某浓缩池的结构设计.pdf

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1、器给水排水工程WaterSupply&DrainageEngineering某浓缩池的结构设计赵玉娟(北京市市政工程设计研究总院，北京100082)摘要：通过对浓缩池池壁结构内力组合的比较计算发现，考虑了温(湿)度作用的组合，才是对圆柱壳形池壁的强度计算起决定性作用的组合。温(湿)度作用是设计人员必须考虑的重要因素。关键词：浓缩池；结构设计：温(湿)度；环向内力中图分类号：TU755文献标志码：B文章编号：1009-7767(2010)06-0074--05StructureDesignofaConcentratedTankZhaoYujuan1浓缩池的结构形式钢筋混凝土圆形水池通常

2、由单个或多个旋转壳体组成，具有良好的受力条件。特别是在建造大容量的水池时，不仅节约建筑材料，而且在加速施工进度，提高水池的抗裂、抗渗性能及保证使用效果等方面均有显著的优越性，因此浓缩池选用了圆形钢筋混凝土结构。结构形式见图1。图1浓缩池剖面2结构设计2．1抗浮计算根据公式G／F>，1．05进行验算，浓缩池自重标准值G大于浓缩池所受浮力标准值F的1．05倍，即抗力大于浮力，满足要求，故浓缩池不会浮起来。74．事芩投术一盯2010No．6(Nov．)V01．282．2浓缩池池壁结构热工参数计算2．2．1壁面温差&由于水池池内的水温与池外空气(或填土)的温度不同，使得池壁内外壁面的温度不同

3、，两者之差称为壁面温差。一般说来，由于混凝土具有热胀冷缩的物理性能．所以温度变化会引起池壁变形，当这种变形受到约束时，就会使池壁产生应力。壁面温差造成池壁温度高的一侧膨胀。温度低的一侧收缩，由于封闭圆柱壳自身和底端固定。阻碍了这种收缩，致使温度低的一侧由于不能自由缩短而产生拉力，温度高的一侧不能自由伸长而产生压力．这种由于温度变形受到约束而产生的应力称为温度应力。文献【1】规定暴露在大气中的水处理构筑物壁板的温度变化作用标准值，按式(1)确定：h了一＆=—二与一(牛咒)。(1)万1+等式中：&为壁板的内外侧壁面温差，℃；h为壁板的厚度，m；A。为混凝土壁板的导热系数，w／(m·K)；

4、晟为混凝土壁板与空气间的热交换系数，w／(m2·K)；死为壁板内侧水的计算温度，可按当年最低月的平均水温计算，℃；瓦为壁板外侧的大气温度，可按当年最低月的统计平均温度计算。℃。将有关数据代入式(1)得，At=一16．67℃。2．2．2中面温差(季节温差)觚施工期间混凝土闭合时的温度与水池使用时最高或最低温度之差，称为季节平均温差。这种温差沿壁厚取中值【2I．视为均匀分布。也称中面季节平均温差。在内力计算中，由于&。对池壁引起的内力较大，在一般情况下。是不可忽略不计的，具体数值按式(2)t11计算：A幻=(I疋)+上。上巫尾。2九。上。且展。九。(o瓦)(2)式中：&。为中面季节平均温

5、差，简称季节温差；成为冬季混凝土表面与空气接触的热交换系数；h。为壁板厚度，m；瓦为壁板施工闭合时的大气温度，℃；九。、瓦、死均与式(1)相同。将有关数据代入式(2)得，△幻=一22．13℃。2．2．3壁面湿差阁由于混凝土具有湿胀干缩的物理性能．当池壁混凝土因含水量变化而产生的变形受到约束时．就会产生应力。这种应力称为湿度应力。池壁内外壁面的含水量变化叫壁面湿差。壁面湿差的计算方法如式(3)：h舡1耳(妒脚o)。(3)j一·生CN瓯式中：c。为池壁外侧与空气的湿交换系数；儡为混凝土的导湿系数；讯为池壁外侧混凝土的平衡湿度；驴。为迎水面混凝土的饱和湿度。将有关数据代入式(3)得，△舻一

6、0．023。湿差与温差虽然是不同的物理现象．但是两者所给水排水工程晶WaterSupply&DrainageEngineering引起的变形却是相似的。因此，为方便计算，可将湿差化为等效温差来计算，转换公式如式(4)：△z。=12-△p。(4)以式中：＆。为相对应于湿差的等效壁面温差；卵为湿胀系数；at为温度线胀系数；△Ⅳ为壁面湿差。将有关数值代入式(4)中得，At。一13℃，而冬季壁面温差的绝对值大于壁面湿差的等效温差的绝对值．即l一16．671>1—131，故选用水压+自重+温、湿度变化作用为最不利组合。2．2．4其他参数由文献『3】中查表6．2．3得，圆柱壳特征系数S=0．76

7、、／丽。式中：R为圆柱壳半径；h为圆柱壳壁厚。将有关数值代入得，S=I．6。H／S=2．869(H为池壁高度)，介于l～15之间，可知圆柱壳池壁按壳体计算竖向和环向内力。2．2．5作用组合1)按承载能力极限状态计算时，作用效应基本组合的设计值是根据水池形式及其不同丁况的作用项目组合，按下表1确定。在该状态进行不同丁况组合时．应考虑对结构有利与不利2种情况分别采用不同的分项系数，根据组合结果进行截面强度计算。2)按正常使用极限状态验算时，作用效应组合或准永久