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干貨 | 水處理常用計算公式匯總

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格柵的設計計算

 

一.格柵設計一般規定

 

1.柵隙

 

(1)水泵前格柵柵條間隙應根據水泵要求確定。

(2) 廢水處理系統前格柵柵條間隙,應符合下列要求:最大間隙40mm,其中人工清除25~40mm,機械清除16~25mm。廢水處理廠亦可設置粗、細兩道格柵,粗格柵柵條間隙50~100mm。

(3) 大型廢水處理廠可設置粗、中、細三道格柵。

(4) 如泵前格柵間隙不大于25mm,廢水處理系統前可不再設置格柵。

 

2.柵渣

 

(1) 柵渣量與多種因素有關,在無當地運行資料時,可以采用以下資料。

格柵間隙16~25mm;0.10~0.05m3/103m3 (柵渣/廢水)。

格柵間隙30~50mm;0.03~0.01m3/103m3 (柵渣/廢水)。

(2) 柵渣的含水率一般為80%,容重約為960kg/m3。

(3) 在大型廢水處理廠或泵站前的大型格柵(每日柵渣量大于0.2m3),一般應采用機械清渣。

 

3.其他參數

 

(1) 過柵流速一般采用0.6~1.0m/s。

(2) 格柵前渠道內水流速度一般采用0.4~0.9m/s。

(3) 格柵傾角一般采用45°~75°,小角度較省力,但占地面積大。

(4) 機械格柵的動力裝置一般宜設在室內,或采取其他保護設備的措施。

(5) 設置格柵裝置的構筑物,必須考慮設有良好的通風設施。

(6) 大中型格柵間內應安裝吊運設備,以進行設備的檢修和柵渣的日常清除。

 

二.格柵的設計計算

 

1.平面格柵設計計算

 

(1) 柵槽寬度B

 

 

式中,S為柵條寬度,m;n為柵條間隙數,個;b為柵條間隙,m;為最大設計流量,m3/s;a為格柵傾角,(°); h為柵前水深,m,不能高于來水管(渠)水深;v為過柵流速,m/s。

 

(2) 過柵水頭損失如

 

 

式中,h0為計箅水頭損失,m;k為系數,格柵堵塞時水頭損失增大倍數,一般采用3;ζ 為阻力系數,與柵條斷而形狀有關,按表2-1-1阻力系數ζ計箅公式計算;g為重力加速度,m/s2。

 

(3) 榭后槽總高H

 

 

式中,h2為柵前渠道超高,m,—般采用0.3。

 

(4) 柵槽總長L

 

 

式中,L1為進水渠道漸寬部分的長度,m;L2為柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度;H1為柵前渠道深,m;B1為進水渠寬,m;α1為進水渠道漸寬部分的展開角度,(°),一般可采用20。

 

(5)每日柵渣量W

 

 

式中,W1為柵渣量,m3/103m3廢水,格柵間隙為16~25mm時,W1=0.10~0.05;格柵間隙為30~50mm時,W1 =0.03~0.01;Kz為城市生活污水流量總變化系數。

 

污泥池計算公式

 

一.地基承載力驗算

 

1.基底壓力計算

 

(1)水池自重Gc計算

 

頂板自重G1=180.00 kN

池壁自重G2=446.25kN

底板自重G3=318.75kN

水池結構自重Gc=G1+G2+G3=945.00 kN

 

(2)池內水重Gw計算

 

池內水重Gw=721.50 kN

 

(3)覆土重量計算

 

池頂覆土重量Gt1= 0 kN

池頂地下水重量Gs1= 0 kN

底板外挑覆土重量Gt2= 279.50 kN

底板外挑地下水重量Gs2= 45.50 kN

基底以上的覆蓋土總重量Gt = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN

基底以上的地下水總重量Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN

 

(4)活荷載作用Gh

 

頂板活荷載作用力Gh1= 54.00 kN

地面活荷載作用力Gh2= 65.00 kN

活荷載作用力總和Gh=Gh1+Gh2=119.00 kN

 

(5)基底壓力Pk

 

基底面積: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=5.000×8.500 = 42.50 m2

基底壓強: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A

=(945.00+721.50+279.50+45.50+119.00)/42.500= 49.66 kN/m2

 

2.修正地基承載力

 

(1)計算基礎底面以上土的加權平均重度rm

rm=[1.000×(20.00-10)+2.000×18.00]/3.000

= 15.33 kN/m3

(2)計算基礎底面以下土的重度r

考慮地下水作用,取浮重度,r=20.00-10=10.00kN/m3

(3)根據基礎規范的要求,修正地基承載力:

fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)

= 100.00+0.00×10.00×(5.000-3)+1.00×15.33×(3.000-0.5)

= 138.33 kPa

 

3.結論

 

Pk=49.66 <fa=138.33 kPa, 地基承載力滿足要求。

 

二.抗浮驗算

 

抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=945.00+279.50+45.50=1270.00 kN

浮力F=(4.500+2×0.250)×(8.000+2×0.250)×1.000×10.0×1.00=425.00 kN

Gk/F=1270.00/425.00=2.99 > Kf=1.05, 抗浮滿足要求。

 

三.荷載計算

 

1.頂板荷載計算:

 

池頂板自重荷載標準值:P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2

池頂活荷載標準值:Ph= 1.50 kN/m2

池頂均布荷載基本組合:

Qt = 1.20×P1 + 1.27×Ph= 7.91 kN/m2

池頂均布荷載準永久組合:

Qte = P1 + 0.40×Ph= 5.60 kN/m2

 

2.池壁荷載計算:

 

池外荷載:主動土壓力系數Ka= 0.33

側向土壓力荷載組合(kN/m2):

 

 

池內底部水壓力:標準值= 25.00 kN/m2, 基本組合設計值=31.75 kN/m2

 

3.底板荷載計算(池內無水,池外填土):

 

水池結構自重標準值Gc=945.00kN

基礎底面以上土重標準值Gt=279.50kN

基礎底面以上水重標準值Gs=45.50kN

基礎底面以上活載標準值Gh=119.00kN

水池底板以上全部豎向壓力基本組合:

Qb = (945.00×1.20+279.50×1.27+45.50×1.27+119.00×1.27×0.90)/42.500

= 39.59kN/m2

水池底板以上全部豎向壓力準永久組合:

Qbe = (945.00+279.50+45.50×1.00+1.50×36.000×0.40+10.00×6.500×0.40)/42.500

= 31.00kN/m2

板底均布凈反力基本組合:

Q = 39.59-0.300×25.00×1.20= 30.59 kN/m2

板底均布凈反力準永久組合:

Qe = 31.00-0.300×25.00

= 23.50 kN/m2

 

4.底板荷載計算(池內有水,池外無土):

 

水池底板以上全部豎向壓力基本組合:

Qb=[4.500×8.000×1.50×1.27+945.00×1.20+(3.900×7.400×2.500)×10.00×1.27]/42.500

= 49.86kN/m2

板底均布凈反力基本組合:

Q = 49.86-(0.300×25.00×1.20+2.500×10.00×1.27) = 9.11kN/m2

水池底板以上全部豎向壓力準永久組合:

Qbe=[4.500×8.000×1.50×0.40+945.00+(3.900×7.400×2.500)×10.00]/42.500

= 39.72kN/m2

板底均布凈反力準永久組合:

Qe=39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00)

= 7.22kN/m2 

 

四.內力、配筋及裂縫計算

 

1.彎矩正負號規則頂板:

 

下側受拉為正,上側受拉為負

池壁:內側受拉為正,外側受拉為負

底板:上側受拉為正,下側受拉為負

 

2.荷載組合方式

 

1).池外土壓力作用(池內無水,池外填土)

2).池內水壓力作用(池內有水,池外無土)

3).池壁溫濕度作用(池內外溫差=池內溫度-池外溫度)

頂板內力:

計算跨度: Lx= 4.100 m, Ly= 7.600 m , 四邊簡支

按雙向板計

 

 

 

B側池壁內力:

計算跨度:Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m ,  三邊固定,頂邊簡支

池壁類型:淺池壁,按豎向單向板計算

池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m):

基本組合:-8.13, 準永久組合:-5.61

池內水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m):

基本組合:6.95,準永久組合:5.47

基本組合作用彎矩表(kN·m/m)

 

 

底板內力:

計算跨度:Lx= 4.200m, Ly= 7.700m , 四邊簡支+池壁傳遞彎矩按雙向板計算。

1.池外填土,池內無水時,荷載組合作用彎矩表(kN·m/m)

基本組合作用彎矩表

 

 

配筋及裂縫:

配筋計算方法:按單筋受彎構件計算板受拉鋼筋。

裂縫計算根據《水池結構規程》附錄A公式計算。

按基本組合彎矩計,按準永久組合彎矩計算裂縫,結果如下:

頂板配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)

 

 

2019年7月19日 16:12
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