q=1.12>0.50m3/s时K=15~20;
Q—泵站总装机流量,m3/s;
B—池宽3。
60m;
H—进水池最小水深,H=P1+P2=2。
00m;
则:
JL=(18×1.12)/(3。
60×2.00)=2.80m,实际取JL=4.00m。
(六)、进水池进口断面处流速Vj:
Vj=Q/S=1.12/(2×2)=0.28m/s。
八、泵房设计
(一)、泵房形式:
泵房为矩形,四周边墙厚均为0。
45m,共分三层,泵房各层底板顶面高程自下而上依次为:
907。
00m、911.90m、916。
50m.
(1)计算泵房净长度L:
L=n×L1+(n-1)L2+2×L3
其中:
n-水泵台数,取3台;
L1—水泵基础宽度,m,取3。
00m;
L2—水泵基础间距,m,取1。
00m,
L3—机组与墙体应保持的距离,m,取1.00m;
则:
L=3×3。
00+(3-1)×1.00+2×1.00=13。
00m,考虑到水泵的安装、主梁设置及人员上下需要,实际取L=15.07m。
(2)计算泵房净宽B:
考虑到安装闸阀及多功能水泵控制阀的需要,水泵进口距墙内侧取3.40m,水泵基础宽度取1。
50m,水泵出口距墙内侧取3。
90m,
则:
泵房净宽度B=3。
40+1。
50+3。
90=8。
80m,实际取8。
80m。
(二)、验算泵房整体抗浮稳定(不计桩基础作用):
1、荷载计算
泵房自重Gk1=(15。
97×9.7×0。
6+(15.97+8.80)×2×14.4×0.45+15。
07×8。
80×0。
20×3+8.80×0.50×0.30×26)×25=13196.36KN;
设备自重Gk2=2。
3×9.8+(1.7+0.80)×9.8×3=96。
04KN;
地下水浮力Fk=γ水V=9。
80×(15.97×9.9)×7.20=11155.75KN;
2、计算整体抗浮系数:
抗浮系数Kf=(Gk1+Gk2)/Fk=(13196。
36+96。
04)/11155。
75=1。
19≥1.05~1。
10,因此泵房满足整体抗浮稳定要求.
(三)、验算泵房整体抗滑稳定(不计桩基础作用):
1、荷载计算
水下土压力Pk=Kγ土'Htg2(45°-30°/2)=1。
20×12×4.70×tg2(45°-28°/2)=24。
43N/m2;
填土推力P=L×Pk×H/2=15。
97×24.43×4。
7/2=916。
85KN;
2、计算最不利情况下整体稳定抗滑系数:
抗滑系数Ka=f×(Gk1+Gk2-/Fk)/P=0。
40×(13196.36+96。
04-11155。
75)/916.85=2.33≥1。
30,因此泵房满足整体抗滑稳定要求。
(四)、泵房基础结构设计:
1、桩基础计算:
布置群桩如下图(钻孔灌注桩,桩径均为Φ800),并在群桩顶部设框架梁,梁高及梁宽均为800mm。
(2)、计算各桩承受的荷载
公式:
其中:
Pi-第i根桩承担的竖向荷载,KN;
ΣG-底板以上全部竖向荷载,KN;
N-桩数;
ΣMx-底板底面以上全部荷载对桩群重心轴x的力矩,KN—m;
yi-第i根桩距桩群重心轴x的距离,m;
因为:
群桩为对称结构,因此ΣMx=0,
所以:
P=ΣG/N=(Gk1+Gk2)/N=(13196.36+96.04+(16.32×3+3.825×2×5)×0.80×0。
80×25))/15=979。
18KN;
(3)、计算单桩桩长
Nd=(Up×Σfi×Li+fp×Ap)/K
其中:
Nd-单桩竖向允许承载力,KN;
Up-桩身截面周长,m;
fi-桩周第i层土的极限摩阻力,Kpa;
Li-第i层土的厚度,m;
fp-桩端处的极限端承力,Kpa;
Ap-桩端横截面面积,m2;
K-安全系数,一般取K=2.00;
××水库附近地基基本为中粗砂,因缺乏桩周土的极限摩阻力及桩端处的极限端承力试验值,估计桩长15m左右,假设地基全部为粉砂时(4~15m),参考《取水输水建筑物丛书-水闸》,取fi为45Kpa,取fp为900Kpa,
则:
Li=(K×Nd-fp×Ap)/(Up×Σfi)=(2×979。
18-900×0。
25×3。
142×0.802)/(3.142×0。
80×45)=13。
30m;
实际取Li=14。
85m,满足竖直承载力要求.另外按构造配置Ⅱ级钢筋8φ18(As=2036mm2),配筋率为0.40%,满足灌注桩最小配筋率(0.20%~0。
65%)要求。
此外沿桩长度方向配置φ8@200环形箍筋。
(4)、桩身强度验算:
Nd≤Ap×fc×Φc
其中:
fc-桩身混凝土抗压设计值,对C20砼取fc=10Mpa;
Φc-工作条件系数,取0。
6~0.7;
则:
Ap×fc×Φc=0。
25×3。
142×8002×10×0。
6/1000=3016。
32KN>Nd=979.18KN,因此桩身强度满足设计要求。
2、桩基础顶端框架梁计算:
在群桩之间设置框架梁,梁宽bL=800mm,梁高hL=800mm,并假设泵房所有荷载均作用与框架梁上。
则:
梁上作用均布荷载qB=(Gk1+Gk2)/(Sz)=(13196。
36+96。
04)/((16.32×3+3。
825×2×5))=152.42KN/m;
(1)、沿框架梁基础短方向,可将联系梁看作两跨连续梁,计算简图如下:
查内力计算表得:
支座剪力V2=440。
59KN;跨中弯矩M12=228.23KN—m;支座弯矩M2=-407。
54KN—m;
(2)、在框架梁基础长方向,可将联系梁看作四跨连续梁,计算简图如下:
查连续梁内力计算表得:
支座剪力V7=-V5=358。
97KN;跨中弯矩M45=M78=176.68KN-m;支座弯矩M5=M7=-245。
52KN-m;
(3)、框架梁基础短方向结构设计:
(a)、配筋计算:
γdM=γdγ0φ0Mk=1。
20×1×1×407。
54=489。
05KN—m;
αs=γdM/(fcbf’hC02)=(489。
05×106)/(10×800×7302)=0。
107;
ξ=1-(1-2αs)0。
5=1-(1-2×0.107)0。
5=0。
114<ξb=0.614;
As=fcξbf'hC0/fy=10×0。
114×800×755/310=2215mm2,选用Ⅱ级钢筋7φ20(As=2199mm2),框架梁配筋率为0.38%,满足梁最小配筋率(0。
20%)要求。
(b)、次梁斜截面剪力Vcs复核:
Vc=0。
07fcbhC0=0。
07×10×800×755/1000=422.80KN;
梁承受的最大剪力为γdV=1。
20×440。
59=528.71KN;
则:
Vc<γdV,T形梁应由计算确定腹筋。
沿梁全长布置配四肢箍筋φ8@200,满足s≤250mm要求,
所以:
Vsv=1。
25fyvhZ0Asv/s=1.25×210×755×2×2×50。
3/200=199。
38KN;
则:
Vcs=Vc+Vsv=422.80+199。
38=622.18>γdV=528。
71KN;
同时:
箍筋配筋率ρsv=Asv/bs=2×2×50.3/(800×200)=0。
13%≥ρmin=0。
12%,因此箍筋满足抗剪及最小配筋率要求.
(c)、构件截面尺寸下限复核:
hw/b=755/800=0。
94≤4.0,则:
(0.25fcbhC0)=(0.25×10×800×755)=1510KN;
梁承受的最大剪力为γdV=1。
20×440.59=528。
71KN;即:
梁承受的最大剪力为γdV≤(0。
25fcbhC0),因此构件截面尺寸下限满足斜截面承载力要求.
(d)、其他:
另外在梁底端配7φ20钢筋筋,在梁高一半处设4φ20腰筋。
(4)、框架梁基础长方向结构设计:
计算过程同(3),选用Ⅱ级钢筋7φ16(As=1407mm2),框架梁配筋率为0.24%,满足梁最小配筋率(0.20%)要求,另外在梁底端配7φ16钢筋筋,在梁高一半处设4φ16腰筋。
(五)、泵房边墙结构设计:
泵房边墙尺寸:
净长15。
07m,净宽8。
80m,墙厚均为0。
45m,总长15.97m,总宽9。
70m,总高度为14。
40m。
计算时将泵房结构简化为矩形无盖水池,总长15.97m,总宽9。
70m,墙厚均为0.45m,计算长度为15.52m,计算宽度为9。
25m,边墙计算高度为7.76m,作用荷载:
水荷载作用高度为6。
60m,水下土荷载作用高度为4.06m,计算简图如下:
(a)、计算边墙承受的荷载q墙:
计算边墙承受的水压力qqs:
qs=1.00×(913.60-907。
00)×9。
8=64.68KN/m;
泵房底板均布荷载qq=G/(Bz×Lz)=10872。
72/(9。
7×15.97)=70。
19KN/m2;
计算边墙承受的水下土压力荷载qqt:
qt=K×γ土'×Ht×tg2(45°-28°/2)=1.20×12×4.06×tg2(45°-28°/2)=21.11N/m;
则:
q墙=qs+qt=64。
68+21。
11=85.79,由于边墙承受的荷载为三角形分布,为简化计算,计算时认为q墙沿全墙高度(墙高为7.76m)呈三角形分布。
(b)、查表计算边墙节点弯距:
对甲类板:
长L1=15.52m,高H=7。
76m,则:
K甲=H/L1=7.76/15.52=0.50,
查《给排水工程结构设计手册》板三边固定、一边自由板计算表,对甲类板,有:
M甲支X=-0。
0367×q墙×H2=-189.59KN-m;M甲支Y=-0。
0622×q墙×H2=-321。
33KN—m;M甲中X=0。
0044×q墙×H2=22.73KN—m;M甲中Y=0.0252×q墙×H2=130。
18KN—m;
对乙类板:
长L2=9.25m,高H=7。
76m,则:
K甲=H/L1=7。
76/9.25=0。
83,
对乙类板,同理有:
M乙支X=-0。
0328×q墙×H2=-169。
45KN—m;M乙支Y=-0。
0439×q墙×H2=-226.79KN—m;M乙中X=0。
0101×q墙×H2=52.18KN—m;M乙中Y=0.0134×q墙×H2=69.23KN—m;
(c)、计算边墙水平向节点不平衡弯距:
MA=M甲支X-M乙支X=-189。
59-(-169.45)=-20.15KN—m;
(d)、计算节点线刚度分配系数:
RAB=(1/15.52)/((1/15.52)+(1/9。
25))=0.373;
RAD=(1/9。
25)/((1/15.52)+(1/9.25))=0。
627;
(e)、计算节点实际弯距:
MABX=M甲支X-MAB×RAB=-189.59-(-20。
15)×0。
373=-182。
07KN-m;
MADX=-M乙支X-MAB×RAD=169.45-(-20。
15)×0.627=182。
07KN-m;
(f)、计算板所受的轴力:
NAB=NAD=0。
25×q墙×H=0.25×85。
79×7.76=166。
45KN;
NAD=NAB=0.25×q墙×H=0.25×85。
79×7.76=166。
45KN;
(g)、板水平向(X向)结构计算:
(1)、计算偏心距e0:
e0=
M/N=
1094
mm
(2)、计算参数ξ1、ξ2:
ξ1=
0。
5fcA/(γdNdx)
其中:
fc-
混凝土抗压强度,Mpa,本设计取10MPa;
γd-
钢筋混凝土结构系数,本设计取1。
20;
Ndx
构件轴力,KN;
则:
ξ1=
11.26
>1;
取ξ1=
1.00
ξ2=
1.15-0.01L0/h
其中:
L0-
构件计算长度,m;两端固接时为0.5倍杆件长度;
h-
截面高度,m;
则:
ξ2=
1.002
(3)、计算偏心距增大系数η:
η=
1+(1/(1400×e0/h))(L0/h)2ξ1ξ2=
1.065
ηe0=
1164。
97
0。
3h0=
121.5
mm
则:
0.3h0<ηe0,底板属于大偏心受压.
(4)、配筋计算:
e=
ηe0+h/2-as=
1350
mm
当采用Ⅱ级钢筋时,ξb=
0。
544
则:
αb=
ξb(1-0.5*ξb)=
0。
396
As’=
(γd*N*e-fcαbh02)/fy'(h0-as’)=
—3358
<0
所以As'按最小配筋率计算。
取墙的最小配筋率0。
20%,
则:
As'=
0。
20%×1000×355=
710
mm2
实际取As’=
1884
mm2
选6φ20
αs=
(γd*N*e-fy’As'(h0-as’))/fcbh02=
0.0344
则:
ξ=
1-(1-2αs)0。
5=
0.0350
<
Ⅱ级钢筋ξb=0。
544
混凝土受压区计算高度x=
ξh0=
14。
19
<2as=
80
则:
x=
2as=
80
mm
e'=
ηe0-h/2+as’=
980
mm
所以:
γd*N*e’/fy(h0-as’)=
1730
mm2
实际取As=
1884
mm2
选6φ20
(h)、板垂直向(Y向)结构计算:
垂直向节点弯距不调整。
垂直向板受到的轴力NY=(25×((15.97+8.8)×2×6。
64+0。
3×0.5×8.8×17+15。
07×8.8×0.2×2-1。
8×1.8×2×0.2-0。
8×2×2×0。
2))/((15.97+8.8)×2)=203。
12KN/m;
计算过程同(g),计算得:
As’=710mm2,As=3163mm2,考虑到进行结构计算时荷载作用高度大于实际高度,因此,选用钢筋6φ25(As’=As=2945mm2),钢筋截面面积减少约6。
9%,板(墙)配筋率为0。
73%,满足墙最小配筋率(0.15%)要求.
(六)、泵房底板结构设计:
泵房底板尺寸:
总长15。
97m,总宽9.70m,板厚为0。
60m.
(1)、计算泵房底板均布荷载qB:
泵房底板以上全部结构重量及活荷载G=((15.97+8.80)×2×14。
4×0.45+15.07×8。
80×0。
20×3+8.80×0.50×0。
30×26)×25=10872.72KN;
泵房底板均布荷载qB=G/(Bz×Lz)=10872。
72/(9.7×15.97)=70。
19KN/m2;
(2)、底板结构计算:
由于底板四周均嵌固与框架梁上,因此可将底板看做四边固定板,因此可以按多跨连续梁进行计算。
每块板的计算长度LD=4。
625m,计算宽度BD=3.88m,。
则:
LD/BD=4。
625/3。
88=1。
19,查《给排水工程结构设计手册》双向板荷载系数表,有:
qBX=0。
6747×qB=47。
36KN/m2;qBY=(1-0。
6747)×qB=22.83KN/m2;
(3)、沿底板短方向,可将底板看作四跨连续梁,计算简图如下:
查内力计算表得:
支座剪力V7=-V5=111.54KN;跨中弯矩M45=M78=54。
90KN—m;支座弯矩M5=M7=-76.29KN—m;
(c)、沿底板短方向结构设计:
γdM=γdγ0φ0Mk=1.20×1×1×76.29=91.54KN-m;
αs=γdM/(fcbf’hC02)=(91.54×106)/(10×1000×5552)=0.030;
ξ=1-(1-2αs)0。
5=1-(1-2×0。
030)0.5=0。
030<ξb=0。
614;
As=fcξbf’hC0/fy=10×0。
030×1000×555/310=540mm2,选用Ⅱ级钢筋6φ14(As=924mm2),梁配筋率为0。
17%,满足梁最小配筋率(0。
15%)要求.
(d)、构件截面尺寸下限复核:
hw/b=555/1000=0.555≤4。
0,则:
(0。
25fcbhC0)=(0.25×10×1000×555)=1388KN;
梁承受的最大剪力为γdV=1。
20×111。
54=133.85KN;即:
梁承受的最大剪力为γdV≤(0.25fcbhC0),因此构件截面尺寸下限满足斜截面承载力要求.
(4)、沿底板长方向结构设计:
沿底板长方向,可将底板看作两跨连续梁,计算简图如下:
查内力计算表得:
支座剪力V2=65。
99KN;跨中弯矩M12=34.18KN-m;支座弯矩M2=-61。
04KN—m;
结构计算过程同(3),计算得:
As=368mm2,选用Ⅱ级钢筋6φ14(As=924mm2),梁配筋率为0。
17%,满足梁最小配筋率(0。
15%)要求。
(5)、受传递荷载影响的底板结构计算:
底板承受边墙(板)传来的支座弯距为:
沿底板长度方向:
M长=-321.33KN—m;沿底板宽度方向:
M宽=-226.79KN-m;
结构计算过程同(3)。
则:
沿底板长度方向,计算得:
As=1659mm2,选用Ⅱ级钢筋6φ20(As=1884mm2),梁配筋率为0.34%,满足梁最小配筋率(0.15%)要求。
沿底板宽度方向,计算得:
As=2402mm2,考虑到进行结构计算时荷载作用高度大于实际高