對水廠(chǎng)建設中關(guān)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(shù)要求, 如防腐抗滲等。設計時(shí),先要進(jìn)行各種不同的荷載組合, 其次要進(jìn)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(shù)與經(jīng)濟合理性。筆者針對水池結構的特點(diǎn),從設計與施工兩方面,就水池結構的關(guān)鍵技術(shù)措施及方法進(jìn)行了介紹,探討保證水池結構設計技術(shù)的經(jīng)濟合理及施工的安全有效進(jìn)行的方法。?

關(guān)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(lèi)別、形式的水池均應進(jìn)行強度驗算。根據荷載條件、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,決定是否驗算結構的穩定性。鋼筋混凝土水池應進(jìn)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(tài)時(shí),應進(jìn)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(tài)時(shí),應進(jìn)行裂縫寬度的驗算。預應力混凝土水池還應進(jìn)行抗裂度驗算。?
　　1. 2 荷載及荷載組合?
　�。�1）各種荷載。?
　　水壓。這里指池內水壓,是水池的主要荷載之一�，F在習慣上將水池按滿(mǎn)水來(lái)計算水壓。這是因為:一方面很可能存在誤操作而造成滿(mǎn)池;另一方面今后工藝上有可能挖潛而超過(guò)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(dòng)壓力。但土的側壓力變化因素很多,如回填土的密實(shí)度、粘結力、內摩擦角等。實(shí)踐證明,用朗肯理論計算主動(dòng)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(shí)應予以重視。為了抵消地下水對底板的影響,在用無(wú)梁板作為底板時(shí),其最經(jīng)濟有效的辦法是以池底浮土來(lái)平衡,而采用增加結構自重的方法是不經(jīng)濟的。當地下水位低于池底而不考慮地下水壓時(shí),需采取措施排除地表滯水。?
　　溫、濕度荷載。由于環(huán)境的影響,造成結構物產(chǎn)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(shí),就會(huì )產(chǎn)生應力。通常將溫度差及濕度差稱(chēng)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。?
　�、谒畨� 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(shí),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(shí),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(shí)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(yíng)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(lèi):a. 無(wú)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(guān)鍵性問(wèn)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(mǎn)池計算,水的容重差別極小。土壓強度一般用朗肯主動(dòng)土壓力理論,是略偏大的。從而說(shuō)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(mǎn)足結構設計要求。?
　�、鄣装鍙姸仍O計的附加系數。池底實(shí)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(mǎn)足結構設計要求。?
　�。�2）關(guān)于裂縫問(wèn)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(shí)踐中發(fā)現,所有的外挑現澆走道板都產(chǎn)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(chǎn)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(wú)頂蓋的水池往往在池壁頂部先開(kāi)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(huán)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(chēng)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(wú)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(jīng)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(shí),其最大配筋率在0. 8 %左右尚屬經(jīng)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(jīng)濟范圍。?
　　
　　2 水池結構的施工?
　　
　　2.1 水池底板施工要點(diǎn)?
　　(1)混凝土墊層(基礎) 澆筑前,應檢查地基土質(zhì)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(shí)的溫度而定)，在墊層面測定底板中心,然后根據設計尺寸進(jìn)行放線(xiàn),定出柱基及底板的邊線(xiàn),畫(huà)出鋼筋分布線(xiàn),依線(xiàn)鋪放綁扎鋼筋,接著(zhù)安裝柱基和底板外模板。(3) 鋼筋綁扎時(shí),應詳細檢查鋼筋直徑、間距、位置、搭接長(cháng)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(shí)發(fā)生變位。(4) 柱基模板是懸空架設,下面用臨時(shí)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(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。平板厚度在20 cm 以?xún)瓤捎闷桨逭駝?dòng)器,厚度較厚時(shí),則采用插入式振動(dòng)器。(6) 池壁為現澆混凝土時(shí),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(shí),禁止振動(dòng),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(shí),應做成垂直的結合面,并注意結合面附近混凝土的密實(shí)。?
　　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(huán)梁→頂蓋。池壁連續澆筑的順序:基礎底板→池壁→環(huán)梁及頂蓋。?
　

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