鋼筋混凝土矩形水池設(shè)計(jì)

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　鋼筋混凝土矩形水池作為常見的特種結(jié)構(gòu)類型，被廣范應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的給水、污水、消防工程中。因此在滿足水工藝要求的前提下，既保證今后的正常生產(chǎn)使用，又降低工程造價(jià)，是設(shè)計(jì)人員面臨的主要任務(wù)。下面就設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些問題，提出幾點(diǎn)看法。

　　1 荷載取值的問題

　　1.1 池內(nèi)水壓力。池內(nèi)水壓作為水池類構(gòu)筑物的主要荷載。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)偏于安全的按滿水高度來計(jì)算水壓。這是因?yàn)椋阂环矫媸褂眠^程中很可能由于值班人員疏忽或者存在液位計(jì)等部件失靈而造成滿池；另一方面今后工藝上有可能技術(shù)改造而超過原設(shè)計(jì)水位。池內(nèi)水壓荷載的取值大小對于擋水墻式淺池的下端彎矩影響較大。

　　1.2 池外水浮力。當(dāng)有地下水時(shí)，池壁外側(cè)除考慮地下水的壓力外，還應(yīng)考慮地下水位以下的土由于水的浮力使土的有效重度降低而對土壓力的影響。同時(shí)，地下水對池體的浮托力也不容小視。由于地下水位未掌握好而引起結(jié)構(gòu)選型錯(cuò)誤及抗浮不夠等工程事故也時(shí)有發(fā)生。地質(zhì)勘察報(bào)告所提供的地下水位一般僅反映勘測期間的地下水位情況。如果詳勘在當(dāng)?shù)乜菟谶M(jìn)行，所提供的地下水位標(biāo)高將無法被設(shè)計(jì)取用，或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)計(jì)算的失誤。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合地方水文資料，確定一個(gè)合適的地下水位標(biāo)高做設(shè)計(jì)地下水位，做到既保證使用階段結(jié)構(gòu)安全和不利情況抗浮安全，又能降低工程造價(jià)雙贏的目的。筆者在設(shè)計(jì)黃驊港某水廠設(shè)計(jì)大型清水池時(shí)，遇到了地下水位特別淺的問題。該水池采用無梁樓蓋設(shè)計(jì)，在計(jì)算水池抗浮過程中，還存在有局部抗浮的問題。設(shè)計(jì)過程中，覆土厚度增加到1.5m還不能滿足要求。這時(shí)候，考慮到是否考慮每年檢修安排在冬季枯水位時(shí)，這樣設(shè)計(jì)所采用的低地下水位標(biāo)高就能保證正常生產(chǎn)、檢修，從而很好的解決了水池抗浮的問題。

　　1.3 溫、濕度作用。由于混凝土硬化過程中產(chǎn)生的水化熱、工藝特殊要求以及季節(jié)變化等，造成池壁產(chǎn)生膨脹或收縮。當(dāng)變形受到約束時(shí)，在池體中產(chǎn)生相應(yīng)的的溫度和濕度變形應(yīng)力，很容易產(chǎn)生有害裂縫。設(shè)計(jì)時(shí)，對夏季應(yīng)考慮濕差作用，對冬季應(yīng)考慮溫差作用。前者低溫收縮與濕漲抵消，后者由于外界氣溫低，池壁中水分向外移動(dòng)，致使外側(cè)濕度增加。由于內(nèi)外側(cè)濕度相差不大，通?？梢圆豢紤]此時(shí)的濕差應(yīng)力。但內(nèi)外溫差還在，冬季應(yīng)考慮壁面溫差應(yīng)力。在工程設(shè)計(jì)中按規(guī)程提供的方法計(jì)算。

　　2 水池壁板邊界條件的分析

　　池體結(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。合理的選擇結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖和計(jì)算公式才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確、可靠。水池內(nèi)力分析計(jì)算時(shí)，盡量做到邊界條件的假定與實(shí)際情況相符。

　　當(dāng)水池設(shè)有頂蓋時(shí)，池壁頂端的邊界條件應(yīng)根據(jù)頂板與池壁的連接構(gòu)造來確定。當(dāng)池壁線剛度為頂板線剛度的5倍以上時(shí)，可假設(shè)池壁頂端為鉸支，否則應(yīng)按彈性固定計(jì)算。而開敞式水池的池壁邊界條件可假定為三邊支承，頂邊自由的板。

　　比較兩種邊界條件假定的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，設(shè)置頂蓋的池壁所承受的彎矩要小很多。因此當(dāng)采用頂蓋結(jié)構(gòu)有困難時(shí)，應(yīng)盡可能從池壁挑出走道板。走道板滿足規(guī)程要求時(shí)，可以假定為不動(dòng)鉸支承，否則可按照彈性支承計(jì)算。