水池结构的设计分析

水池结构的设计分析（精选7篇）

水池结构的设计分析 第1篇

1 水池结构的设计

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件,决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下,构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时,应进行抗裂度验算,在使用阶段荷载作用下,构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时,应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.1 荷载及荷载组合

1)各种荷载。

永久作用包括结构自重标准值,水池顶盖覆土的竖向土压力标准值,侧向土压力标准值,池内水压力标准值及设备、管线重的标准值。

水压:对给水处理的水池,水的重力密度可取10kN/m 3;对污水处理的水池,水的重力密度可取10kN/m 3～10.810kN/m 3。对机械表面曝气池内的设计水位,应计入水面波动的影响,可按池壁顶计算。土压力:池外有填土的水池,土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多,如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。

可变作用包括顶盖活荷载,设备操作平台活荷载,地面堆积荷载,地下水(侧压力,浮力)及温(湿)度变化作用。

地下水压力:地下水压对水池底板的托浮力是威胁水池底板安全的一种主要荷载,设计时应予以重视。为了抵消地下水对底板的影响,在用无梁板作为底板时,其最经济有效的办法是以池底浮土来平衡,而采用增加结构自重的方法是不经济的。当地下水位低于池底而不考虑地下水压时,需采取措施排除地表滞水。

温、湿度荷载。由于环境的影响,造成结构物产生温度或湿度的变化,从而引起结构物体积变化,当这种体积变化受到约束时,就会产生应力。通常将温度差及湿度差称之为温、湿度荷载。

2)荷载组合。

荷载组合应按表1考虑闭水试验、使用时池内有水及使用时池内无水这几种工况。

1.2 设计注意因素

1)水池池壁水平向的计算长度,应按下列规定确定:a.矩形水池池壁水平向的计算长度,按两端池壁的中心线之间的距离计算。b.圆形水池池壁的计算半径,按自圆心至池壁中心线的距离计算。

2)水池壁板计算高度,应符合下列规定:a.池壁与顶、底板整体连接时,计算应按整体分析。池壁上下端为弹性固定时,池壁竖向计算长度应为顶、底板截面中线距离;池壁上端为弹性固定,下端为固定时,池壁竖向计算高度应为净高加顶板厚度的一半。b.池壁与底板整体连接,顶板简支于池壁顶部或二者铰接,池壁与底板弹性固定时,池壁竖向计算高度应为净高加底板厚度的一半;池壁下端固定,上端自由时,池壁竖向计算高度应为净高。

3)抗浮验算。当水池承受地下水(含上层滞水)浮力时,应进行抗浮稳定验算。验算时荷载均取标准值,计算抗浮力时,不应计入下列作用:池内贮水重、上部设备重、池内物料重及池壁与土之间的摩擦力。抗浮抗力系数不应小于1.05,水池内设有支承结构时,还须验算支承区域内局部抗浮。

4)构造措施。水池壁板与底板的连接处宜设置腋角,腋角高度宜为(0.6～1.0)h(h为壁板厚度)且不小于150mm,腋角内应设置斜向钢筋。水池池壁的构造配筋,宜按矩形和圆形水池加以区分。对于地面式矩形水池池壁,因对湿差和温差的影响甚为敏感,为避免产生贯穿裂缝,池壁水平向的最小构造配筋率每侧不小于0.15%为宜。对于无顶盖的水池往往在池壁顶部先开裂,宜在顶部每侧放置不小于2根Υ16的水平向钢筋。对于圆形水池池壁的环向最小构造配筋率,其外侧的最小构造配筋率不宜小于0.35%,内侧不宜小于0.15%,对于外池有覆土的水池池壁,其内、外侧宜对称配置,但全截面总配筋率不宜小于0.3%。水池底板最小构造配筋率,对于无顶盖的敞口水池,其底板上层钢筋的最小构造配筋率不宜小于0.15%,其下层配筋率及有顶盖的水池底板配筋率不小于0.1%。

池壁与底板(基础)连接,底板(基础)视为池壁的固定支承时,底板(基础)的厚度必须大于池壁,可根据地基的土质情况取1.2倍～1.5倍池壁厚度,并应将底板(基础)外挑。

现浇钢筋混凝土水池池壁拐角处的钢筋,应有足够长度锚入相邻池壁或顶内,锚固长度lm应自池壁的内侧算起,如图1所示。

2 土建与水工艺、设计与施工间的配合

在水池设计过程中,要了解水工艺设计要求,如较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋(八字角)要求是否会对工艺造成影响,如果工艺要求不允许加腋,则要首先满足工艺的要求,采用其他措施来满足结构的要求。设计人员应以设计规范为依据,各专业之间互相配合,对一些构造措施应区别情况灵活掌握使用。

设计与施工息息相关。设计在计算中已考虑施工诸多因素,比如水灰比、用水量、混凝土养护天数、后浇带间隔天数等等,这些设计条件必须向施工单位详细说明,做好相关的技术交底,并要求施工单位逐一落实。而要做好这些又要求设计人员要了解施工,了解施工中新材料、新技术、新方法,了解施工顺序,施工对设计的要求,使设计切合施工、方便施工。例如水池施工为便于支模及浇筑混凝土,一般在离池底及加腋以上300mm～500mm处留置施工缝,应考虑施工要求,在此范围避免设计有预留洞口、预埋管道、悬挑梁板等。

摘要：根据水池结构的特殊性,就水池结构设计作了简要分析,分别对荷载组合、强度计算、抗浮验算以及构造措施等作了探讨,同时给出了一些设计方法,旨在保证水池结构设计的经济合理和施工的安全有效。

关键词：水池结构,设计,荷载组合,验算

参考文献

[1]CECS 138-2002,给排水工程钢筋混凝土水池设计工程[S].

水池结构的设计分析 第2篇

当今, 由于国家综合实力的增强, 城市发展速度越来越快, 作为保护环境和维持我们日常生活、工业生产的需要, 水池构筑物的的需求量越来越大。给水排水中水池结构大部分都是由钢筋混凝土结构建造, 土压力、水压力和温度应力是其主要承受的荷载压力。从结构设计专业的角度出发, 我们着重研究水池设计所涉及到的问题并找出相应解决措施。

1 水池设计

1.1 水池分类

从建造位置看, 水池可分为地下式、平地下式和地上式三种;按结构类型分为装配水池、敞口水池、带斗底水池、有盖水池、双层水池、无梁板式水池、多格水池;按平面形状分为圆形和矩形;从壁板单元构件的高宽比来看, 水池可分为双向受力壁板、混合受力壁板、单向受力壁板。

钢筋混凝土水池按有无顶板可分为顶板式和敞口式;按形状分为圆形和矩形;按施工材料分为钢筋混凝土水池和砖石水池;按顶盖类型可分为敞口和封闭;按施工方式分为:现浇钢筋混凝土水池和装配式钢筋混凝土水池;按埋置深度可分为:地上水池、半地上水池、地下水池。

1.2 水池的基本构造

(1) 混凝土的抗渗等级依据试验而定, 在满足相应的抗渗要求前提下选择良好级配的骨料。

(2) 混凝土强度等级不应低于C25。

(3) 水池各部位受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合表1的要求。

(4) 针对无法一次性完工浇筑的壁板、水池底板, 在施工时应事先预留施工缝, 且其应被安置在构件受力较小的部位, 并确保钢筋能贯通施工缝。

(5) 当水池的地基土出现明显变化或者承受的荷载差别较大时, 应将沉降缝分割加以设置。

(6) 钢筋混凝土墙 (壁) 的拐角及与顶、底板的交接处, 宜设置腋角。

(7) 焊接接头应优先被使用在受力钢筋的接头上, 在构件受力较小处应设置非焊接的搭接接头, 且非焊接的接搭接头不宜用于对具有抗裂性要求的构件的受力钢筋上。

(8) 钢筋混凝土水池受力钢筋的最小配筋百分率应符合表2的要求。

2 水池构筑物设计时需要注意的问题

水池构筑物必须得到充分重视和足够的了解, 因为水池结构安全和适用等需要良好的构造措施来保证其安全。

2.1 抗渗与抗冻

抗渗作为水池不可缺少的要求, 一般引入混凝土外加剂来保证在S6~S8之间。因为在很多情况下, 例如半地上、季节性严寒地区、露天地上, 池体存在着严重的冻融循环问题, 需要加入抗冻外加剂或者采取有效的保温措施来满足抗渗要求。

2.1.1 抗渗解决办法

(1) 设置施工后浇带。作为一项裂渗预防控制技术, 在施工期施工后浇带的使用能够减小混凝土出现的温差应力作用所产生的收缩裂的现象。 (2) 设置池壁柱或池壁顶圈梁。在构件的外 (内) 侧增加护壁柱能够很好的提高结构的抗变形能力和稳定性并且还可以节省投资。一般情况下, 护壁柱的截面尺寸、间距的大小的确定是由池外露部分的高度来决定的。 (3) 设置无粘结预应力。其主要作用是:由钢筋的预加拉应力而产生的混泥土压应力, 混凝土的预压应力能够充分抵消构件在外力的作用下产生的拉应力, 使得构件的混凝土能够在压应力接受的范围内继续工作。

2.1.2 抗冻解决办法

(1) 化学添加剂防冻设计。在国外有一种化学添加剂, 其作用是改变土壤的物理化学性质, 从而使得渗漏减少, 并使基土抗破坏变形的能力增强。

(2) 改良基土防冻设计。简而言之就是改变水池结构基底的土质量, 主要有两种方法:夯实基底土和换填基底土。

2.2 构造措施

(1) 池壁伸缩缝处的处理措施。一般情况下为防止在各种荷载作用下及长期的使用过程中池壁发生扭曲现象, 采取在池壁伸缩处加设加强柱。

(2) 底部伸缩缝处理措施。为了防止缩构变形, 通常采取在伸缩缝的止水带处, 加槽形附加钢筋来巩固薄弱部分;为了防止在长期的使用过程中和在各种荷载作用下池底板发生错位变形, 一般采取在伸缩缝底部加卧梁。

(3) 降水问题。对于地下式水池, 宜保持地下水位缝在施工线以下最低300mm处。

(4) 室外保温措施。

(5) 暗梁暗柱的设置。为了增强结构的抗扭、抗裂性, 在池壁与底板角隅处采取设置加强措施的构造梁、柱来使薄弱部位的含钢率增大。

3 针对水池设计中裂缝问题提出预防构造措施

(1) 分离式配筋不宜用于水池底板和顶板上, 而应使用上下两层连续式配筋。

(2) 水池配筋率不宜过大, 因为配筋率过大时, 会增强钢筋对混凝土收缩的约束作用, 进而导致混凝土表面出现不规则的龟裂, 故单侧配筋率宜控制0.8~1%以内。

(3) 水平加强筋宜应被安置于敞口水池顶端, 且其内外两侧水平加强筋各不应少于3根, 直径要高于池壁受力钢筋, 且直径长度不宜小于16mm, 间距应设置在50~100mm之间。

(4) 配筋的分布应尽可能按照小直径和小间距来设置, 尤其是要缩小水平向的钢筋间距, 且水平向的钢筋宜满足4~10根/m之间。

(5) 暗柱宜设置在易裂的边缘部位, 如丁字交接、池壁交界转角及十字交叉处。确保水池的整体性和整体抗裂性能。

(6) 在可能的情况下, 宜设置腋角在水池池壁的拐角及与顶、底板的交界处, 且保证腋角边宽不宜小于150mm。

(7) 当在底板上设置反梁时, 地反梁宜上反;当地反梁下反时, 应采取措施来满足底板的收缩要求。

(8) 由于水泥砂浆的导湿系数是混凝土的40%.为减少夏季壁面湿的问题, 在针对最低气温不低于-10℃的地区, 应该采用水泥砂浆面层即可取得显著的效果。

(9) 敞口水池的非储水区钢筋应比计算值适当增加。

(10) 当地基承载力无法符合设计要求的情况下, 尽量减少使用对底板约束较大的桩基, 而应该采用复合地基来进行地基处理;柔性隔离层应被使用在岩石或其他坚硬土层的地基上;当地基不均匀需进行处理时, 可按照实际情况.设置一定厚度的级配砂石褥垫层。

(11) 针对严寒地区或者温度极低地区的地面式或半地下水池, 应该采取保温措施在外露池体外侧, 且要确保保温处理的深度不小于当地冻土深度。具体措施如下:贴砌砖墙于池外侧, 在砖墙与池壁之间预留40~100mn的空气层或者内填充岩棉板等保温材料;也可以将保温砂浆抹在池外壁挂钢筋网上;亦可直接将轻集料混凝土小型空心砌块贴砌在池外侧。

4 结束语

综上所述, 随着城市的发展, 作为给排水工程中的重要结构物, 人们对水池的建造需求量也越来大。随着水池数量的增多, 其质量也越来越引起人们的关注。作为高驻地人员, 更应秉承以较少的工程造价来解决水池结构所特有的问题, 而且要将水泥施工过程中可能产生的问题一并考虑在内。本文针对水池结构设计中涉及到的一些重要问题, 如抗渗设计和抗冻设计进行了简单的分析探讨。并就大多数混泥土水池设计中存在的裂缝问题进行具体研究, 提出相应的预防构造措施。这些措施的提出避免了施工过程中可能出现的误差或难题。如今, 大体积的水池设计越来越多, 在保证安全使用和满足工艺条件的前提下, 掌握和熟悉水池设计构造原理、结构形式等, 就能够很好地节约成本、降低造价、方便施工, 以期获得良好经济效益。

摘要：作为市政工程中重要的构筑物之一, 水池广泛被运用于给水排水工程的净水处理厂或污水处理厂中。本文从水池类型出发, 介绍了水池的基本构造并着重分析给排水结构中钢筋混泥土水池构造的问题并提出相应解决办法并给排水钢筋混泥土水池设计中裂缝问题提出预防构造措施。

关键词：水池结构,给水排水,结构设计

参考文献

[1]彭彤.给排水结构中钢筋混泥土水池的设计和构造[J].油气田地面工程, 2002.

[2]王惠, 张圆.水池结构设计的若干问题探讨[J].低温建筑设计, 2010.

[3]朱柳.工业设计中的水池设计[J].广西城镇建设, 2009 (08) .

论钢筋混凝土结构水池的设计与施工 第3篇

目前,在钢筋混凝土水池结构设计中,由于其特殊性与常规的混凝土结构在设计、构造要求上基本相同但也有所区别。因此,在结构设计中,设计人员不但要保证承载力构件强度要求,还要保证在正常使用状态下的变形、裂缝和耐久性等要求。本文作者结合多年的工作实践经验,主要就钢筋混凝土水池结构设计与施工的重点进行了阐述。

1 钢筋混凝土水池的结构设计

1.1 结构专业与水专业的配合

设计钢筋混凝土结构水池时,结构设计人员对水工艺专业设计要求必须了解,例如工艺会不会因为在较大水池壁和板壁之间、板壁和底板之间加腋而受到影响,如果工艺要求禁止加腋,设计时就必须先满足工艺的要求,结构的要求就要通过其他措施来满足。设计人员应根据设计规范,使各专业相互配合,根据具体情况灵活掌握使用一些构造措施。

1.2 结构设计应符合的规定

钢筋混凝土水池结构构件不管是什么形式、类别的,计算时都应按照承载能力。根据荷载、工程地质和水文地质等条件确定结构的稳定性是否需要验算。荷载作用下,如果构件截面的受力状态处于轴心受拉或小偏心受拉时,就要进行抗裂度验算;如果构建受弯或大偏心受拉,就要验算它的受裂宽度。

1.3 钢筋混凝土水池截面设计要点

1.3.1 强度设计的安全系数

(1)水池顶盖强度设计的附加安全系数。顶盖会承受来自自重、覆土重、活载等的荷载,这些荷载中又以自重和荷载重最大。因为密度和含水量都会使土的容重发生变化,所以,附加安全系数最好取1.0。(2)池壁强度设计的附加安全系数。池壁会主要受到土压和水压的压力,通常按照满池计算水深,水的容重只有极小的区别。土压强度则参照朗肯主动土压力理论,差别稍大一些。也就是说池壁荷载的取值通常由最高限额,所以附加安全系数定位0.9,就可使设计要求满足。(3)底板强度设计的附加系数。事实上池底和地基是一起工作的,通常计算水压和均布荷载都会偏大一些。附加安全系数在底板强度设计中取0.9就可使结构设计要求得到满足。

1.3.2 配筋率

矩形钢筋混凝土水池的池壁如果是上端自由,下端固定的竖向形式时,最大配筋约为0.8%是就属于经济型。其他形式的钢筋混凝土水池池壁,如果截面最大配筋率约为1.0%也在经济范围之内。最好按照水池池壁的圆形和矩形区分池壁的构造配筋。地面型水池池壁因为极易受到湿差和温差的影响,所以为防止出现贯穿裂缝,池壁水平向每侧的构造配筋率应在0.15%以上。如果水池是无顶盖的,那么池壁顶部通常是最先开裂的,所以最好在顶部每侧至少放2根16的水平向钢筋。在圆形水池池壁构造中,外侧最小构造的配筋率最好在0.35%以上,内测在0.15%以上。如果水池池壁外侧有覆土,最还对其池壁内外对称配筋,全截面总配筋率最好不小于0.3%。无顶盖的敞口水池池底底板上层最小构造配筋率最好不小于0.15%,下层和顶盖最好最好在0.1%以上。

1.4 钢筋混凝土水池伸缩缝和后浇带的设置

1.4.1 伸缩缝的设置

按照设计规范的要求,矩形构筑物伸缩缝的最大间距应在20米到30米之间。这些年,工艺要求的水池长度比规范间距要长得多,与此同时,建筑材料和施工方法的改进又使得超长水池不设缝或少设缝成为现实。设计中如需考虑伸缩缝的情况,建议从基层就断开伸缩缝。

1.4.2 后浇带的设置

较长矩形水池的设计中,可以使用后浇带的方法减少因为混凝土收缩而出现的当量温差和不利温差。施工条件正常时,后浇带的间距最好在20米到30米之间。后浇带的保留时间通常应在40d以上,60d最好。在这个过程中因为混凝土水热化造成的早期温差影响基本不存在了,而且混凝土的收缩至少完成了30%。

2 钢筋混凝土结构水池的施工要点

2.1 钢筋混凝土结构水池底板施工

2.1.1 浇筑混凝土垫层(基础)前,需要对地基土质进行检查,看

它是否符合设计资料,如果不符,就要根据具体情况进行处理以后再浇筑混凝土垫层。

2.1.2 浇筑好混凝土垫层后的1d~2d(根据施工时的温度确

定),测定出底板的中心,之后依据设计尺寸放线,确定柱基和底板的边线,制作出钢筋分布图,将帮扎钢筋按线铺放,然后将柱基和底板外模板安装好。

2.1.3 在检查好钢筋的直径、间距、搭接长度、上下层间距、位置

和保护层及预埋件的位置、数量以后在绑扎钢筋,以上各项都须符合设计要求。在固定上下层的钢筋时需使用铁撑(马凳),以免浇筑时出现变位现象。

2.1.4 悬空架设的柱基模板,需要在它的下面临时使用小方木支撑,浇筑时,随着混凝土的浇筑将小方木逐渐取出。

2.1.5 浇筑底板时为防止出现施工缝,应当将其一次性连续浇

筑完成。施工的间歇时间必须小于混凝土的初凝时间。如果平板厚度小于20厘米,那么可以使用平板振动器,如果底板比较厚,就要使用插入式振动器来完成施工。

2.1.6 如果使用现浇混凝土的方法筑造池壁,那么连接底板和

池壁的施工缝可以留在基础之上的20厘米的地方。如果设计中有安装止水钢板的要求,那么浇捣混凝土之前,就要先把止水钢板安装固定好在进行浇注。

2.1.7 浇筑好混凝土以后,强度没有达到1.2MPa之前,不能对

其振动,底板上禁止搭建脚手件等,禁止在底板安放磨具或是搬运工具,同时需要做好混凝土的养护工作。

2.1.8 如果遇到需要留出工缝的特殊情况,就要将结合面做成垂直的形状,同时要保证结合面周围的混凝土密实度符合要求。

2.2 混凝土浇筑

通常情况下可以使用分节浇筑和连续浇筑两种方法来浇筑水池混凝土。池壁分节浇筑应先浇筑基础底板,再浇筑池壁,然后浇筑环梁,最后浇筑顶盖。连续浇注池壁应按照现浇柱基础底板,再浇筑池壁,最后浇筑环梁及顶盖的顺序进行。

2.3 防水层施工

通常要在水池外壁喷涂沥青防水层。防水层所使用的沥青必须达到规定的标准,施工之前要检查它的质量是否合格。喷涂沥青前要先将池外壁洗刷干净,涂上冷底子油,然后再涂两遍热沥青。

3 结语

通观全文,钢筋混凝土的设计和施工密切相连。设计的计算中已经充分考虑了水灰比、用水量、后浇带间隔天数、混凝土养护天数等诸多施工因素,因此必须向施工单位详细说明这些施工因素的标准,做好相关技术交底工作,同时要求施工单位按照这些标准进行具体施工。要做到这一点,设计人员就必须对施工以及施工中使用的新材料、新技术、新方法有一个充分地了解,使其设计方案切合施工、方便施工。

摘要：近年来,随着市政建设中水池类构筑物的增多,在结构设计与施工方面得到重视。本文作者结合钢筋混凝土水池结构的特点,主要就钢筋混凝土水池结构设计与施工的重点进行了阐述。

关键词：钢筋混凝土水池,结构设计,施工

参考文献

[1]CECS.138.2002,给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S].

[2]周士琼.建筑材料[M].北京:中国铁道出版社,1999.

[3]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

浅谈工业水池结构设计 第4篇

关键词：钢筋混凝土,水池,结构设计

引言

伴随着我国经济的高速发展,各类化工厂区及污水处理的日益增多,水池是工业厂区及给排水工程中的重要构筑物,在化工厂区的建设过程中,水池的土建造价占到全厂造价的30%左右,在污水处理或者净水厂等给排水工程中,水池的投资更是高达整厂投资的70%~80%,因此,如何既可以保证水池的结构安全,又能使其造价控制在合理的范围内就显得尤为重要。

1 水池的种类

在生产和使用中,水池的种类和用途多种多样,其中钢筋混凝土水池的应用范围最广。钢筋混凝土水池按照水池的位置可分为地下式、地上式水及半地下式水池;水池的形状也分为多种:矩形、多边形、圆形水池等;

2 水池作用荷载

在水池结构计算时,水池顶盖所承受的荷载一般包括顶板和梁格的自重、覆土自重及覆土以上的活荷载、雪荷载等等,在这些荷载中,顶板和梁格自重和覆土的自重荷载通常比较大,雪荷载和活荷载在计算时不同时考虑。

水池壁板所承受的荷载主要是水与土的作用力,土对壁板的侧压力采用朗肯主动土压力计算,

主动土压力系数:

水对壁板的侧压力按三角形分布,池底处所受最大水压力计算公式为;

壁板外侧顶部所受侧压力计算公式为:

壁板外侧底部所受侧压力计算公式为:

当存在地下水作用时:

当无地下水作用时:

除了上述荷载之外,还有一些其他作用会对水池结构产生影响。由于水池的工艺要求、四季的变化以及混凝土在硬化时可能产生的水化热等,会使水池的壁板发生伸缩。

3 水池的计算假定

对于水池的结构计算,应当建立整体模型或者对池壁和底板分别进行计算。在整体计算时,计算模型应当符合水土的实际作用效应,在分别计算时,壁板和底板的边界条件和计算假定也应与实际情况相符合。

顶板和壁板的计算:对于有顶板的水池,水池顶板的算法与钢筋混凝土肋梁屋盖的算法相同;水池的壁板的内力计算,应当根据壁板的长宽比以及边界假定按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》中第6.1和6.2条的规定计算,对于圆形水池,应当按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》的第6.2条的规定计算。计算中需要注意对顶板和壁板的不平衡弯矩进行合理分配。开敞式水池池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边自由的板。有顶盖的水池池壁,其边界条件可视为三边固接、顶边铰接。

底板的计算:在底板计算时,可假定底板是简支于池壁,池壁的间距的不同影响着底板的地基反力,如图2所示:当水池的壁板间距很小,底板的变形与地基反力比较均匀(图2a);当水池壁板的间距逐渐增大,底板的变形与反力的不均匀分布会变得显著(图2b);甚至可能出现跨中出现较大负弯矩(图2c),图2a情况可以假定地基反力为线性。

分布,而图2b和图2c在计算时必须要考虑弯矩的变化作用。在实际工程中,考虑弯矩变化的算法非常复杂,对于简单水池,一般用静力平衡法计算底板的内力:假定底板的地基反力的分布为线性分布,忽略变形协调的影响。

4 需注意的问题

水池抗浮:在抗浮设计时,应根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》,结合地勘报告中的最高地下水位进行验算。在计算中,当验算水池的局部抗浮不满足规范要求时,应当对水池的底板局部加厚以增加底板的重力或者设置抗拔桩。需要注意的是,在计算水池的整体抗浮时,无论是使用阶段还是施工阶段,都是按照池内无水这一工况来进行假定。但在实际工程中,在水池施工过程中一般会采用人工降低地下水或者在池内充水等措施保证水池的稳定;在水池的使用过程中,也只有在检修等特殊条件下才会将水池的水抽干。所以,在结构设计时,应当根据施工和使用的情况综合考虑,确定一个合适的地下水位设计标高,这样既保证水池的结构及抗浮安全,又能节省工程投资。

裂缝控制:在水池的使用过程中,由于温度等应力引起的变形受到约束,池体中有可能会产生温度和湿度应力,从而导致水池的开裂。因此在水池结构设计过程中,水池的裂缝控制不可忽视。在设计时,应当根据水池内所盛介质、地下水有无腐蚀等情况来确定池体的环境类别和池体的最大允许裂缝宽度。对于尺寸超过规范规定的水池,应当按照《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》的要求,合理的增加后浇带,后浇带可有效的消除部分混凝土前期收缩产生的当量温差,从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。后浇带的间距应当结合施工缝布置,并且能有效地削减温度收缩应力。

参考文献

[1]CECS138∶2002,给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[s].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]陈载赋.钢筋混凝土建筑结构与特种手册[M].四川:四川科学技术出版社,1992.

[3]胡建强.钢筋混凝土结构水池的设计与施工[J].建材世界,2013(2).

水池结构的设计分析 第5篇

水池是污水处理厂中的主要构筑物之一, 水池的正常使用保证着污水处理厂的正常运行。如果水池产生裂缝, 将会影响污水处理厂的正常运行, 带来许多不必要的麻烦, 起到事倍功半的效果。因此, 在做水池结构设计时, 一定要防止裂缝的产生, 使水池更好的发挥作用, 达到理想的效果。

二、工程概况

本文以山西晋城固隆煤业生活污水处理站的综合水池为例, 详细地介绍了水池出现裂缝的原因, 并给出了相应的防裂缝解决措施。该水池由沉淀池、中间水池和清水池三部分组成, 有效容积510 立方。水池长17.4 米, 宽6.3 米, 深5.0 米, 采用钢筋混凝土结构。该水池在整个污水处理中起着重要的作用, 它的正常运行影响着后续进水水质的达标与否, 如果产生裂缝, 水池将会失效, 进水水质将会不达标, 就不能满足污水处理的要求。该水池总平面布置图如下图所示:

三、水池结构产生裂缝的原因

由于水池主要是由混凝土建造的, 而混凝土又是由各种大小类型的砂石骨料、水泥以及水组成的, 这样它就形成了一种脆性材料, 从而在施工的过程中就容易出现各种程度的裂缝。例如:钢筋暴露等问题, 就会使得材料的承受载重的能力大大降低, 严重影响整个水池工程项目的质量。

1、荷载造成的裂缝

(1) 设计计算阶段

第一个方面的因素就是对水池结构的荷载没有进行计算或者是计算方面出现了漏洞。这样所设计出来的水池的荷载肯定会与实际的荷载存在着一定的差异, 这样往往会使得水池的结构安全系数达不到所规定的标准。如果在受到很大荷载的情况下, 就会使得水池结构出现一定的裂缝;其次, 在对设计的时候, 如果施工单位所设计的实际钢筋数量少于所规定的标准, 这样会使得水池的结构刚度达不到所规定的要求, 从而导致水池出现一些裂缝;最后, 还有一些施工单位因设计图纸设计的不够清晰, 图纸上的内容没有进行准确地表达, 这样也会造成水池荷载裂缝的产生。

(2) 施工阶段

在对水池工程进行施工的时候, 如果所使用到的建筑材料受到了损伤, 那么所修建的水池肯定得不到相应的质量保证, 从而造成裂缝现象的产生。还有就是在施工的过程中, 施工人员如果不根据设计的图纸进行施工, 那么就会改变水池结构应有的模式, 从而使得水池结构的受力特点也遭到了改变, 这势必会导致裂缝的产生。

2、温度造成的裂缝

在对水池工程进行施工的时候, 由于水池工程所需要承受的荷载比较大, 所以水池结构的混凝土浇筑厚度一般都比较大。当所浇筑的混凝土的厚度超过2.0 m时, 由于混凝土中的水泥在浇筑的过程中会进行水化放热, 这样就会使得钢筋混凝土柱内外的温差非常的大, 从而会使得水池的表面出现裂缝。

(2) 蒸汽养护

还有一种由于温度造成水池产生裂缝的原因就是蒸汽养护。之所以要对水池进行蒸汽养护, 主要是由于冬天的天气温度太低, 以免造成水池结构的破坏。不过在进行蒸汽养护时混凝土温度非常高, 一旦水池停止了蒸汽养护冬天寒冷的空气就会导致混凝土的温度骤然下降, 这样就很容易造成水池裂缝的产生。

3、混凝土收缩裂缝

收缩裂缝也是混凝土中常见的一种裂缝, 它主要发生在混凝土在凝固之前强度比较小的时候, 由于这个时候的混凝土受到高温或者大风的袭击, 这样混凝土的表面就会很快的丧失水分, 从而就使得混凝土结构内部有比较大的负压, 导致混凝土内部的体积出现了急剧收缩的情况。但是这个时候混凝土的强度又不能够抵抗其本身收缩, 这样就出现了龟裂的情况, 这就是所谓的收缩裂缝。同时这种裂缝主要是在特定的环境下形成的, 如果在高温或者大风的天气, 就会出现中间宽、两边细和长短不一致的情况, 并且相互之间不能连贯起来。通常情况下, 比较短的裂缝在20~30cm之间, 比较长的裂缝就达到了2~3m之间。

四、防止水池裂缝出现的对策

1、合理的设计荷载

对于荷载的设计要坚持具体分析的原则, 同时还要对水池的运营荷载进行调研, 从而精确的计算出水池的荷载。在对水池进行布局的时候, 一定要科学合理, 所使用到的钢筋的数量一定要保证达到了所规定的标准, 从而使得所设计出来的水池的承载力高于实际的荷载, 这样也能有效的防止水池裂缝现象的出现。

2、做好混凝土原材料的选择

原材料对于整个工程是非常重要的, 所以要想有效预防混凝土出现裂缝的情况就必须要选择适当的原材料, 其原材料选择的正确或者不正确, 会直接决定混凝土裂缝的程度。因此, 对于所选的组成材料, 水泥的强度一定要达到所要求的标准, 同时骨料的直径大小也要符合规定的标准, 这样才能保证混凝土的强度能够与所设计的荷载相符合。在施工的过程中, 如果水和石灰配合比例太大、水泥的使用量太大等都会造成结构表面出现收缩裂缝, 所有对于这些材料比例的配置也一定要做好科学合理。

在上世纪初, 很多建筑技术人员为了有效的减少水化放热对建筑结构的影响, 就采用掺火山灰的施工方法, 随后又开发出低热水泥的施工方法, 这样方法是利用比较大的粗骨料粒径、比较小的水泥用量的措施对其进行处理, 这样就很大程度的降低了水化温峰、抑制热裂缝。因此在进行水化热低的水泥、控制水灰比的时候, 可以在其中添加适量的外加剂, 这样就额可以有效的控制混凝土裂缝问题的出现。

3、防止温度变化所引起的裂缝

在对混凝土进行浇筑的时候, 为了防止因水热化而导致裂缝的产生, 所以一定要注意对混凝土进行浇水养生, 从而保证水池建设的质量。与此同时, 在外界温度很低的情况下, 一定要注意对混凝土的表面进行相应的保温, 从而避免在进行水池工程施工的过程中出现裂缝。

五、结束语

在对水池工程进行施工的时候, 混凝土裂缝问题是常见的问题, 也是不可避免的, 它会严重影响水池工程的施工质量和美观程度。所以作为建设单位要总结实践的经验, 进行水池施工的时候要认真对待每一个工作环节, 在对水池工程进行施工的时候全面考虑可能出现的各种影响因素, 同时还要根据裂缝程度采取与其相应的预防和处理措施。只有这样, 才能有效防止混凝土裂缝问题的产生, 从而保证水池工程项目的施工质量和运营安全。

摘要：在我国经济高速发展的时代背景下, 工业生产带来了大量的生活污水和工业废水, 按照环保部门相关要求, 这些生活污水和工业废水必须经处理达标后排放或者回用。水池是污水处理厂中的主要构筑物之一, 在日常使用过程中, 因为水池裂缝对污水处理厂的正常运行产生了很大影响。因此, 弄清楚水池产生裂缝的原因, 并做好相应的结构设计以防止混凝土裂缝的出现对保证污水处理厂的正常运行具有非常重要的意义。本文主要对水池结构设计中裂缝产生的原因及其相应的预防方法进行了介绍。

关键词：水池结构,裂缝,原因,对策

参考文献

[1]乔阳.既有刚架拱桥病害分析及加固措施[J].河南建材, 2009, (03) :35-36

[2]臧岩.地下室顶板裂缝的形成原因与处理方法[J].中国新技术新产品, 2012 (04) .

钢筋混凝土矩形水池结构设计 第6篇

钢筋混凝土矩形水池作为特种结构, 被广范应用于工业与民用建筑的给水、消防、排污工程中。

钢筋混凝土矩形水池 (以下简称水池) 池体结构一般由池壁、底板和顶盖 (是否封闭加盖由工艺需要决定) 所组成。水池按有无顶盖, 可分为无顶盖的开敞式池、有顶盖的封闭式池和带走道板的半封闭池;按安置方式, 可分为地上式、半地上式、地下式。

2 水池荷载的计算及内力组合中值得注意的问题

2.1 水池荷载分类及选用

(1) 池顶荷载

对于有顶盖的封闭式水池, 应计算作用于池顶板上的竖向荷载, 主要包括顶板自重、防水层重、覆土重、雪荷载和活荷载。雪荷载和活荷载不同时考虑。

(2) 池壁荷载

作用在池壁上的荷载可分为池内水压力、池外土压力和地下水压力。

池内水压是水池承受的主要荷载之一, 一般偏安全地按满池来计算水压。一方面, 工艺上有可能挖掘潜力超过原设计水位;另一方面, 一旦误操作而造成满池时可保证结构的安全。

对于地下式或半地下式水池, 土对池壁有侧压力, 侧压力通常用朗肯主动土压力理论计算。土的各参数可按岩土勘察报告所提供的实际数值取用。但在初步设计或缺乏资料时, 土的内摩擦角φ可取30, 土的重度可取18。当地面无堆载时, 地面活荷载可按1.5~2.0KN/㎡考虑。

当地下水位线在水池埋置深度范围内时, 池壁外侧除考虑地下水的压力外, 还应考虑地下水位以下的土由于水的浮力使土的有效重度降低而对土压力的影响。同时, 地下水对池体的托浮也不容忽视, 设计时, 应进行抗浮稳定验算, 并采取有效措施防止水池漂浮事故的发生, 如设置排水盲沟等。

(3) 温、湿度荷载

由于混凝土硬化过程中产生的水化热、工艺要求以及季节变化等, 造成池壁产生膨胀和收缩。当变形受到约束时, 在池体中产生相应的温度或湿度应力。温度应力和湿度应力是导致混凝土池壁产生裂缝的主要原因, 对于冬夏季或早晚温、湿差大的地区, 温、湿度荷载计算是不可忽略的。温、湿度荷载所产生的内力计算是相当复杂的问题, 实际工程中, 按文献【1】中所提供的方法计算。

2.2 荷载组合

水池设计中通常考虑以下3种荷载组合:

(1) 池内水压+自重 (对应工况为:池内有水, 池外无土)

(2) 池外土压+自重 (对应工况为:池内无水, 池外有土)

(3) 池内水压+自重+温、湿度荷载

第 (1) 组合为地上式水池的必需组合, 第 (1) 、 (2) 组合是半地上式水池和地下式水池的必需组合, 第 (3) 组合用于冬夏季或早晚温、湿差大的地区, 并且没采区任何保温措施的水池。

3 水池内力计算中值得注意的问题

水池的内力计算主要包括池壁内力计算和底板内力计算。不同边界条件和地基反力模型的选取, 对水池的内力计算结果有很大的影响, 下面分别谈一谈池壁和底板内力计算的方法及其中应注意的问题。

3.1 池壁的边界条件假定和内力计算

3.1.1 池壁的边界条件假定及应用:

(1) 开敞式水池池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边自由的板。

(2) 有顶盖的封闭式水池池壁, 视其与顶板的连接情况, 池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边铰接 (或弹性支承) 的板。当池壁与顶板整体连接, 且池壁线刚度为顶板线刚度的5倍以上时, 可假设池壁顶端为铰接, 否则为弹性支承。

根据以上两种边界条件假定, 我个人认为在设计大、中型矩形水池时, 在条件允许的情况下应尽可能设计成有顶盖的型式, 以改善池壁的受力状态, 当采用有顶盖的型式有困难时, 应尽可能从池壁挑出走道板, 并使走道板能成为池壁的弹性支承或不动铰支承。走道板要成为池壁的不动铰支承要求是很严格的, 必须经过计算满足规范要求。根据经验, 要使走道板满足不动铰支承最有效的办法是减小走道板水平方向的计算跨度, 或增加走道板宽度。当走道板不能满足不动铰支承要求时, 可按弹性支承计算。当水池必须开口无顶盖且池壁较高时, 可以设计为变截面池壁或带壁柱的池壁。

3.1.2 池壁内力计算

矩形水池的壁板为矩形板, 其计算可按混凝土结构矩形板的计算方法, 划分为单向板和双向板进行计算。

(1) 当时, 池壁为单向板, 在水平荷载作用下, 荷载几乎全部沿竖向传递, 计算时沿池壁高度H取1m宽板带作为计算单元, 池壁按坚向单向板计算, 对于开敞式水池池壁即按悬壁板计算。池壁与相邻池壁相连处, 由于池壁位移受到约束, 荷载不仅沿竖向传递, 还沿水平向传递, 故应计算角隅的水平向局部弯矩最大值。角隅弯矩一般按以下两种状态分布: (1) 池顶为自由边时, 产生在顶端, 角隅弯矩的零点离池壁竖向边约为0.6H; (2) 池顶为铰接 (或弹性支承) 时, 产生在池壁高度的中部, 角隅弯矩的零点离池壁竖向边约为0.25H。值得注意的是角隅处剪力对池壁截面设计不起控制作用, 但使与该池壁垂直的相邻池壁产生拉力 (或压力) 。

(2) 当时, 池壁为双向板池壁, 在水平荷载作用下, 荷载沿两个方向传递, 且荷载传递复杂, 首先按单块双向板用查表法进行计算, 然后考虑相邻壁板之间的变形连续性, 按相邻板的线刚度比对板端弯矩进行调整, 最终求得板的跨中弯矩。对大型的、重要的双向板池宜用整体分析方法。

(3) 当时, 在大于池壁高度范围内荷载全部沿水平向传递, 此范围内的壁板按水平单向板计算;而在池壁高度以下荷载沿两个方向传递, 此范围内的壁板按双向板计算, 处视为双向板的自由端。

3.2 底板内力计算

3.2.1 地基反力的分布规律及底板内力计算的常用方法

在地基反力作用下, 池底可视为简支于池壁上, 池壁间距对池底反力分布有影响, 图一表示当水池池壁和底板截面相同, 地基条件相同下, 改变池壁间距, 保持基底平均反力不变, 竖向位移与反力变化趋势图。当池壁间距小至使两邻池壁刚性角重叠时, 变形与反力比较均匀, 不计弯矩 (图—a) 。当池壁间距增大, 变形与反力的不均匀分布愈加显著 (图—b) , 甚至可能出现跨中反向挠曲引起与地基脱开现象, 反力向池壁下集中 (图—c) , 前者可以按地基反力为线性分布进行计算, 而后者弯矩的变化已不可忽视。

实际工程中, 常采用静力平衡法或考虑池底与地基相互作用的内力分析方法来计算水池底板内力。当使用静力平衡法计算时, 假定地基反力按线性分布, 只要求满足静力平衡条件, 乎略变形协调条件, 所以计算结果是相当近似的, 此法适用于计算池型小、容积小的小型水池, 是一种适宜手工计算的简便方法。当使用考虑池底与地基相互作用的内力分析方法时, 地基反力模型一般采用Winkler弹性地基模型 (Winkler弹性地基模型假设, 地基表面某点的沉降与其他点的压力无关, 把地基土体划分成许多竖直的土柱, 每条土柱可用一根独立的弹簧来代替, 如果在这种弹簧体系上施加荷载, 则每根弹簧所受的压力与该弹簧的变形成正比) , 这种模型主要是以模拟天然地基土在荷载作用下实际应力-应变关系从而比较准确地解决变形协调关系, 得到接近于实际的反力分布和变形规律, 但在求解过程中采用了数学解析法和数值计算法, 计算繁琐, 必需借助计算机进行数值计算。近年来, 一些专家借助于计算机分析, 给出了适合手算的Winkler弹性地基上矩形水池的计算用表 (如文献【3】) , 为设计人员用此法进行手工计算带来了方便。

3.2.2 地基反力按线性分布的两种静力计算方法

当池底在最高地下水位以上, 地基具有较均匀的中、低压缩性, 池型平面尺寸不大时, 地基反力可按线性分布考虑, 水池底板可做成等厚截面和变截面两种形式, 这两种形式的底板内力计算有所不同。

如果水池底板做成等截面的形式, 地基反力按均匀直线分布进行计算。当底板长边与短边之比时, 沿短边方向取1m宽截条, 按单跨或多跨连续板计算;当底板长边与短边之比时, 沿短边和长边方向各取1m宽截条, 按单跨或多跨连续板计算, 可不验算地基承载力。

如果水池底板做成变截面的形式, 可沿池壁做成条形基础, 池底其余部分采用构造底板, 地基反力按边缘最大和最小反力斜直线分布。做成条形基础的水池底板, 其内伸部分和外伸部分均视为悬臂板, 按悬臂板计算其固端弯矩和剪力, 需验算地基承载力。

3.2.3 考虑Winkler弹性地基的底板内力计算时基床系数k值的求解

使用Winkler弹性地基模型进行底板内力计算时, 无论是运用有限元分析软件 (如Ansys、MI-DAS/Gen) , 还是手工计算, 确定基床系数k是关键。基床系数k的定义为:单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力, k的大小直接影响到底板反力的大小, 所以准确的求出k是非常重要的。工程上对k值的计算方法主要有三种, 即静载试验法、按基础平均沉降反算法和经验值法。静载试验法是现场的一种原位试验, 根据实验得到的荷载-沉降曲线计算出k值, 并经太沙基修正后使用。按基础平均沉降反算法是在计算出平均沉降量的基础上, 用公式 (式中为基底平均附加压力) 计算得出k值。经验值法是根据部分文献给出的基床系数K的推荐值来选用, 由于所给出的推荐值范围很大, 使用此法确定的k值很粗糙。按基础平均沉降反算k值是工程上较为常用的一种方法。

4 重视水池的构造措施

矩形水池实际是空间结构体系, 其自身约束和外界条件的约束都十分复杂, 除了通过计算来满足水池的强度、稳定和裂缝宽度要求外, 更应该采用构造措施, 加强结构的整体刚度, 增强其防水、抗渗和耐冻性能, 所以必须重视水池的构造措施。在设计中应采用以下措施:

(1) 为保证施工中捣制混凝土的质量, 避免渗水, 池壁和底板的厚度宜≥200mm。

(2) 池壁、底板的受力钢筋宜采用小直径钢筋和较密的间距, 对于直径≤φ10的钢筋采用HPB235级钢筋, 对于直径>φ12的钢筋采用HRB335级钢筋。

(3) 为保证池壁与池壁、池壁与底板为刚性连接, 避免应力集中, 增强连接处的抗裂性, 连接转角处应设45?腋角, 并在腋角内配附加筋φ10@200。

(4) 采用合理的结构布置和围护措施, 在水池内外表面抹防水砂浆面层, 以减小温湿度对结构的影响, 并加强整体刚度及保温防寒。

(5) 在水池四周设散水坡, 防止地面水渗入引起地基不均匀沉降。

5 结语

上文分别从荷载计算及内力组合、内力计算、构造措施三个方面, 谈了水池结构设计时应该注意的细节问题。综上所述, 只有选取合理的结构方案, 假定边界条件时应尽量与实际情况相符合, 应用正确的结构计算简图和计算公式, 并结合水池这种特种结构的构造特点, 才能把钢筋混凝土矩形水池设计得更加可靠和经济。

参考文献

[1]给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 (CECS138:2002) .北京.中国建筑工业出版社.2002

[2]周氐、章定国、钮新强.水工混凝土结构设计手册.北京.中国水利水电出版社.2000

[3]苏小卒、戴北山.弹性地基上矩形水池的计算及用表.北京.特种结构.2003年第4期

某大型污水处理厂水池结构设计探讨 第7篇

关键词：污水处理厂,污水池,防渗设计,技术难点,技术措施

前言

近年来, 随着我国环境治理工程和环保产业的进一行发展, 超大型的生物氧化池的建设也越来越普遍。由于水池工程技术难点具有:池壁受力、抗浮、不均匀沉降、温度裂缝及池体耐久性设计等问题。在设计中, 设计人员应考虑对这些问题加以行之有效的措施, 从而使工程满足业主的要求。

1工程概况

该污水厂二期扩建工程是省重点工程, 设计规模日处理污水30万t, 总投资6.5亿元人民币, 总占地面积550余万亩约37万㎡, 是一座以印染, 化工等工业废水为处理对象的集中处理厂, 处理工艺采用深水氧化沟活性污泥法。工程南北最长处900m东西最宽处380m。工程构筑物主要由6组72.4m×174.5m×10.8m钢筋混凝土水池 (生化池) 和2组72.4m×174.5m×10.8m钢筋混凝土水池 (调节池) 组成, 采用椭圆型沟渠结构, 属于超长, 超宽大型水池见图一。

工程场内浅层土中地下水属于空隙性潜水, 勘探期间测得的场区稳定地下水位在0.8m左右。受大气降水和地表径流补给影响, 场区地表水和地下水对混凝土结构无腐蚀性, 对钢筋混凝土结构中的钢筋, 钢结构具弱腐蚀性。

2工程技术难点概括

该超大型水池在施工中, 存在以下一些技术难点。

池壁受力措施:由于水池深度为10.8m, 其中有效水深10.0m, 如果按悬臂构件来考虑, 其配筋及混凝土用量都会很大。

抗浮措施:该工程水位较高, 尤其是雨季地下水位上升快, 由此带来构筑物在施工, 空池检修期间的抗浮问题。

不均匀沉降问题:由于构筑物较大, 场区存在不均匀软弱下卧层, 构筑物的不均匀沉降问题将影响其安全和使用功能。

温度裂缝措施:为避免污水厂池体裂缝问题的产生, 该设计人员采取了混凝土膨胀剂的使用从而解决了池体裂缝的问题产生, 使其延长了池体的使用寿命。

池体耐久性设计措施:由于印染, 化工等工业污水成分复杂, 混凝土中要增加适当的抗腐蚀材料。

3工程设计技术措施

为确保污水池的工程质量和技术经济, 业主和设计单位进行了多次的技术交流, 邀请有关专家进行论证, 最终采取以下技术措施:

3.1防止池体地基裂缝处理方案

将原设计的振冲碎石桩改为预制管桩, 根据勘察成果, 场内硬层土的天然地基承载力标准值为180kpa, 采用预制管桩的极限阻力值为60kpa, 极限端阻力值为3000 kpa。使用预制管桩, 基础沉降量理论计算值小于30cm, 而实际经过满水试验观测到的沉降量最大不超过18mm, 一般在5-8m之间, 同一组池不均匀沉降不超过10mm。在解决了不均匀沉降的同时, 预应力管桩还解决了施工碎石桩所产生的大量排泥问题。

3.2解决池壁受力问题:

如果按悬梁构件设计考虑, 钢筋用量和混凝土用量都很大。而按扶壁式挡水墙设计, 池壁厚度为0.4m, 扶壁间距为3.5m, 见图二所示。这样, 池壁陪筋和混凝土用量将大幅减少, 节约了工程造价。

3.3增加抗浮措施

从两方面进行了抗浮考虑, 一是减少构筑物埋深, 即把原设计要求埋深4m改为2.8m;二是采用预应力管桩与池底锚固, 通过接桩方式构筑物与管桩整体拉结, 预制管桩同时兼作抗拔桩以抵抗浮力。池底板厚度也由原设计1m减到0.7m, 造价大为节省。

3.4对温度裂缝的处理

(1) 池壁受温度影响较大, 易产生温度裂缝。对此, 采用了后张法无粘结预应力结构处理。池壁的水平向, 竖向均施加预应力, 使水池始终处于受压状态, 这样不仅对池壁抗渗有利, 而且对提高池体的耐久性有利。

(2) 池壁水平筋采用小宜径密分布的配筋方式, 有效地控制了表面裂缝的发生和扩展。

(3) 每隔一定距离设置伸缩缝, 可防止因温度变化而使构筑物出现的裂缝。

(4) 商品混凝土内掺入复合型外加剂 (具有缓凝, 高效减水功能) , 可以达到一次浇筑完成, 不出现施工冷缝, 并可以避免收缩开裂, 提高混凝土自身的抗裂防水能力。

3.5池体的耐久性设计

目前, 我国混凝土工程中的钢筋锈蚀和混凝土腐蚀严重。根据资料统计, 在盐环境中的常规混凝土 (不采取防护措施) 虽然初建费低, 但大概15年后便开始第一次修复工程, 40年内要修复4次, 修复费约为初建费的4倍;然而采用加钢筋阻锈剂同时掺硅灰的方式, 初建费虽有增加, 但60年的总费用较之不采取防护措施却节约很多。因此, 决定在混凝土中加入硅灰及钢筋阻锈剂来提高池体的耐久性。

结语。随着我国环境治理工程和环保产业的进一行发展, 超大型的生物氧化池的建设也越来越普遍。在这类工程的建设中, 设计人员不但要对构筑物的技术措施周全考虑, 更应该加强水池耐久性方面的考虑, 如在混凝土中加入复合型防水剂, 硅粉, 钢筋阻锈剂等。同时, 为解决池体抗震, 池体竖向裂缝, 橡胶止水带老化及温度伸缩缝的管理维护等一系列问题, 应尽量采取行之有效的预应力水池设计技术。

参考文献

[1]刘兆全, 王迪, 徐志平.浅谈水池抗裂防渗方法[J].科技创新导报, 2009.