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        淺析鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)設計

        2017-03-28 14:27:56徐浩
        山東工業(yè)技術 2017年4期

        徐浩

        摘 要:本文以春風油田二號聯(lián)合站建設工程中污水回收池結(jié)構(gòu)設計為例,介紹了作用在水池上的主要荷載,進行了水池內(nèi)力計算、地基承載力,提出了水池設計中值得注意的構(gòu)造要求,為以后此類水池的結(jié)構(gòu)設計提供了一定的參考。

        關鍵詞:水池結(jié)構(gòu)設計;水池荷載;內(nèi)力計算

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.102

        1 引言

        鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)一般由池壁、底板和頂蓋(是否封閉加蓋由工藝需要決定)所組成。水池按有無頂蓋,可分為無頂蓋的開敞式水池、有頂蓋的封閉式水池和帶走道板的半封閉式水池;按水池埋置情況,可分為全埋式、地下式、半地下式、地面式和架空式水池。本文以春風油田二號聯(lián)合站建設工程中污水回收及污泥濃縮池為例,簡單介紹了水池的結(jié)構(gòu)設計。

        2 矩形水池結(jié)構(gòu)設計

        2.1 水池主要荷載

        作用在水池上的主要荷載:(1)池頂荷載:作用在池頂上的荷載主要有頂板自重、防水層重、覆土重、活荷載和雪荷載。其中活荷載和雪荷載不同時考慮,計算時取二者中的較大值[1]。(2)池底荷載:池底荷載為底板所受的地基反力和地下水產(chǎn)生的浮力。地基反力主要由以下幾種荷載引起:①池頂活荷載qk;②池頂覆土荷載qs(根據(jù)實際計算確定qs值);③池頂自重Gr、池壁自重Gw、及支柱自重Gc,取單位面積自重和。(3)池壁荷載:作用在池壁上的荷載主要是水平方向的土壓力和水壓力。池壁水壓力按三角形分布,一般偏安全的按滿池來計算。池壁土壓力按朗肯主動土壓力理論計算。

        2.2 水池內(nèi)力計算

        2.2.1 水池資料

        本工程水池為半地上式水池,整體尺寸為18mX20m,池體高出地面0.45m,分五個區(qū)格,池深2.65m,局部3.55m。池頂為預制混凝土蓋板,池體混凝土采用C40、S8級抗?jié)B混凝土,鋼筋采用HRB400級,最外層鋼筋混凝土保護層厚度,池體底板、池壁與池頂蓋板均取50mm。水池的內(nèi)力計算主要包括池壁板、池底板和池頂板內(nèi)力計算。池頂為預制混凝土板,僅對池壁板與池底板進行計算。

        2.2.2 池壁板計算

        進行池壁板的內(nèi)力計算,首先確定池壁的邊界條件,然后考慮“池內(nèi)有水、池外無土”或“池內(nèi)無水、池外有土”兩種荷載工況進行計算。

        跨度為18m的外壁板計算,板厚350mm。按懸臂板計算,沿池壁高度取1m寬板帶作為計算單元進行計算。

        (1)荷載計算。

        ①池內(nèi)有水,池外無土時(按滿水的最不利情況計算)水壓力:根據(jù)公式二計算:=10×3.1=31kN/m2

        ②池內(nèi)無水,池外有土時,=0.33

        池頂壓力:根據(jù)公式三計算:=[1.5+18×(0+0.12)]×0.33=1.2 kN/m2

        池底壓力:根據(jù)公式四計算:=[1.5+18×(0+0.12+3.1)]×0.33=19.62 kN/m2

        (2)配筋計算。

        2.2.3 池底板計算

        (1)荷載計算。池底視為簡支于池壁上,地基反力按線性分布,取1m寬板帶進行計算, 池壁板重:Gw=1977kN;池蓋板重:Gr=488 kN;設備重:Ge=40 kN;基底面積:A=248.6m2

        11.6 kN/m2

        均布線荷載:gk=11.6×1=11.6 kN/m

        (2)配筋計算查彎矩計算系數(shù)表[4]計算最大彎矩:

        支座處最大彎矩:M1=0.125×1.2×11.6×62=62.64 kN·m

        跨中最大彎矩:M2=0.07×1.2×11.6×62=35 kN·m

        根據(jù)支座與跨中最大彎矩分別計算上部和下部鋼筋,結(jié)合最小配筋率0.2%,最終選配16@150,AS=1340mm2,=1340mm2。根據(jù)選配鋼筋進行裂縫驗算,此處從略。

        2.3 地基承載力驗算

        (1)基底壓力:池蓋板重:Gr=1285.2 kN;池壁板重:Gw=2970kN,底板+墊層重:Gb=4511.3 kN;設備重:G設=90 kN,水重:G水=9000 kN;基底面積:A=401m2

        (2)基底壓強:=1.5+0+(1285.2+2970+4511.3+90+9000)/401=46kN/m2小于=140kPa,地基承載力滿足要求。

        3 水池的構(gòu)造要求

        水池結(jié)構(gòu)設計時值得注意的構(gòu)造要求如下。(1)現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池的壁板、中間隔板及底板厚度不宜小于200mm,頂板厚度不宜小于150mm;當?shù)装宀捎脳l基時,中間部位底板厚度不宜小于150mm;當壁板或頂板采用梁(柱)板式結(jié)構(gòu)時,板的厚度不宜小于100mm。(2)池壁、底板的受力鋼筋宜采用間距較密直徑較小的鋼筋,直徑不宜小于10mm。(3)現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池池壁的拐角及與頂板、底板的交接處宜設置腋角,腋角邊寬不宜小于150mm,腋角內(nèi)配斜筋的直徑與池壁受力筋相同, 間距宜為池壁受力鋼筋間距的兩倍或為 200mm。

        4 結(jié)論

        水池設計時,應選取合理的結(jié)構(gòu)方案,確定作用在水池上的主要荷載,形成正確的計算簡圖,滿足規(guī)范規(guī)定的各項構(gòu)造要求,從而設計出更為科學合理、經(jīng)濟安全的水池結(jié)構(gòu)。

        參考文獻:

        [1]胡建強.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水池的設計與施工[J].建材世界,2013(34).

        [2]石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].SH/T 3132-2002.

        [3] 給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)程[S].CECS138:2002.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

        [4]建筑結(jié)構(gòu)靜力計算實用手冊[M].浙江大學:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

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