矩形混凝土水池在结构设计中的优化处理

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1、没计施工水利规划与设计2014年第1期矩形混凝土水池在结构设计中的优化处理吉乔伟金灵志陈烨唐颖栋汪孝力(1．华东勘测设计研究院浙江杭州3100142．杭州市发展规划研究院浙江杭州310014)【摘要】本文从矩形敞口水池结构设计优化的角度出发，采用有限元软件strat，对矩形敞口水池进行了建模计算，分析了不同高宽比水池角隅区受力分布特点。通过与规范方法对比，提出了优化水池腋角处理形式及优化水池角隅区配筋量两种结构设计观点，供工程设计参考。【关键词】水池有限元角隅区腋角加强区【D0I编码】10．3969／j．iSSD．1672—2469．2014．01．029【中图分类号】TV31【文献标识码】B

2、【文章编号】1672—2469(2014)0卜0090—04投资。另一方面，由于腋角处钢筋密集、水平、引言竖直、横纵向钢筋及池壁竖向筋和腋角斜筋交插水资源是人类社会发展的重要基础条件，水等原因，导致腋角处混凝土下料、振捣等都比较资源危机使人类意识到急需制定科学的用水战困难，如稍有不慎，该部位会出现露筋、露石、略，合理分配用水资源。为此，人们采取多种措蜂窝、孔洞等缺陷，详见图1、图2。水池转角施，来改善我们的生存环境，污水处理正是其中加腋仅为一个建议构造措施，设计过程中腋角筋的一种常用手段。水务工程60％以上的投资是由并未按参于受力分析来考虑，且规范中也并未明一些构筑物水池组成，但目前由于国内并

3、没有针确一定需要进行加腋处理，角隅处的加腋能否取对构筑物水池的专门结构计算软件，结构设计者消?针对这个问题，总承包设计组人员召开会大都只能依据现有规范，取出简单构件模型通过议，针对水池转角处加腋存在的必要性进行了探手算加经验进行工程设计，结构是否合理、造价讨，根据小组探讨结果，小组成员认为，常规设是否经济有待深入论证。计中水池转角处的加腋存在优化空间。笔者通过华东院的总承包水务工程实践，去寻找出较为合理的结构模型，解决主要问题是矩形混凝土水池角隅加强区的优化设计、构筑物腋角处理形式。1优化方案的提出1．1优化水池腋角处理形式图1水池腋角处配筋示例图2腋角处浇筑缺陷示意目前矩形水池设计中关于腋角

4、的处理一般1．2优化水池角隅区配筋量都按《给水排水工程结构设计手册》(以下简称由于目前针对水池结构设计缺乏整体建模《设计手册》)中的要求，在池壁拐角及池壁与的软件，结构设计者大都依据现有规范，取出简顶、底板的交接处设置腋角，并配置构造钢筋，单构件通过手算加经验进行工程设计，这将缺乏配筋量一般取墙或顶、底板截面内受力钢筋的对水池整体受力分布情况的深入了解，因此得出50％。实际施工过程中，由于腋角的存在，往往需要将模板切割成条状，造成极大浪费，增加了作者简介：吉乔伟(1984年一)，男，工程师。·90’没计施工水利规划与设计2014年第1期的结果并不是很精确，这样对于投资额较大的项模拟内外温差：通

5、过定义一种荷载，即可完目有可能会造成浪费或结构偏不安全。目前对水成复杂的内外温差的荷载加载。采用整体模型，池结构角隅处的弯矩分布情况了解较少，单向受精确计算复杂池、仓的温度形内力。力水池设计时，一般在角隅处按照《设计手册》模拟季节温差：定义温度场，计算季节性整进行全高度范围的配筋加密，池壁竖向配筋部分体温度变化，通过地弹簧模拟地基土对结构整体在角隅处也不加以折减，而且加强筋长度一般取伸缩的约束作用。池壁高度的1／3。于是设计小组召开会议，针对结果输出：水池角隅处实际受力进行了探讨，根据探讨结通过有限元模型计算结果得出，水池最大变果，认为水池根据《设计手册》中角隅加强法并形为水池上部的四个角部的

6、水平变形，以及池壁未反映角隅处实际的受力情况，可能出现浪费。中间部位与底板交接处的竖向变形。通过计算可根据经验，角隅处的配筋几乎达到水池池壁配筋得，矩形水池设计的薄弱环节为四个角隅处，以总量的25％，这个量不能忽视，如果通过精确的及池壁中间部分与底板交接处。这也正是水池设受力分析，掌握水池角隅处内力分布，对薄弱区计的关键点。域进行配筋加强，使结构受力更加合理化，能达2．2单块池壁水平向及竖向弯矩分布到减少投资的目的。以长方向池池壁(20mx5m)为例进行分析，图3为长方向池壁水平弯矩(X向弯矩)分布图，2水池角隅处受力的优化分析图4为长方向池壁竖向弯矩(Y向弯矩)分布图。蚺持l薹0-口喜熙，l

7、薹蚶0，l#萋I詈II耋钢筋混凝土矩形水池大部分为平板单元构钟¨¨帅”蛐¨¨貅"拂”¨件组成，平板分为薄板和厚板，区分界限为厚度t与另两个方向的最小尺寸之比是否小于1／15，小于1／15的为薄板，大于1／15的为中厚板。按此原则划分，水务工程中钢筋混凝土矩形水池大部分为薄板单元构件。针对敞口水池角隅处X向及Y向弯矩分布，计算软件采用strat有限元分析软件以更直观、图3池壁水平向弯矩分布更具操作性