第四章貯液池2

第四章貯液池本次課內(nèi)容：4.3矩形貯液池的內(nèi)力計(jì)算4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造4.5計(jì)算例題目的要求：1、掌握矩形貯液池的內(nèi)力計(jì)算方法2、熟悉貯液池的設(shè)計(jì)內(nèi)容與構(gòu)造回顧：1、貯液池的荷載（自重、活荷載、雪荷載、土壓力、水壓力）2、荷載組合（地下式水池、地上式水池）3、圓形水池的內(nèi)力計(jì)算（池壁、池頂、池底）4、抗浮驗(yàn)算（補(bǔ)充）4.3矩形貯液池半地上式水池水池池壁一、分類按相對位置分：地下式、地上式、半地上式4.3矩形貯液池一、分類4.3矩形貯液池地上式調(diào)節(jié)水池一、分類4.3矩形貯液池地下式水池一、分類按結(jié)構(gòu)的尺寸分：淺池、深池、雙向板池4.3矩形貯液池一、分類1、壁板邊界條件：四邊支承L/H<0.5，按深池計(jì)算；H>2L部分按水平單向板計(jì)算，板端H=2L部分按雙向板計(jì)算，H=2L處視為自由端。0.5≤L/H≤2，按雙向板水池計(jì)算；內(nèi)力按雙向計(jì)算，L/H>2，按淺池計(jì)算；按豎向單向計(jì)算，水平向角隅處考慮角隅引起的水平負(fù)彎矩。4.3矩形貯液池一、分類1、壁板邊界條件：三邊支承、頂端自由L/H<0.5，按深池計(jì)算；H>2L部分按水平單向板計(jì)算，底部H=2L部分按雙向板計(jì)算，H=2L處視為自由端。0.5≤L/H≤3，按雙向板水池計(jì)算；內(nèi)力按雙向計(jì)算，L/H>3，按淺池計(jì)算；按豎向單向計(jì)算，水平向角隅處考慮角隅引起的水平負(fù)彎矩。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算1、淺池：按豎向單向計(jì)算開敞式式（L/H>3）：1）水池頂端無約束時(shí)應(yīng)為自由端；水池與底板、條形基礎(chǔ)或斗槽連接時(shí)均可視池壁為固端支承。2）池壁頂端以走道板、工作平臺、連系梁等作為支承結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)支承結(jié)構(gòu)的橫向剛度確定池壁頂端的支承條件為鉸支或彈性支承。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算1、淺池：[開敞式式（L/H>3）]：走道板或工作平臺作為支承結(jié)構(gòu)的條件：1）走道板或工作平臺厚度不宜小于20cm2）走道板或工作平臺作為池壁的彈性支承和不動(dòng)鉸。

4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算1、淺池：[開敞式式（L/H>3）]：彈性支承反力系數(shù)，即彈性支承反力與不動(dòng)鉸支承反力的比值；池壁計(jì)算寬度，取1作為計(jì)算單元

走道板或工作平臺的橫截面慣性矩與池壁截面慣性矩的比值4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算1、淺池：[開敞式式（L/H>3）]：

只有符合下式要求時(shí)，走道板或工作平臺可視為池壁的不動(dòng)鉸支承4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算1、淺池有頂蓋時(shí)（L/H>2）：根據(jù)連接構(gòu)造確定頂端邊界條件1）當(dāng)頂板為預(yù)制裝配板擱置在池壁頂端而無其他連接措施時(shí)，頂板應(yīng)視為簡支于池壁，池壁頂端應(yīng)視為自由端；當(dāng)預(yù)制頂板與池壁頂端有抗剪鋼筋連接時(shí)，該節(jié)點(diǎn)應(yīng)視為鉸支承；當(dāng)頂板與池壁為整體澆筑并配置連接鋼筋時(shí)，該節(jié)點(diǎn)應(yīng)視為彈性固定；當(dāng)僅配置抗剪鋼筋時(shí)，該節(jié)點(diǎn)應(yīng)視為鉸支承。2）池壁與底板、條形基礎(chǔ)或斗槽連接，可視壁池為固端支承；對位于軟地基上的水池，應(yīng)考慮地基變形的影響，宜接彈性固定計(jì)算。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算1、淺池4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算4.3矩形貯液池1、淺池二、池壁計(jì)算角隅彎矩：在貯液池的四角，側(cè)向力沿雙向傳遞，且沿水平傳遞的比例較大。這些水平傳遞的側(cè)壓力在池壁兩端產(chǎn)生較大的水平彎矩。這個(gè)水平彎矩稱作池壁的角隅彎矩。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算角隅彎矩分布4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算2、深池?zé)o蓋深池：深池上部（H-Hd）范圍內(nèi)主要為水平彎矩。水平彎矩按水平框架計(jì)算。下部Hd范圍內(nèi)內(nèi)力按雙向板計(jì)算。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算2、深池上部水平框架計(jì)算：單格水池的水平彎矩節(jié)點(diǎn)彎矩跨中彎矩4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算2、深池上部水平框架計(jì)算：單格水池池壁的水平軸向力近似計(jì)算多格深池池壁的彎矩可用彎矩分配法計(jì)算。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算3、雙向板式貯液池計(jì)算方法：1、彎矩分配法各壁可視為三邊固定、頂部鉸支或三邊固定、頂部自由的雙向板。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算3、雙向板式貯液池計(jì)算方法一般采用近似的彎矩分配法支承條件：各壁可視為三邊固定、頂部鉸支或三邊固定、頂部自由的雙向板。3.1水平彎矩計(jì)算：1）查表計(jì)算各固定邊的固端彎矩2）計(jì)算相鄰交線上的不平衡彎矩，按相鄰池壁的線剛度分配不平衡彎矩。3）池壁端部最后水平彎矩等于固端彎矩與分配彎矩的代數(shù)和。4）根據(jù)池壁端部彎矩求出池壁水平跨中彎矩。4.3矩形貯液池二、池壁計(jì)算3、雙向板式貯液池3.2豎向彎矩計(jì)算：1）池壁與池底為彈性固定：池壁底部在側(cè)向力作用下產(chǎn)生的固端彎矩和地基凈反力在底板邊沿產(chǎn)生的固端彎矩形成的不平衡彎矩，按線剛度分配不平衡彎矩，再取代數(shù)和。2）池壁與池底為固定：按雙向板計(jì)算表格算得的池壁底邊彎矩即為最后彎矩4.3矩形貯液池三、頂蓋與底板計(jì)算

1、頂蓋：按樓蓋設(shè)計(jì)方法計(jì)算2、池底：分單向板和雙向板

單向板：荷載為作用在底板上的荷載為地基反力，同時(shí)考慮池壁下端的彎矩作為力偶荷載作用于兩端。底板的軸力等于池壁下端的剪力。

雙向板：分別按單跨板和多跨板查表計(jì)算。其他同單向板。4.3矩形貯液池補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算1、地面貯水池出現(xiàn)裂縫的主要原因：液壓和溫、濕度變化的共同作用。2、幾個(gè)概念：1）壁面溫差：池內(nèi)液體溫度與池外空氣的溫度不同引起內(nèi)外壁面的溫差。2）季節(jié)平均溫差即中面溫差：施工期間混凝土閉合時(shí)的溫度與貯液池使用時(shí)池壁平均月最高或最低溫度之差。中面溫差，使池壁在邊界有約束的條件下主要產(chǎn)生環(huán)向力和豎向彎矩。補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算3）濕差應(yīng)力：由于混凝土的濕脹干縮的物理性能，當(dāng)池壁混凝土因含水量變化而產(chǎn)生的變形受到約束時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力。4）壁面濕差：指水池開始裝水或放空一段時(shí)間后再裝水時(shí)，池壁內(nèi)、外側(cè)混凝土的濕度差5）中面濕差：指在水池尚未裝水或放空一段時(shí)間后，相對于池內(nèi)有水時(shí)池壁混凝土中面平均濕度的降低值。按規(guī)范設(shè)置了變形縫的水池不需考慮中面溫、濕差產(chǎn)生的內(nèi)力。一般將壁面濕差化為濕度當(dāng)量溫差來計(jì)算。近似取100C。補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算3、池壁壁面溫差補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算4、池壁壁面溫差作用下的內(nèi)力計(jì)算4.1圓形水池池壁兩端固定：上面公式基于結(jié)構(gòu)為均質(zhì)彈性連續(xù)體，對混凝土考慮徐變和裂縫使剛度下降，應(yīng)折減。系數(shù)為0.65補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算4.2圓形水池池壁其它支承條件下的計(jì)算

池壁內(nèi)力可用兩端固定的池壁在壁面溫差作用下的內(nèi)力疊加上在非固定約束端或自由端作用有與固定端彎矩方向相反的邊緣彎矩時(shí)的內(nèi)力。補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算4.3矩形水池池壁內(nèi)力（單向受力條件下）1）兩端固定2）壁板一端固定，另一端鉸支承補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算4.3矩形水池池壁內(nèi)力（雙向受力條件下）1、壁板四邊鉸支承和壁板三邊固定、頂端鉸支承或頂端自由式中可查表得到。補(bǔ)充：溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算4.3矩形水池池壁內(nèi)力（雙向受力條件下）2、壁板四邊固定支承1、圓形貯液池設(shè)計(jì)步驟（1）初定尺寸：定高度、直徑、壁厚壁厚主要由抗裂要求定。壁厚不宜小于180mm，頂、底板厚不小于100mm，且支座截面滿足

（2）確定計(jì)算簡圖

4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池計(jì)算高度H的確定4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池底端為固定的條件：4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池設(shè)計(jì)步驟3、池壁的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）計(jì)算所需的環(huán)向鋼筋和豎向鋼筋；（2）以不出現(xiàn)裂縫驗(yàn)算池壁厚度；（3）驗(yàn)算豎向彎矩作用下的裂縫寬度；（4）按斜截面受剪承載力要求驗(yàn)算池壁厚度豎向彎矩作用下，允許開裂。清水池、給水池不應(yīng)超過0.25mm，污水池不應(yīng)超過0.2mm。4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池4、構(gòu)造要求（1）水池受力構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25；墊層混凝土不應(yīng)低于C10。預(yù)應(yīng)力水他的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。當(dāng)采用碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C40。（2）水池混凝土的密實(shí)性應(yīng)滿足抗?jié)B要求，不作其他抗?jié)B處理?；炷恋目?jié)B等級要求，當(dāng)最大作用水頭與混凝土厚度的比值小于10時(shí)，應(yīng)采用S4；當(dāng)比值為10～30時(shí)應(yīng)采用S6；當(dāng)比值大于30時(shí)，應(yīng)采用S8；混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池4、構(gòu)造要求（3）當(dāng)水池外露時(shí)，對最冷月平均氣溫在-3～-10℃的地區(qū)，混凝土抗凍等級應(yīng)采用F150；對最冷月平均氣溫低于-10℃的地區(qū)，混凝土抗凍等級應(yīng)采用F200。（4）壁厚最小厚度一般≥180mm；（5）鋼筋：環(huán)向直徑應(yīng)≮6mm，豎向≮8mm，間距≮70mm；壁厚150mm以內(nèi)時(shí)≯200mm；（6）保護(hù)層：按規(guī)范（7）連接構(gòu)造4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造1、圓形貯液池4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造連接構(gòu)造2、矩形貯液池設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）一般構(gòu)造同圓形貯液池（2）配筋方式：重點(diǎn)是拐角處4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造2、矩形貯液池4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造（2）配筋方式：2、矩形貯液池設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（3）伸縮縫的設(shè)置伸縮縫的寬度不宜小于20mm；沉降縫的寬度不應(yīng)小于30mm。4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造伸縮縫構(gòu)造4.4貯液池的設(shè)計(jì)與構(gòu)造2、矩形貯液池4.5、計(jì)算例題例題4.1解題要點(diǎn)：1、計(jì)算簡圖2、荷載計(jì)算：2.1、水壓力、2.2、溫度和濕度變化對池壁的計(jì)算。（補(bǔ)充）3、內(nèi)力計(jì)算：3.1、水壓三角形水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。3.2、面壁溫差產(chǎn)生的內(nèi)力3.3、內(nèi)力組合3.3.1、設(shè)計(jì)豎向彎矩、設(shè)計(jì)池壁下端剪力3.3.2、設(shè)計(jì)環(huán)向彎矩、設(shè)計(jì)環(huán)向力4、環(huán)板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)5、池壁的截面計(jì)算5.1