對水廠建設中水池結構設計的探討

對水廠建設中關于水池結構設計的探討

摘要： 水池結構的設計有其特定的技術要求, 如防腐抗滲等。設計時,先要進行各種不同的荷載組合, 其次要進行強度計算、抗裂度和裂縫寬度驗算等。只有這樣才能保證水池結構設計的技術與經濟合理性。筆者針對水池結構的特點,從設計與施工兩方面,就水池結構的關鍵技術措施及方法進行了介紹,探討保證水池結構設計技術的經濟合理及施工的安全有效進行的方法。?

關鍵詞：水池結構；設計；施工?
　　
　　1 水池結構的設計?
　　
　　1.1 結構設計應符合的規定?
　　各種結構類別、形式的水池均應進行強度驗算。根據荷載條件、工程地質條件和水文地質條件,決定是否驗算結構的穩定性。鋼筋混凝土水池應進行抗裂度或裂縫寬度的驗算。在荷載作用下,構件截面為軸心受拉或小偏心受拉的受力狀態時,應進行抗裂度驗算,在使用階段荷載作用下,構件截面為受彎、大偏心受壓或大偏心受拉的受力狀態時,應進行裂縫寬度的驗算。預應力混凝土水池還應進行抗裂度驗算。?
　　1. 2 荷載及荷載組合?
　　（1）各種荷載。?
　　水壓。這里指池內水壓,是水池的主要荷載之一�，F在習慣上將水池按滿水來計算水壓。這是因為:一方面很可能存在誤操作而造成滿池;另一方面今后工藝上有可能挖潛而超過原設計水位。?
　　土壓力。池外有填土的水池,土對池壁的側壓力通常用朗肯理論計算土的主動壓力。但土的側壓力變化因素很多,如回填土的密實度、粘結力、內摩擦角等。實踐證明,用朗肯理論計算主動土壓力偏于安全。?
　　地下水壓力。地下水壓對水池底板的托浮力是威脅水池底板安全的一種主要荷載,設計時應予以重視。為了抵消地下水對底板的影響,在用無梁板作為底板時,其最經濟有效的辦法是以池底浮土來平衡,而采用增加結構自重的方法是不經濟的。當地下水位低于池底而不考慮地下水壓時,需采取措施排除地表滯水。?
　　溫、濕度荷載。由于環境的影響,造成結構物產生溫度或濕度的變化,從而引起結構物體積變化,當這種體積變化受到約束時,就會產生應力。通常將溫度差及濕度差稱之為溫、濕度荷載。?
　�。�2）荷載組合。?
　�、偎畨� 自重。這是水池結構設計的基本組合。?
　　②水壓 自重 冬季溫差。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用,當壁面冬季溫差的絕對值大于夏季壁面濕差(化為等效溫差)的絕對值時,這種情況是最不利的組合。?
　�、鬯畨� 自重 濕差。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用,當夏季壁面濕差(化為等效溫差) 的絕對值大于冬季壁面溫差的絕對值時,這種情況是最不利的組合。?
　�、芡翂� 自重。這是指池外有覆土的水池,當有地下水時還應包括地下水壓,這種組合是水池荷載的基本組合之一,當水池建成后運營前以及水池放空期間均屬此種荷載組合情況。根據上述幾種情況,可歸納為如下兩類:a. 無覆土的水池,池壁的荷載應取上述四種組合的最不利情況求得內力。b. 有覆土的水池,可不考慮2) 和3) 兩種組合。?
　　1.3 截面設計的關鍵性問題?
　�。ǎ保�強度設計的安全系數。?
　�、偎�池頂蓋強度設計的附加安全系數。頂蓋所承受的荷載是自重、覆土重、活載等,其中自重和覆土重所占比例最大。由于土的容重隨密度和含水量而變,其變異性較大,因此,附加安全系數取1. 0 是合適的。?
　�、诔乇趶姸仍O計的附加安全系數。池壁主要承受土壓和水壓,水深一般取滿池計算,水的容重差別極小。土壓強度一般用朗肯主動土壓力理論,是略偏大的。從而說明池壁荷載的取值一般是高限,且變異性很小,因此,附加安全系數取0. 9，即能滿足結構設計要求。?
　�、鄣装鍙姸仍O計的附加系數。池底實際上是與地基共同工作的,一般情況下計算水壓及均布荷載均偏大。底板強度設計的附加安全系數取0. 9，即能滿足結構設計要求。?
　　（2）關于裂縫問題的探討。根據對已建成水池所作的調查。?
　　水池裂縫一般為豎向裂縫。這些裂縫有兩種:一是貫穿性裂縫,由混凝土收縮引起的;二是出現于池壁外側的表面裂縫,其逐步擴伸至全截面。另外在工程實踐中發現,所有的外挑現澆走道板都產生嚴重裂縫,并隨之擴展到池壁,因此,有必要考慮到預制裝配式走道板,或作現澆走道板,每隔3 m～4 m 設伸縮縫一道。
　（3）構造配筋。水池池壁的構造配筋,宜按矩形和圓形水池加以區分。對于地面式矩形水池池壁,因對濕差和溫差的影響甚為敏感,為避免產生貫穿裂縫,池壁水平向的最小構造配筋率每側不小于0. 15 %為宜。對于無頂蓋的水池往往在池壁頂部先開裂,宜在頂部每側放置不小于2 根Φ16 的水平向鋼筋。對于圓形水池池壁的環向最小構造配筋率,其外側的最小構造配筋率不宜小于0. 35 %， 內側不宜小于0. 15 %， 對于外池有覆土的水池池壁,其內、外側宜對稱配置,但全截面總配筋率不宜小于0. 3 %。水池底板最小構造配筋率,對于無頂蓋的敞口水池,其底板上層鋼筋的最小構造配筋率不宜小于0. 15 %，其下層配筋率及有頂蓋的水池底板配筋率不小于0. 1 %。?
　�。�4）經濟配筋率。對于矩形水池,當上端自由,下端固定的豎向截面池壁時,其最大配筋率在0. 8 %左右尚屬經濟。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可達到1. 0 %左右亦屬經濟范圍。?
　　
　　2 水池結構的施工?
　　
　　2.1 水池底板施工要點?
　　(1)混凝土墊層(基礎) 澆筑前,應檢查地基土質是否與設計資料相符合,如有不同,則應該針對不同情況加以處理,然后再澆筑混凝土墊層。(2) 混凝土墊層在澆筑完畢后的1 d～2 d (視施工時的溫度而定)，在墊層面測定底板中心,然后根據設計尺寸進行放線,定出柱基及底板的邊線,畫出鋼筋分布線,依線鋪放綁扎鋼筋,接著安裝柱基和底板外模板。(3) 鋼筋綁扎時,應詳細檢查鋼筋直徑、間距、位置、搭接長度、上下層鋼筋的間距、保護層及預埋件的位置和數量,均應符合設計要求。上下層的鋼筋要用鐵撐(馬凳) 加以固定,防止在澆筑混凝土時發生變位。(4) 柱基模板是懸空架設,下面用臨時小方木撐在墊層上,邊澆混凝土邊取出小方木。(5) 底板應一次連續澆筑完,不留施工縫。施工間歇時間不得超過混凝土的初凝時間。平板厚度在20 cm 以內可用平板振動器,厚度較厚時,則采用插入式振動器。(6) 池壁為現澆混凝土時,底板與池壁連接處的施工縫可留在基礎上口20 cm 處,如設計要求有止水鋼板,在澆搗混凝土前,應將止水鋼板安放固定。(7) 混凝土澆筑完畢后,其強度尚未達到1. 2 MPa 時,禁止振動,不得在底板上搭設腳手架,安放模板或搬運工具,并注意對混凝土的養護。(8) 遇特殊情況需留施工縫時,應做成垂直的結合面,并注意結合面附近混凝土的密實。?
　　2.2 混凝土澆筑?
　　水池混凝土一般可采用分節澆筑和連續澆筑。池壁分節澆筑的順序:基礎底板→池壁→環梁→頂蓋。池壁連續澆筑的順序:基礎底板→池壁→環梁及頂蓋。?
　

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