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干货 | 水处理常用计算公式汇总

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格栅的设计计算

 

一.格栅设计一般规定

 

1.栅隙

 

(1)水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定。

(2) 废水处理系统前格栅栅条间隙,应符合下列要求:最大间隙40mm,其中人工清除25~40mm,机械清除16~25mm。废水处理厂亦可设置粗、细两道格栅,粗格栅栅条间隙50~100mm。

(3) 大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。

(4) 如泵前格栅间隙不大于25mm,废水处理系统前可不再设置格栅。

 

2.栅渣

 

(1) 栅渣量与多种因素有关,在无当地运行资料时,可以采用以下资料。

格栅间隙16~25mm;0.10~0.05m3/103m3 (栅渣/废水)。

格栅间隙30~50mm;0.03~0.01m3/103m3 (栅渣/废水)。

(2) 栅渣的含水率一般为80%,容重约为960kg/m3。

(3) 在大型废水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3),一般应采用机械清渣。

 

3.其他参数

 

(1) 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。

(2) 格栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s。

(3) 格栅倾角一般采用45°~75°,小角度较省力,但占地面积大。

(4) 机械格栅的动力装置一般宜设在室内,或采取其他保护设备的措施。

(5) 设置格栅装置的构筑物,必须考虑设有良好的通风设施。

(6) 大中型格栅间内应安装吊运设备,以进行设备的检修和栅渣的日常清除。

 

二.格栅的设计计算

 

1.平面格栅设计计算

 

(1) 栅槽宽度B

 

 

式中,S为栅条宽度,m;n为栅条间隙数,个;b为栅条间隙,m;为最大设计流量,m3/s;a为格栅倾角,(°); h为栅前水深,m,不能高于来水管(渠)水深;v为过栅流速,m/s。

 

(2) 过栅水头损失如

 

 

式中,h0为计箅水头损失,m;k为系数,格栅堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;ζ 为阻力系数,与栅条断而形状有关,按表2-1-1阻力系数ζ计箅公式计算;g为重力加速度,m/s2。

 

(3) 榭后槽总高H

 

 

式中,h2为栅前渠道超高,m,—般采用0.3。

 

(4) 栅槽总长L

 

 

式中,L1为进水渠道渐宽部分的长度,m;L2为栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度;H1为栅前渠道深,m;B1为进水渠宽,m;α1为进水渠道渐宽部分的展开角度,(°),一般可采用20。

 

(5)每日栅渣量W

 

 

式中,W1为栅渣量,m3/103m3废水,格栅间隙为16~25mm时,W1=0.10~0.05;格栅间隙为30~50mm时,W1 =0.03~0.01;Kz为城市生活污水流量总变化系数。

 

污泥池计算公式

 

一.地基承载力验算

 

1.基底压力计算

 

(1)水池自重Gc计算

 

顶板自重G1=180.00 kN

池壁自重G2=446.25kN

底板自重G3=318.75kN

水池结构自重Gc=G1+G2+G3=945.00 kN

 

(2)池内水重Gw计算

 

池内水重Gw=721.50 kN

 

(3)覆土重量计算

 

池顶覆土重量Gt1= 0 kN

池顶地下水重量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

基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN

基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN

 

(4)活荷载作用Gh

 

顶板活荷载作用力Gh1= 54.00 kN

地面活荷载作用力Gh2= 65.00 kN

活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=119.00 kN

 

(5)基底压力Pk

 

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

基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A

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

 

2.修正地基承载力

 

(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm

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

= 15.33 kN/m3

(2)计算基础底面以下土的重度r

考虑地下水作用,取浮重度,r=20.00-10=10.00kN/m3

(3)根据基础规范的要求,修正地基承载力:

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.结论

 

Pk=49.66 <fa=138.33 kPa, 地基承载力满足要求。

 

二.抗浮验算

 

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, 抗浮满足要求。

 

三.荷载计算

 

1.顶板荷载计算:

 

池顶板自重荷载标准值:P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2

池顶活荷载标准值:Ph= 1.50 kN/m2

池顶均布荷载基本组合:

Qt = 1.20×P1 + 1.27×Ph= 7.91 kN/m2

池顶均布荷载准永久组合:

Qte = P1 + 0.40×Ph= 5.60 kN/m2

 

2.池壁荷载计算:

 

池外荷载:主动土压力系数Ka= 0.33

侧向土压力荷载组合(kN/m2):

 

 

池内底部水压力:标准值= 25.00 kN/m2, 基本组合设计值=31.75 kN/m2

 

3.底板荷载计算(池内无水,池外填土):

 

水池结构自重标准值Gc=945.00kN

基础底面以上土重标准值Gt=279.50kN

基础底面以上水重标准值Gs=45.50kN

基础底面以上活载标准值Gh=119.00kN

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

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

= 39.59kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

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

板底均布净反力基本组合:

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

板底均布净反力准永久组合:

Qe = 31.00-0.300×25.00

= 23.50 kN/m2

 

4.底板荷载计算(池内有水,池外无土):

 

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

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

板底均布净反力基本组合:

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

水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

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

= 39.72kN/m2

板底均布净反力准永久组合:

Qe=39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00)

= 7.22kN/m2 

 

四.内力、配筋及裂缝计算

 

1.弯矩正负号规则顶板:

 

下侧受拉为正,上侧受拉为负

池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负

底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负

 

2.荷载组合方式

 

1).池外土压力作用(池内无水,池外填土)

2).池内水压力作用(池内有水,池外无土)

3).池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)

顶板内力:

计算跨度: Lx= 4.100 m, Ly= 7.600 m , 四边简支

按双向板计

 

 

 

B侧池壁内力:

计算跨度:Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m ,  三边固定,顶边简支

池壁类型:浅池壁,按竖向单向板计算

池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m):

基本组合:-8.13, 准永久组合:-5.61

池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m):

基本组合:6.95,准永久组合:5.47

基本组合作用弯矩表(kN·m/m)

 

 

底板内力:

计算跨度:Lx= 4.200m, Ly= 7.700m , 四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算。

1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)

基本组合作用弯矩表

 

 

配筋及裂缝:

配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋。

裂缝计算根据《水池结构规程》附录A公式计算。

按基本组合弯矩计,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:

顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)

 

 

2019年7月19日 16:12
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