钢筋砼地下水池结构设计

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1、钢筋砼地下水池结构设计　　提要：就地下矩形水池设计中的承载力极限状态和正常使用状态下的荷载取值、材料要求、构造规定等做一总结。　　关键词：荷载取值池壁板计算耐久性要求构造配筋　　　一设计概述：　　随着我国经济的发展，水资源的短缺问题已成为日益严重的社会问题，政府部门非常重视对污水的处理再回收工作。各种污水处理工艺迅速发展，这就需要土建专业与之密切配合，满足其需要。砼水池作为特种混凝土结构，与常规的砼结构在设计、构造要求上基本类似但也有所区别，既要保证极限承载力要求下的构件强度要求，还应满足正常使用状态下变形，裂缝和耐久性等要求。在设计中池体按常常组成单元分解成单、双向

2、受力板；圆柱壳、圆锥壳、拱壳及其组合壳体考虑。受力情况较复杂，有内外部的水压力、土压力、温湿度作用、地面车辆轮压、流水压力、融冰压力、地基不均匀沉降等多种工况相互组合。作为储水结构，其耐久性和防裂缝的控制更为重点控制内容。一般项目水池结构设计使用年限50年，重要性等级二级即可。依据和参考指令性设计规范和规程主要有　　《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-XX　　《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB50032-XX　　《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:XX;　　《给水排水工程结构设计手册第二版》也可做设计参考。　　按结构形式

3、受力情况水池可分现浇式、装配式；按壁板与顶板连接情况分为板顶自由式、板顶铰接式、板顶固接式；按顶板支撑情况分为梁板式，无梁板式；按水池形状分为圆形池，矩形池。现浇矩形水池使用灵活应用较广较为常见，但其受力也较复杂。下面仅矩形水池设计分析介绍如下。　　二荷载取值：　　确定水池所受荷载是计算其受力情况的关键，一般水池侧壁所受的侧压力有土压力、水压力，车辆轮压和堆载。荷载简图如下　　可分为池内有水池外无土和池内无水池外有土两种最不利工况考虑。　　i)池内有水池外无土：　　当试水时发生本工况，池内最高水位即为最大荷载。水容重一般取10KN/m3,污水宜11KN/m3；　　ii

4、)池内无水池外有土或地下水：　　这时土压力一般按主动土压力计算。根据土质情况采用库伦或郎肯土压力模型计算。实际应用中常采用郎肯土压力模型见公式1，虽然结果较库伦大，但应用方便，故广泛应用。　　=侧向土压力标准值　　Z----------自地面至计算截面处的深度；　　φ------回填土的内摩擦角，根据土工试验确定，当无实验数据时可取30°。　　当有地下水时还应考虑其影响，此时土的浮重度取10Kn/m3。　　当水池埋入地下，其上覆土荷载可按下式计算　　Fsv,k=nsγsHs　　Fsv,k----------单位面积上的竖向土压力标准值　　γs--------回填土的重

5、力密度，取18KN/m2；如有地下水，取10KN/m2。　　Hs-----------顶部覆土高度；　　ns------------竖向土压力系数，如顶板长宽比大于10，取，其它。　　如池顶考虑行车，应根据车轮压力，考虑覆土的扩散作用折算成荷载。　　堆载：　　一般取值为10KN/m2然后按土力学要求计算其作用。　　三池壁板计算　　•池壁水平计算：　　计算长度为两端墙中心线距离；竖向计算高度应根据与顶板、底板连接方式整体分析。当底板厚等于~倍壁板厚时可视为壁板固接於底板。弹性连接时壁板竖向计算长度等于净高加板厚的一半；固接、铰接、自由端时壁板竖向计算长度等于净高。然后按

6、壁板单元高宽比H/L可分为深池H/L>2，浅池H/LH/L>；　　从而得到计算简图后根据静力计算手册或《给水排水工程结构设计手册第二版》得到板的弯矩剪力值。　　•底板的计算：　　底板承受来自上部的重量的反力，当有地下水时还有水的浮力作用。板垮L≤4m,底板可按直线分布荷载计算；板垮L≥4m宜按弹性地基反力假定计算。底板实际常做简化计算，外池壁视为底板的铰支座，按此模型得到底板跨中弯矩后，将壁板计算所得弯矩叠加到底板支座处从而得到支座处弯矩值。　　•顶板计算：　　如顶板不大，直接支撑于四周池壁时，板视壁板的刚度按简支或固接单向板计算。如板跨较大，池中宜设中柱，顶板采用无

7、梁楼板结构减小顶板与底板的计算跨度，得到较为经济合理的配筋结果。此时柱间距宜3~4m左右。　　•温湿度计算；　　除地下、有外保温或按构造规定设伸缩缝的水池可不考虑温湿度作用。其它暴露在大气中的壁板应考虑砼表面温差作用，温湿度不用同时考虑，受环境影响很大，实际应用中污水温度接近常温与大气温度差别不大，常用增加配筋率等构造措施解决。　　Δt-----壁板的内外侧壁面温差(℃)　　h----壁板的厚度　　λc------混凝土壁板的导热系数。　　β-------混凝土壁板与空气间的热交换系数。　　T------壁板内侧水的计算温度，按年最低月的平均水温采用