周永亮，王學君，李 偉，袁 磊，徐澤君

（河南畜牧規(guī)劃設計研究院，鄭州 450008）

青貯氨化池墻體設計受力分析

周永亮，王學君，李 偉，袁 磊，徐澤君

（河南畜牧規(guī)劃設計研究院，鄭州 450008）

青貯氨化池是發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)的必備且投資較大的工程。文章在分析青貯氨化池墻體受力的基礎上,提出青貯氨化池墻體設計的要點,為青貯氨化池墻體建設提供了一種經(jīng)濟合理的設計方案。

青貯氨化池；墻體；受力分析

青貯氨化池在人們看來不過是一種簡單的建筑形式，往往得不到重視，目前，大多青貯氨化池都存在選址不合理、池內(nèi)積水、使用后期墻體變形等諸多問題。這些問題輕則使青貯氨化飼料腐敗變質(zhì)，增加運營成本，重則青貯氨化池被廢棄，影響正常生產(chǎn)。青貯氨化池建設中墻體的設計是最核心的部分，本文針對青貯氨化池墻體的受力形式進行分析，從而為青貯氨化池的墻體建設提供一種經(jīng)濟合理的設計方案。

1 青貯氨化池墻體結構概述

地上式青貯氨化池有單池和聯(lián)池之分，聯(lián)池的墻體分為邊墻和間墻。目前，國內(nèi)青貯氨化池常用的墻體結構形式主要有砌體結構、混凝土預制板結構和鋼筋混凝土結構。

砌體結構是由塊材和砂漿砌筑而成，常用的材料有磚、石和砌塊。該結構抗壓強度高而抗拉強度低，其中磚石材料砌體結構的強度往往高于其粘結材料強度［1］。

混凝土預制結構選用成品混凝土預制板，通過預制板組裝增加扶壁支撐的結構形式。該結構施工速度快、整體強度較弱，預制板與扶壁間易發(fā)生斷裂［2］。

鋼筋混凝土結構是指用配有鋼筋增強的混凝土制成的結構。該結構強度高，堅固、耐久、防火性能好，成本相對較高［2］。

2 青貯氨化池墻體荷載分析

墻體設計荷載需要考慮青貯氨化飼料的自重、青貯氨化飼料對墻體產(chǎn)生的側壓力以及機械設備碾壓青貯氨化飼料產(chǎn)生的壓力等。地下式及半地下式還應考慮覆土的側壓力。

地上式青貯氨化池邊墻的受力示意圖：

其中：k—青貯氨化飼料的側壓力系數(shù)；

K—土的側壓力系數(shù)；

γ—青貯氨化飼料的容重；Y—土的容重；

H—青貯氨化池的墻體高度；

h—墻體兩側地面高差；

q—車輛碾壓青貯氨化飼料時產(chǎn)生的均布荷載。

荷載計算：

1）青貯氨化飼料重力對每米墻體的側壓力：V1=

2）青貯氨化飼料重力在h高度范圍內(nèi)產(chǎn)生的壓力：V2=kγH×h

4）車輛碾壓青貯氨化飼料時對墻體的壓力：V4=qHk

此處將車輛碾壓青貯氨化飼料時產(chǎn)生的輪壓荷載換算成車輛作用在青貯氨化飼料表面上的均布荷載進行

計算，車輛輪壓荷載可根據(jù)規(guī)范計算［3］。另外，超出墻體高度的飼料部分或頂部覆蓋物產(chǎn)生的壓力也需進行計算［4］。

青貯氨化飼料的容重與配置青貯氨化飼料的原料物理性質(zhì)有關，一般取500～800 kg/m3。青貯氨化飼料的側壓力系數(shù)與青貯氨化飼料的含水量、壓實程度及青貯氨化飼料相互間的摩擦力有關。土的容重與側壓力系數(shù)根據(jù)當?shù)氐耐临|(zhì)情況進行選?。?］。

3 青貯氨化池墻體受力分析

青貯氨化池墻體的受力主要由青貯氨化飼料對墻體的側壓力決定，青貯氨化池墻體的受力主要驗算其壓力和墻體穩(wěn)定性。青貯氨化池墻體高度在2.5～3.0 m之間時，墻體自重產(chǎn)生的基地壓力能夠滿足要求，所以其穩(wěn)定性主要受抗傾覆穩(wěn)定性和抗滑移穩(wěn)定性控制，穩(wěn)定性安全系數(shù)主要取決于青貯氨化飼料側壓力系數(shù)的取值。

抗傾覆穩(wěn)定性驗算：

抗傾覆安全系數(shù)Kt（抗傾覆力矩與傾覆力矩之比）≥1.6，即

Eaχ——青貯氨化飼料側壓力的水平分力，單位：kN/m；

Eaz——青貯氨化飼料側壓力的豎向分力，單位：kN/m；

G——池壁墻體每延米自重，單位：kN/m；

χf——青貯氨化飼料側壓力作用點離墻角的水平距離，單位：m；

zf——青貯氨化飼料側壓力作用點離墻角的高度，單位：m；

χo——池壁墻體重心作用點離墻角的水平距離，單位：m。

抗滑移穩(wěn)定性驗算：

抗滑移安全系數(shù)Ks（抗滑力與滑動力之比）≥1.3，即

Gn——池壁墻體每延米自重在垂直于基底平面方向的分力，單位：kN/m；

Gt——池壁墻體每延米自重在平行于基底平面方向的分力，單位：kN/m；

Ean——青貯氨化飼料側壓力在垂直于基底平面方向的分力，單位：kN/m；

Eat——青貯氨化飼料側壓力在平行于基底平面方向的分力，單位：kN/m；

μ——池壁墻體基底的摩擦系數(shù)。

由公式可以得出，墻體的穩(wěn)定性主要取決于青貯氨化飼料的側壓力系數(shù)k和池壁墻體基底的摩擦系數(shù)μ的大小，所以青貯氨化飼料的容重、壓實程度及墻體下部的土質(zhì)都會影響墻體受力的計算結果。同時，增大青貯氨化池墻體的自重也可以增大墻體穩(wěn)定性。

此外，除了應其驗算其墻體受力強度及穩(wěn)定性外，還應根據(jù)需要，驗算墻體結構的抗裂性和最大裂縫寬度，以保證墻體安全和使用功能。

4 結論與建議

1）為滿足大型養(yǎng)殖場機械化取料，青貯氨化池宜采用垂直墻體。此外，青貯氨化池墻體內(nèi)側應光滑，磚石砌體應用砂漿抹面。

2）為穩(wěn)定墻體，墻體斷面宜做成上窄下寬的梯形，避免墻體因溫度變化產(chǎn)生裂縫。同時，根據(jù)相應規(guī)范對墻體伸縮縫的要求，砌體結構的墻體伸縮縫最大間距為40～50 m，縫寬20～30 mm［2］；混凝土結構的墻體伸縮縫最大間距為20～30 m，縫寬20～30 mm［6］。

3）為節(jié)省成本，青貯氨化池聯(lián)池間墻宜做成兩端閉合的空心雙墻，單墻厚度為實體間墻的1/3～1/2，里邊填土夯實并用混凝土灌頂，總寬度1.0～1.5 m。

4）為保證青貯氨化飼料質(zhì)量，青貯氨化池聯(lián)池間墻頂端中間應留一條排水溝，從后端到開口端有1%的坡降以便排水。

5）根據(jù)地質(zhì)條件，地基有明顯變化時應設置沉降縫。水工擋土墻伸縮縫間距為15～20 m，混凝土擋土墻伸縮縫間距為20～30 m［7］。

6）根據(jù)地基規(guī)范要求，除巖石地基外，青貯氨化池墻體基礎埋置深度不宜小于0.5 m。季節(jié)性凍土地區(qū)的基礎埋置深度依據(jù)規(guī)范設計［8］。

［1］GB50003-2011砌體結構設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［2］GB50010-2010混凝土結構設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］GB50240-2002混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］GB50009-2012建筑結構荷載規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［5］GB15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標準［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1995.

［6］GB50153-2008工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［7］GB50240-2002混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［8］GB50007-2011建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

S816.9

B

2095-3887（2014）02-0074-02

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.02.025

2013-12-12

鄭州市金水區(qū)科技攻關計劃項目（金科［2013］-農(nóng)業(yè)07）

周永亮（1972-），男，碩士。從事畜牧工程技術研究與推廣工作。

徐澤君（1966-），男，研究員，博士，碩士生導師，從事畜牧工程技術研究與推廣工作。