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关于钢筋混凝土矩形水池结构设计的分析
钢筋混凝水池,被广范应用于工业与民用建筑的给水、污水、消防工程中。Psk=γHn tan2(45°-φ/2)
当池壁范围内有地下水时,地下水位以上的土压力计算同无地下水的情况;地下水位以下的侧压力则除了考虑水压力外还应考虑土的有效重度因水的浮力降低而对土压力的影响,即:
池壁底部土压力 Psk=[γ(Hn+Hw)+γs Hw] tan2(45°-φ/2)
池壁底部水压力 Pwk=γwHw
γ——池外回填土重度,一般可取18KN/m3
Hn——池壁净高
φ——回填土内摩擦角
Hw——地下水位至池壁底部的距离
γs——地下水位以下池外回填土的有效重度,一般可取10KN/m3
1.2池底荷载
池底荷载指水池自重引起的地基反力或地下水浮力。当地基不是太软弱时,可以测定由水池自重引起的地基反力为均匀分布。计算时可以采取水池总重除以池底面积。
1.3荷载组合
地下式水池在进行承载能力极限状态设计时,一般根据三种荷载组合进行内力计算:
(1)池内满水,池外无土;
(2)池内无水,池外有土;
(3)池内满水,池外有水;
第一种荷载组合出现在回填土以前的试水阶段,第二、第三种组合是使用阶段的放空和满池时的工作状态。一般来说,第一、第二种组合是引起相反最大内力的两种最不利的状态。但是如果绘制池壁最不利包络图,则在包络图极值点以外的某些区段内,第三种很可能其控制作用,这对池壁的配筋会有影响。若能判断出第三种荷载组合在池壁的任何部位均不会引起最不利内力,则在计算中可以不考虑这种荷载组合。
2 结构计算
2.1池壁计算
根据池壁计算高度和计算长度,可以把池壁分为单向板和双向板的形式,详见下表:
2.1.1浅池池壁计算
开敞式浅池池壁,应按顶端自由、底端固定的边界条件,按悬臂板计算池壁竖向钢筋。此时应从构造上保证底端具有足够的嵌固刚度。常用的内力计算公式如图:
池壁水平方向中段的弯矩是比较符合实际的,而在水池四角处侧压力是双向传递,因此两端弯矩偏大,这些较大的水平弯矩称为角隅弯矩。对于敞口式水池的角隅弯矩最大值产生在顶端,零点在离水平端0.6H处(H为池壁高度)。
角隅处得剪力一般对池壁截面设计不起控制作用,但对垂直于该池壁方向的相邻池壁产生拉力,需计算。对于敞口式水池,可按L/H=3的双向板计算。
2.1.2 深池池壁计算
根据弹性理论可知,在侧向土压力和或液体压力作用下,池壁竖向弯矩自下而上衰减的很快,当距池底为Hd时,竖向弯矩已经可以忽略不计。因此对于敞口式水池池壁的计算可以分成两个部分,即:Hd范围内按照双向板进行计算;(H-Hd)范围内以水平弯矩为主,可按水平框架计算。
底板计算
2.2抗裂验算
3.2整体抗浮验算
3.3局部抗浮验算
3.4抗震验算
4连接构造
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