矩形水池计算工具由西西为(wéi)大家带来,施(shī)工中经常会遇到(dào)一些(xiē)实际问题,计算矩形(xíng)水(shuǐ)池可能(néng)并不(bú)算困难,但实际应用就要考虑很多方面,这款矩形水池计算软件只需要你输入系(xì)列数据就(jiù)可(kě)以快速(sù)得到结果。
用于矩形水(shuǐ)池(chí)抗浮验算和荷载(zǎi)计(jì)算、池壁内力计算;工(gōng)程口需要的很实用的计算工具(jù)
水池长宽(kuān)高均为净(内壁到(dào)内壁)尺寸;
1 荷载取值的问(wèn)题(tí)
1.1 池内(nèi)水压力(lì)。池内(nèi)水压作为水池类构筑(zhù)物(wù)的主要荷载。在设计过程中,应(yīng)当偏于安全的(de)按满水高度来计算水压。这是因为:一方面(miàn)使用过程中很可能由(yóu)于(yú)值班人(rén)员疏忽或者存(cún)在液(yè)位计(jì)等部件失灵而造(zào)成满池;另(lìng)一(yī)方面今后工艺上有可能技(jì)术改(gǎi)造而(ér)超过原设计(jì)水位。池(chí)内(nèi)水压荷(hé)载的取(qǔ)值(zhí)大小对(duì)于(yú)挡水墙(qiáng)式浅池的下端(duān)弯(wān)矩影响(xiǎng)较大。
1.2 池外水浮力。当有地下(xià)水时,池壁外侧除考虑地下(xià)水的(de)压力外,还应(yīng)考虑地下水位以下的土(tǔ)由于水的浮力使土的(de)有效重度降低而对土压力的影响。同时,地下水对池体的浮托(tuō)力也不容小(xiǎo)视(shì)。由于(yú)地下(xià)水位未掌握好(hǎo)而(ér)引起(qǐ)结构(gòu)选型(xíng)错误及抗浮不够等(děng)工(gōng)程事(shì)故也时(shí)有发生。地质(zhì)勘(kān)察报告所(suǒ)提供的(de)地下(xià)水(shuǐ)位一般仅(jǐn)反映勘测期(qī)间的地下(xià)水位情况。如果详勘在当地枯水期进行,所提(tí)供(gòng)的地下水位(wèi)标(biāo)高将无法被设计取用,或导致(zhì)结构(gòu)计算的失(shī)误。根据实(shí)际情况,结合地方水文资料,确(què)定一个合适的地下水位标高做设计地下水位,做到(dào)既保证(zhèng)使用(yòng)阶段(duàn)结(jié)构(gòu)安全和(hé)不利情况抗浮(fú)安(ān)全,又(yòu)能(néng)降低(dī)工程造价双赢的目的。笔者在设(shè)计黄骅港某水(shuǐ)厂设计(jì)大(dà)型清水池时(shí),遇到了地下(xià)水位特别浅的问题。该(gāi)水池采用无(wú)梁楼盖设计,在计算水池抗浮(fú)过(guò)程中,还存(cún)在有局部(bù)抗浮的(de)问题。设计(jì)过(guò)程中,覆(fù)土(tǔ)厚度增加到1.5m还(hái)不能满足要求(qiú)。这时候,考虑到是否考虑每年检修(xiū)安(ān)排在冬季枯水位时,这样设计(jì)所采用的低地(dì)下水位标高就能保证正常生产、检修,从而很好的解决了水池抗浮(fú)的问题。
1.3 温、湿度作用(yòng)。由于混凝土硬化过程(chéng)中产生的水化(huà)热、工艺(yì)特殊要求以及季节变化(huà)等(děng),造成池壁产生(shēng)膨胀或(huò)收(shōu)缩。当变形受到约(yuē)束时,在池体中产生相应的的温度(dù)和湿度变形应力,很容易产(chǎn)生有害裂缝。设计时,对夏(xià)季应(yīng)考虑湿差作用,对冬季应考虑温(wēn)差作用。前者低温(wēn)收(shōu)缩与湿涨抵(dǐ)消(xiāo),后者由(yóu)于外(wài)界气(qì)温低,池壁(bì)中水分向外移动,致使外侧湿度增加。由于(yú)内外侧湿度相(xiàng)差不(bú)大,通常可以不(bú)考虑此时的(de)湿差(chà)应(yīng)力。但内外温差还(hái)在,冬季应考虑壁面温差应力。在工程设计中(zhōng)按规程提供(gòng)的方法计算(suàn)。
2 水(shuǐ)池壁(bì)板边界(jiè)条件的分析
池体结构一般由池壁、底板和顶盖(是(shì)否封闭加盖由工艺(yì)需要决定)所组成。合理的选择结构(gòu)计算(suàn)简图(tú)和计算公(gōng)式才能保证结构设(shè)计的准(zhǔn)确、可靠。水池内力分析(xī)计算(suàn)时,尽(jìn)量(liàng)做到边界(jiè)条件的假定(dìng)与(yǔ)实际情况相符(fú)。
当水池设(shè)有顶(dǐng)盖时,池壁(bì)顶端的边(biān)界条件应根据(jù)顶板与池壁的连接构造(zào)来确定。当池(chí)壁线刚度(dù)为顶板(bǎn)线(xiàn)刚度(dù)的5倍(bèi)以上(shàng)时,可假设池壁顶端为铰支,否则应按弹性固(gù)定计算。而开敞式水池(chí)的池壁边界(jiè)条件(jiàn)可假定(dìng)为(wéi)三(sān)边支承,顶边(biān)自(zì)由(yóu)的板。
比较两种边界条件(jiàn)假定的内力(lì)计算(suàn)结果,设置顶(dǐng)盖的池(chí)壁(bì)所承受的弯矩要小很(hěn)多。因此当(dāng)采(cǎi)用顶盖结(jié)构有困难时,应尽可能从池壁挑出走(zǒu)道(dào)板。走道板(bǎn)满足规程(chéng)要求(qiú)时,可以假定为不动铰支(zhī)承,否则可按照弹性支承计算(suàn)。
池(chí)壁与底板整体浇筑时,也应根据(jù)两者的线刚度比确定(dìng)池壁底端的边界条件。规程中(zhōng)规定,底板的抗弯刚(gāng)度10倍(bèi)于池壁的抗弯刚度就可以满足作为嵌固端(duān)的要求。底板对(duì)池壁的(de)嵌固作用效应(yīng)的程(chéng)度(dù)与(yǔ)池壁(bì)高度有关,也与底板单位截(jié)条的弹(dàn)性特征有关,而底板单位截(jié)条的弹性特征又与底板的(de)厚(hòu)度、地(dì)基(jī)的基床(chuáng)系数有关,还与材(cái)料的弹性模量有关。规程规定,当满足嵌固要求时(shí),底(dǐ)板厚(hòu)度选取为池壁厚度的1.2-1.5倍。当土质较好(hǎo),比(bǐ)如密(mì)实性(xìng)土壤时(shí)采用(yòng)1.2倍池(chí)壁(bì)厚度;当土质一般,比如中等密(mì)实性土壤时,采(cǎi)用(yòng)1.5倍池壁厚度(dù)。
3 底板内力计算(suàn)模(mó)式的(de)选择
3.1 对(duì)于池体容积小,短跨尺寸在6m以内时,计算底(dǐ)板(bǎn)内力可以(yǐ)按地基反力直线分布计算(suàn)。一般情况下,直接作用于(yú)底板(bǎn)上的池(chí)内(nèi)水重和底板自重与它们引起的那部分地基反(fǎn)力直(zhí)接抵(dǐ)消,而不产生弯曲应力。只有由池壁和池顶、支(zhī)柱作用在(zài)底板(bǎn)上(shàng)的(de)力所引起的地基反(fǎn)力才会使底板产生(shēng)弯曲(qǔ)应力。当存在多格水池(chí)分格盛水时(shí),地基反力(lì)可按照局部均布荷载下的直线分布的(de)原则计算。此时(shí)应分格满池最不利布置(zhì)按(àn)照单(dān)向(xiàng)板或双(shuāng)向板进行静力结(jié)构(gòu)计算。
3.2 当池底为软(ruǎn)土地基或板的跨度较(jiào)大(dà),根据上一种计算模(mó)式,不考虑弹性地基上的地(dì)板在荷载作用下的弹性变(biàn)形,也(yě)不(bú)顾及地基土的弹性沉陷。底板(bǎn)跨中的(de)最大弯矩等(děng)于简支底(dǐ)板(bǎn)的跨(kuà)中弯矩加上(shàng)池墙荷载底端的固端(duān)弯矩(jǔ)。按以上弯矩进行配(pèi)筋,底板上表面的配筋很大,下表面为(wéi)构造配筋。有时底板上表面(miàn)的配(pèi)筋(jīn)往往达到让人(rén)无法(fǎ)接受的程度。工程实(shí)际计算(suàn)结(jié)果,底(dǐ)板的内力(lì)(弯矩)上(shàng)底(dǐ)板(bǎn)下表面(miàn)内力大,配筋应该多,上表(biǎo)面除在纵墙附近处(chù)可为构造(zào)配筋。因此,对于上(shàng)述情况(kuàng)设计(jì)时(shí),应采取单位截(jié)条,将构筑物内外墙作为集中力(lì)按(àn)弹性地(dì)基梁(liáng)进行内力分析。此时考(kǎo)虑(lǜ)地(dì)基变形(xíng)影(yǐng)响,按文克尔假定或半无限弹性体假定计算,两者均可以查表或软件计算。
4 构造措(cuò)施(shī)
4.1 池壁(bì)、底(dǐ)板的受力钢筋(jīn)宜采用(yòng)小(xiǎo)直(zhí)径钢筋和较密的(de)间距,尽可能采用采用HRB335和(hé)RRB400级钢筋。水池各部位的钢筋间距应在100-250mm范围内。如果钢筋间距太(tài)密(mì),会影响(xiǎng)混凝土(tǔ)振捣,而钢筋间距太大,容易(yì)产生裂缝。
4.2 “暗(àn)梁(liáng)”、“暗柱”。现(xiàn)浇(jiāo)钢(gāng)筋混凝土水池最容易在角隅处出现(xiàn)裂缝,因此(cǐ)必须在池壁转角处、池壁与底板相交处设(shè)置“暗梁”、“暗柱”。
敞口水池顶端也宜配(pèi)置(zhì)水平向加强钢筋。根据规(guī)程(chéng)第(dì)7.1.7条的规定要求,敞口水池在温差(chà)或地基变形作用下池壁(bì)顶端(duān)是结构(gòu)的薄(báo)弱点,宜设置暗(àn)梁,高度不得小于池壁厚度,内外侧各配置不小于3?准16的受力水平钢筋。
4.3 在水(shuǐ)池四周设散水坡,防止地面水渗入引起地基不均匀沉降。北方地区的沉淀池等应做成封闭式,以防冬季水池(chí)上部结冰,发生冻胀(zhàng)水池的(de)事故。
钢(gāng)筋混凝土水池(chí)的(de)底板多为(wéi)整(zhěng)体灌筑,壁板和顶(dǐng)板可整(zhěng)体(tǐ)灌筑(zhù)或预(yù)制装配。当地基土质较(jiào)好,底板位(wèi)于地下水位之上且水池的(de)平(píng)面尺寸较(jiào)大时,为(wéi)了消除(chú)池壁下端弯矩对底板的(de)影(yǐng)响,可将底(dǐ)板与池壁(bì)下端(duān)的基础分开(kāi),两者之间设置构造缝,此(cǐ)时底(dǐ)板可按构造设计(jì)。此(cǐ)外,应(yīng)在灌筑暂停(tíng)处设施工缝。为了使(shǐ)水池适(shì)应温湿度变化(huà)而引起的尺寸伸缩或地基(jī)的(de)不均匀沉降,应(yīng)在水池(chí)的适当(dāng)部(bù)位,根据需要单设或(huò)合并设置贯通底板、壁(bì)板(bǎn)和顶板的(de)伸缩缝或(huò)沉降缝。除壁板上(shàng)的水平施(shī)工缝外,在其(qí)他(tā)缝中宜设置止(zhǐ)水带或采(cǎi)取其他有效措(cuò)施,以防渗漏。止(zhǐ)水(shuǐ)带可用(yòng)金属、橡胶或塑(sù)料制造。
在水(shuǐ)压力和其他荷载作用下,水池的底板、壁板或(huò)顶板一般均处于拉弯(wān)状态。当应力(lì)较大时,混凝土(tǔ)易开裂而(ér)引起渗漏。采用预(yù)应(yīng)力混凝土可防止裂缝(féng)出现(xiàn),或使裂(liè)缝宽(kuān)度(dù)减小。预加应力的方法(fǎ)有张拉高强度(dù)钢筋、钢丝(sī)束或缠绕(rào)高(gāo)强度钢丝等,可(kě)以提(tí)高装配式水池的抗渗能力和水池的装配化程度(dù),节(jiē)约模板,并(bìng)加速施工(gōng)进度。
砖石水池 砖石具有价廉、就地取材和施工方便等优点,广泛用于建造各种类型的水(shuǐ)池。但砖石一般仅用于水池的(de)壁板(bǎn),而(ér)顶板和(hé)底板仍多用钢筋(jīn)混凝土建造。由于砖石抗拉和拉弯强(qiáng)度(dù)较低,抗渗(shèn)性和(hé)整体(tǐ)性差(chà),一般(bān)只用(yòng)于(yú)非地(dì)震(zhèn)区的中小(xiǎo)型水(shuǐ)池中。为了提高水池的抗(kàng)渗性,可在砌体表(biǎo)面抹防(fáng)水水(shuǐ)泥砂浆(jiāng)或钢丝网防水水泥(ní)砂浆。为了(le)减小砌(qì)体(tǐ)的厚度和(hé)增强其(qí)整(zhěng)体性,可在砌体的水平灰缝(féng)中(zhōng)配置直径4~6毫米(mǐ)的(de)钢筋,或在砌体中(zhōng)设(shè)置钢筋混凝土梁或柱(zhù)。
