對水廠建設(shè)中關(guān)于水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討
1 水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計
1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合的規(guī)定
各種結(jié)構(gòu)類別,、形式的水池均應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗算。根據(jù)荷載條件,、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,決定是否驗算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,。鋼筋混凝土水池應(yīng)進(jìn)行抗裂度或裂縫寬度的驗算。在荷載作用下,構(gòu)件截面為軸心受拉或小偏心受拉的受力狀態(tài)時,應(yīng)進(jìn)行抗裂度驗算,在使用階段荷載作用下,構(gòu)件截面為受彎,、大偏心受壓或大偏心受拉的受力狀態(tài)時,應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度的驗算,。預(yù)應(yīng)力混凝土水池還應(yīng)進(jìn)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(nèi)水壓,是水池的主要荷載之一?，F(xiàn)在習(xí)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(shè)計水位,。
土壓力,。池外有填土的水池,土對池壁的側(cè)壓力通常用朗肯理論計算土的主動壓力。但土的側(cè)壓力變化因素很多,如回填土的密實度,、粘結(jié)力,、內(nèi)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(shè)計時應(yīng)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(jīng)濟(jì)有效的辦法是以池底浮土來平衡,而采用增加結(jié)構(gòu)自重的方法是不經(jīng)濟(jì)的,。當(dāng)?shù)叵滤坏陀诔氐锥豢紤]地下水壓時,需采取措施排除地表滯水,。
溫、濕度荷載,。由于環(huán)境的影響,造成結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度或濕度的變化,從而引起結(jié)構(gòu)物體積變化,當(dāng)這種體積變化受到約束時,就會產(chǎn)生應(yīng)力,。通常將溫度差及濕度差稱之為溫、濕度荷載,。
（2）荷載組合,。
①水壓+ 自重。這是水池結(jié)構(gòu)設(shè)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(dāng)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,。
③水壓+ 自重+ 濕差,。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用,當(dāng)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,。
④土壓+ 自重,。這是指池外有覆土的水池,當(dāng)有地下水時還應(yīng)包括地下水壓,這種組合是水池荷載的基本組合之一,當(dāng)水池建成后運(yùn)營前以及水池放空期間均屬此種荷載組合情況。根據(jù)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(yīng)取上述四種組合的最不利情況求得內(nèi)力,。b. 有覆土的水池,可不考慮2) 和3) 兩種組合,。
1.3 截面設(shè)計的關(guān)鍵性問題
（１）強(qiáng)度設(shè)計的安全系數(shù)。
①水池頂蓋強(qiáng)度設(shè)計的附加安全系數(shù),。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(shù)取1. 0 是合適的,。
②池壁強(qiáng)度設(shè)計的附加安全系數(shù),。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(qiáng)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(shù)取0. 9,，即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,。
③底板強(qiáng)度設(shè)計的附加系數(shù),。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(qiáng)度設(shè)計的附加安全系數(shù)取0. 9,，即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,。
（2）關(guān)于裂縫問題的探討。根據(jù)對已建成水池所作的調(diào)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(xiàn)于池壁外側(cè)的表面裂縫,其逐步擴(kuò)伸至全截面。另外在工程實踐中發(fā)現(xiàn),所有的外挑現(xiàn)澆走道板都產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫,并隨之?dāng)U展到池壁,因此,有必要考慮到預(yù)制裝配式走道板,或作現(xiàn)澆走道板,每隔3 m～4 m 設(shè)伸縮縫一道,。
（3）構(gòu)造配筋,。水池池壁的構(gòu)造配筋,宜按矩形和圓形水池加以區(qū)分。對于地面式矩形水池池壁,因?qū)癫詈蜏夭畹挠绊懮鯙槊舾?為避免產(chǎn)生貫穿裂縫,池壁水平向的最小構(gòu)造配筋率每側(cè)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(cè)放置不小于2 根Φ16 的水平向鋼筋,。對于圓形水池池壁的環(huán)向最小構(gòu)造配筋率,其外側(cè)的最小構(gòu)造配筋率不宜小于0. 35 %， 內(nèi)側(cè)不宜小于0. 15 %,， 對于外池有覆土的水池池壁,其內(nèi),、外側(cè)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(gòu)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(gòu)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(jīng)濟(jì)配筋率。對于矩形水池,當(dāng)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(jīng)濟(jì),。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可達(dá)到1. 0 %左右亦屬經(jīng)濟(jì)范圍,。
2 水池結(jié)構(gòu)的施工
2.1 水池底板施工要點(diǎn)
(1)混凝土墊層(基礎(chǔ)) 澆筑前,應(yīng)檢查地基土質(zhì)是否與設(shè)計資料相符合,如有不同,則應(yīng)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(jù)設(shè)計尺寸進(jìn)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(yīng)詳細(xì)檢查鋼筋直徑、間距,、位置,、搭接長度、上下層鋼筋的間距,、保護(hù)層及預(yù)埋件的位置和數(shù)量,均應(yīng)符合設(shè)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?xí)r發(fā)生變位。(4) 柱基模板是懸空架設(shè),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(yīng)一次連續(xù)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(nèi)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(xiàn)澆混凝土?xí)r,底板與池壁連接處的施工縫可留在基礎(chǔ)上口20 cm 處,如設(shè)計要求有止水鋼板,在澆搗混凝土前,應(yīng)將止水鋼板安放固定,。(7) 混凝土澆筑完畢后,其強(qiáng)度尚未達(dá)到1. 2 MPa 時,禁止振動,不得在底板上搭設(shè)腳手架,安放模板或搬運(yùn)工具,并注意對混凝土的養(yǎng)護(hù),。(8) 遇特殊情況需留施工縫時,應(yīng)做成垂直的結(jié)合面,并注意結(jié)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(jié)澆筑和連續(xù)澆筑,。池壁分節(jié)澆筑的順序:基礎(chǔ)底板→池壁→環(huán)梁→頂蓋,。池壁連續(xù)澆筑的順序:基礎(chǔ)底板→池壁→環(huán)梁及頂蓋。
2.3 防水層施工
水池內(nèi)防水層施工按水塔內(nèi)防水層施工進(jìn)行,。水池外壁一般噴涂瀝青防水層,。用作防水層的瀝青必須符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),施工前應(yīng)檢查是否合格。施工前應(yīng)將池外壁洗刷干凈,先涂冷底子油,然后涂熱瀝青兩道,。
參考文獻(xiàn)
［1］王增長. 建筑給排水工程［M］. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.
［2］張靖靜. 水池結(jié)構(gòu)設(shè)計概要分析［J］. 山西建筑,2005,，31 (22) :67268.
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