电厂水池结构
设计
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要点浅析
电厂水池结构设计要点浅析 No.10.20l1
北京电力高等专科学校
BeijingElectricPowerCollege工程研究岫
电厂水池结构设计要点浅析
魏爱芳
(山东省环能设计咨询院有限公司,山东济南250100) 摘要:水池是电厂的一个重要附属物,其结构设计有其特定的技术要求,如防腐抗渗等.水池结构设计时,首先应进行各种类型的荷栽计
算及组合分析,其次要进行强度计算,抗裂度和裂缝宽度验算等,最后再开展设计工作.本文主要对水池荷载进行计算组合分析,并结合多年来 的设计经验提出了水池结构设计的设计要点.
关键词:水池结构;结构设计;荷栽分析
中图分类号:TM6文献标识码:A
一
,水池荷载分析
对水池进行结构设计时,首先应对水池所受荷载予以识别并计算. 水池所受压力主要包括水压力,土压力,地下水压力以及温,湿度荷载. 水压力指池内水压.是水池所承担的主要荷载之一,一般按水池满 水来计算水压.土压力是针对池外有填土的水池,填土对池壁产生的侧 压力,通常用朗肯理论计算.地下水压力是指地下水对水池底板的托 浮力,是威胁水池底板安全的一种主要荷载.设计时应予以重视.由于 环境的影响,造成结构物产生温度或湿度的变化,从而引起结构物体积 变化.当这种体积变化受到约束时.就会产生应力,通常将温度差及湿度 差称之为温,湿度荷载.
在水池荷载计算过程中.应根据不同的情况,选择不同的荷载组合: (一)水压+自重.这是水池结构设计的基本组合.
(二)水压+自重+冬季温差.综合温差,湿差和水压的共同作用,当 壁面冬季温差的绝对值大于夏季壁面湿差(化为等效温差)的绝对值时, 这种情况是最不利的组合.计算过程中应按这种最不利组合进行考虑. ()水压+自重+湿差.综合温差,湿差和水压的共同作用,夏
季壁面湿差(化为等效温差)的绝对值大于冬季壁面温差的绝对值时, 这种情况是最不利的组合.计算过程中应按这种最不利组合进行考虑. (四)土压+自重.这是指池外有覆土的水池,当有地下水时还应包 括地下水压,当水池建成后运营前以及水池放空期间均属这种荷载组合. 根据上述几种情况,水池结构设计的荷载组合可归纳为如下两类: (1)无覆土的水池,池壁的荷载应取上述四种组合的最不利情况求得内 力;(2)有覆土的水池,可不考虑(2)和(3)两种组合.
水池荷载的计算步骤:1,根据水池的有盖,无盖情况确定水池的计算 简图:2,确定水池在侧向荷载作用下单,双向受力的区分条件;3,根据实际 情况计算水池内力;4,各种结构类别,形式的水池均应进行强度计算. 二,水池结构的设计
各种结构类别,形式的水池均应进行强度验算.根据荷载分析,工 程地质条件和水文地质条件,决定是否验算结构的稳定性.钢筋混凝土 水池还应进行抗裂度或裂缝宽度的验算.在荷载作用下,构件截面为轴 心受拉或小偏心受拉的受力状态时,应进行抗裂度验算.在使用阶段荷 载作用下.构件截面为受弯,大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时.应 进行裂缝宽度的验算.预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算. 水池截面设计过程中应关注以下关键性问
题
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:
(一)强度设计的附加安全系数
1,水池顶盖强度设计的附加安全系数.顶盖所承受的荷载是自重, 覆土重,活载等,其中自重和覆土重所占比例最大.南于土的容重随密 度和含水量而变,其变异性较大,因此,附加安全系数一般取1.0. 2,池壁强度设计的附加安全系数.池壁主要承受土压和水压.水深 一
般按满池计算,水的容重差别极小.土压强度一般用朗肯主动土乐力
理论计算,是略偏大的.这也
说明
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池壁荷载的取值一般是高限,且变异 性很小.因此,附加安全系数一般取0.9,即能满足结构设计要求. 3,底板强度设计的附加系数.池底实际上是与地基共同工作的.一 般情况下计算水压及均布荷载均偏大.底板强度设计的附加安全系数 一
般取0.9,即能满足结构设计要求.
(二)设计应尽量采用标准设计.水池池底及边墙可采用浆砌石, 素混凝土或钢筋混凝土.池底采用浆砌石时,应座浆砌筑.水池砂浆标
号不低于MIO,厚度不小于25cm.采用混凝土时,标号不宜低于C15.厚度不小于10era.土基应进行翻夯处理,深度不小于40era.池墙尺寸应 按标准设计或按规范要求计算确定.
(1一)水池池壁的构造配筋,宜按矩形和圆形水池加以区分.对于 地面式矩形水池池壁,因对湿差和温差的影响甚为敏感,为避免产生贯 文章编号:1009一O118(2011)10—0099一Ol
穿裂缝,池壁水平向的最小构造配筋率每侧不小于0.15%为宜.对于无 顶盖的水池往往在池壁顶部先开裂.宜在顶部每侧放置不小于2根16 的水平向钢筋.对于圆形水池池壁的环向最小构造配筋率,其外侧的最 小构造配筋率不宜小于0.35%.内侧不宜小于0.15%,对于外池有覆土 的水池池壁,其内外侧宜对称配置,但全截面总配筋率不宜小于0.3%. 水池底板最小构造配筋率,对于无顶盖的敞口水池.其底板上层钢筋的 最小构造配筋率不宜小于0.15%,其下层配筋率及有顶盖的水池底板 配筋率不小于0.1%.
(四)经济配筋率.对于矩形水池,当上端自由,下端固定的竖向截 面池壁时,其最大配筋率在0.8%左右属经济配筋.其他矩形水池的池 壁,某一界面的最大配筋率可达到1.O%左右亦属经济范嗣. 三,设计中应注意的问题
(一)为抵消地下水对水池底板的影响,在用无梁板作为底板时,最 经济有效的办法是以池底浮土来平衡,而采用增加结构自重的
方法
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是不 经济的.当地下水位低于池底而不考虑地下水压时,需采取
措施
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排除地
表滞水.
(二)应按地质条件推求容许地基承载力.如地基的实际承载力达 不到设计要求或地基会产生不均匀沉陷.则必须先采取有效的地基处理 措施才可修建蓄水池.蓄水池底板的基础要求有足够的承载力,平整密 实,否则须采用碎石(或粗砂)铺平并夯实.
(三)关于裂缝问题.根据对已建成水池所作的调查.水池裂缝一 般为竖向裂缝.这些裂缝有两种:一是贯穿性裂缝,由混凝土收缩引起 的;二是出现于池壁外侧的表面裂缝,其逐步扩伸至全截面.因此现浇 走道板每隔3m一4m设伸缩缝一道.
(四)水池的基础是非常重要的,尤其是湿陷性黄土地区,如有轻微 渗漏,危及工程安全.因而在湿陷性黄土上修建的蓄水池应优先考虑采 用整体式钢筋混凝土或素混凝土蓄水池.地基土为弱湿陷性黄土时,池 底应进行换填处理.换填深度不小于50cm:如基土为中,强湿陷性黄土 时,应加大换填深度,采取浸水预沉等措施处理.
(五)水池内宜设置爬梯,池底应设排污管,封闭式水池应设清淤检 修孔,开敞式水池应设护栏,护栏应有足够强度,高度不低于1.1m. (六)相邻池壁的设计.水池的四角处,侧压力是沿双向传递,且沿 水平传递的比例较大,这些水平传递的侧压力在池壁两端产生较大的水 平弯矩即角隅弯矩.角隅处的剪力使垂直于本池壁方向的相邻池壁产生 拉力(或压力),故相邻池壁计算时应考虑此力的影响.池底计算时,作 用于板上的荷载为池盖,池壁,上部设备及或荷载等作用下的地基反力, 但应考虑池壁下端的弯矩作为力偶荷载作用于两端.底板所受轴力等于 其两端池壁下端的剪力.
四,结束语
水池结构设计过程中,首先应进行合理的荷载计算和组合确定,再 计算确定水池的板厚及配筋,同时还应该满足对水池池壁,底板,顶板厚 度,伸缩缝设置,钢筋配置等构造要求.我们设计人员在设计过程中应 不断摸索总结设计经验.在充分掌握应用各项规范的基础上,探索出一 套经验数值,共同提高工程设计水平.
参考文献:
[1]给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS138:2002).北 京:中国建筑工业出版社.2003.
[2]张韬编.钢筋混凝土与水工程结构[M].上海:同济大学出版社, 20o8.
[3]王增长.建筑给排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1998. [4]张靖静.水池结构设计概要分析[J].山西建筑,2005,31(22):67—68. 作者简介:魏爱芳(1979一),女,山东济南人,本科,助理工程师,研究方向:电厂结构设计及技术管理.