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时间:2018-10-22
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1、浅析钢筋混凝土矩形水池结构设计 摘要:本文以春风油田二号联合站建设工程中污水回收池结构设计为例,介绍了作用在水池上的主要荷载,进行了水池内力计算、地基承载力,提出了水池设计中值得注意的构造要求,为以后此类水池的结构设计提供了一定的参考。 关键词:水池结构设计;水池荷载;内力计算 DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.102 1引言 钢筋混凝土矩形水池结构一般由池壁、底板和顶盖(是否封闭加盖由工艺需要决定)所组成。水池按有无顶盖,可分为无顶盖的开敞式水池
2、、有顶盖的封闭式水池和带走道板的半封闭式水池;按水池埋置情况,可分为全埋式、地下式、半地下式、地面式和架空式水池。本文以春风油田二号联合站建设工程中污水回收及污泥浓缩池为例,简单介绍了水池的结构设计。 2矩形水池结构设计 2.1水池主要荷载 作用在水池上的主要荷载:(1)池顶荷载:作用在池顶上的荷载主要有顶板自重、防水层重、覆土重、活荷载和雪荷载。其中活荷载和雪荷载不同时考虑,计算时取二者中的较大值[1]。(2)池底荷载:池底荷载为底板所受的地基反力和地下水产生的浮力。地基反力主要由以下几种荷
3、载引起:①池顶活荷载qk;②池顶覆土荷载qs(根据实际计算确定qs值);③池顶自重Gr、池壁自重Gw、及支柱自重Gc,取单位面积自重和。(3)池壁荷载:作用在池壁上的荷载主要是水平方向的土压力和水压力。池壁水压力按三角形分布,一般偏安全的按满池来计算。池壁土压力按朗肯主动土压力理论计算。 2.2水池内力计算 2.2.1水池资料 本工程水池为半地上式水池,整体尺寸为18mX20m,池体高出地面0.45m,分五个区格,池深2.65m,局部3.55m。池顶为预制混凝土盖板,池体混凝土采用C40、S8
4、级抗渗混凝土,钢筋采用HRB400级,最外层钢筋混凝土保护层厚度,池体底板、池壁与池顶盖板均取50mm。水池的内力计算主要包括池壁板、池底板和池顶板内力计算。池顶为预制混凝土板,仅对池壁板与池底板进行计算。 2.2.2池壁板计算 进行池壁板的内力计算,首先确定池壁的边界条件,然后考虑“池内有水、池外无土”或“池内无水、池外有土”两种荷载工况进行计算。 跨度为18m的外壁板计算,板厚350mm。按悬臂板计算,沿池壁高度取1m宽板带作为计算单元进行计算。 (1)荷载计算。 ①池内有水,池外无土
5、时(按满水的最不利情况计算)水压力:根据公式二计算:=10×3.1=31kN/m2 ②池内无水,池外有土时,=0.33 池顶压力:根据公式三计算:=[1.5+18×(0+0.12)]×0.33=1.2kN/m2 池底压力:根据公式四计算:=[1.5+18×(0+0.12+3.1)]×0.33=19.62kN/m2 (2)配筋计算。 2.2.3池底板计算 (1)荷载计算。池底视为简支于池壁上,地基反力按线性分布,取1m宽板带进行计算,池壁板重:Gw=1977kN;池盖板重:Gr=488kN
6、;设备重:Ge=40kN;基底面积:A=248.6m2 11.6kN/m2 均布线荷载:gk=11.6×1=11.6kN/m (2)配筋计算查弯矩计算系数表[4]计算最大弯矩: 支座处最大弯矩:M1=0.125×1.2×11.6×62=62.64kN?m 跨中最大弯矩:M2=0.07×1.2×11.6×62=35kN?m 根据支座与跨中最大弯矩分别计算上部和下部钢筋,结合最小配筋率0.2%,最终选配16@150,AS=1340mm2,=1340mm2。根据选配钢筋进行裂缝验算,此处从略。
7、 2.3地基承载力验算 (1)基底压力:池盖板重:Gr=1285.2kN;池壁板重:Gw=2970kN,底板+垫层重:Gb=4511.3kN;设备重:G设=90kN,水重:G水=9000kN;基底面积:A=401m2 (2)基底压强:=1.5+0+(1285.2+2970+4511.3+90+9000)/401=46kN/m2小于=140kPa,地基承载力满足要求。 3水池的构造要求 水池结构设计时值得注意的构造要求如下。(1)现浇钢筋混凝土水池的壁板、中间隔板及底板厚度不宜小于200mm
8、,顶板厚度不宜小于150mm;当底板采用条基时,中间部位底板厚度不宜小于150mm;当壁板或顶板采用梁(柱)板式结构时,板的厚度不宜小于100mm。(2)池壁、底板的受力钢筋宜采用间距较密直径较小的钢筋,直径不宜小于10mm。(3)现浇钢筋混凝土水池池壁的拐角及?c顶板、底板的交接处宜设置腋角,腋角边宽不宜小于150mm,腋角内配斜筋的直径与池壁受力筋相同,间距宜为池壁受力钢筋间距的两倍或为200mm。 4结论 水池设计时,应选取合理的结构方案,确定作用在水池上的
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