论钢筋混凝土水池的设计(3)
3 水池的计算模型
3.1 池壁与顶板 对于敞口水池池壁和顶板为预制而搁置在池壁顶端且无连接措施时,池壁顶端应视为自由端。如果池壁与顶板整体浇筑,但仅设抗剪钢筋时,或当预制板与池壁顶端设有抗剪钢筋连接的情况下,池壁与顶板的连接应视为铰接。如果池壁与顶板整体浇筑,同时配置连续钢筋时,池壁与顶板节点应视为弹性固定,但是若池壁与顶板整体浇筑,并且池壁的线刚度与顶板线刚度比值>5时,相对于池壁来说顶板可视为铰接。
3.2 池壁与底板 当池壁底端满足:①底板外挑长度大于底板厚度。②底板外挑厚度大于池壁厚。③地基良好,地基土为低压缩性土时。池壁底端可视为固定支撑。否则应按弹性固定考虑。
3.3 池壁与池壁 矩形水池相邻池壁间的连接应按弹性固定考虑。在计算相邻池壁间弯矩时应进行不平衡弯矩的计算。
4 荷载组合及内力计算
4.1 地下式水池荷载组合 地下式水池在进行承载力极限状态设计时,需要考虑不同的荷载组合计算内力,主要有以下三种情况:①池内满水,池外无土。②池内无水,池外有土。③池内满水,池外有土。
第一种情况出现在回填土以前的试水阶段及闭水试验。其他两种情况是使用阶段的放空和满池时的荷载状态。无论选取哪种组合,始终存在结构自重。如果是第二、三种情况,应考虑活荷载和池外地下水压力。
4.2 地上式水池荷载组合 地上式水池进行承载力极限状态设计时,需要考虑不同的荷载组合计算内力,主要有以下两种情况:①池内满水。②池内满水及温(湿)差作用。第二种荷载组合中的温(湿)差作用应取壁面温差和湿差当量中的较大者进行计算。对于有顶盖的地面式水池,应考虑池顶活荷载。对于有保温措施的地面式水池,仅需考虑第一种荷载组合。
4.3 内力计算 ①顶板的计算可以参同钢筋混凝土楼盖的计算方法。圆形顶板水池,可根据支撑条件查静力计算手册。②底板计算按水池的结构形式确定。当池壁采用独立基础时,底板反力可按直线分布考虑;当水池为整体式底板时,应按弹性地基上的梁板计算内力。③矩形水池池壁的内力计算可先按单块矩形板进行计算,再根据相邻池壁的刚度进行弯矩分配求出板弯矩。圆形水池的池壁弯矩可根据支撑条件查静力计算手册。
5 水池构造要求
应该保证水池受力构件的混凝土强度等级高于C25;垫层混凝土强度等级应高于C10。一般来说,预应力水池的混凝土强度等级应高于C30,如果遇到预应力钢筋选用碳素钢丝、钢绞线等情况,应该保证混凝土强度等级应高于C40。
应保证水池混凝土密实性满足抗渗要求,而不需再做其他抗渗处理。根据试验确定混凝土的抗渗等级,如果最大作用水头与混凝土厚度的比值<10,应采用S4;如果比值在10~30之间应采用S6;如果两者比值>30,应采用S8。
当水池外露时,对最冷月平均气温在-3~-10℃的地区,混凝土抗冻等级应采用F150;对最冷月平均气温低于-10℃的地区,混凝土抗冻等级应采用F200。
如果水池接触介质的酸碱度低于6.0,应依照相关标准采取必要的防腐措施。
水池混凝土中禁止采用氯盐作防冻、早强掺合料,若需要适当的采用外加剂,在使用外加剂的过程中应该严格遵守相关规范标准的规定。
混凝土水池的受力壁板与底板厚度宜>20cm,预制壁板的厚度宜>15cm,顶板厚度宜>15cm。
混凝土水池受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合表1的规定。
矩形钢筋混凝土水池的伸缩缝最大间距见表2,单位:m。
水池的变形缝应做成贯通式,顶板和底板在同一剖面上一起断开。可计算确定变形缝的宽度。伸缩缝的宽度>20mm;沉降缝的宽度>30mm。
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