地下水池范文10篇
时间:2023-04-07 08:18:26
地下水池范文篇1
自20世纪末,全球各地区均记载了强震对地下结构所造成的破坏,随后关于地下结构的抗震技术研究进入了一个快速发展期。我国许多相关行业都曾推出关于结构抗震的行业规范。然而,最开始的抗震设计规范理论并不成熟,抗震设计方面的规定只是单纯地套用地上结构所受地震时的加速度反应公式,或者仅仅对围岩水土压力进行一定程度的放大,计算结构较实际情况有很大误差。针对各相关行业中抗震设计理论方法,大概可以总结为拟静力法、反应位移法、反应加速度法、时程分析法等几种。例如,在给排水工程设计领域,《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032—2003)[1]针对地下水池结构,提出应对结构施加动土压力、动水压力、自重惯性力作用,然而该计算方法是从振型分解反应谱演变而来,计算时仅考虑对静水土压力考虑一定程度的增大,并未详细解释该计算理论。自20世纪90年代以来,日本经历了数次强震影响,地下结构破坏严重,大型轨道交通车站、城市给排水网络均有不同程度的破坏,这迫使日本地下结构抗震方面的研究有了较大理论突破。2009年的日本下水道抗震工法指南中罗列了一系列抗震设计方法[11],并分别给出了适用范围,这些计算方法考虑了土与围岩在地震时的相互反应,甚至一定程度上考虑了地震时水的剧烈晃动效应影响。1.1拟静力法。考虑结构在地震作用下受到自重惯性力、动水压力、动土压力,并采用相应的计算理论分别求出各部分受力,进而得出地震荷载组合值(见图1)。1.2反应位移法。考虑在地震时地下结构的变形受周围地层变形的控制,地层变形的一部分传递给结构,使结构产生应变、应力和内力,如图2所示。在此基础上,再分析有内水工况下水池的动力响应,而内水的地震动力响应较为复杂,而比较简单的处理方式仍然是采用静力模拟的方式来分析水压力,即考虑动水荷载与地震荷载的最不利组合。1.3反应加速度法。当采用有限元方法分析结构受力时,可针对土层与结构在发生最大位移时,通过对模型施加反应加速度,再分析结构的动力响应。该方法可参见《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909—2014)(见图3)。1.4时程分析法。当结构、土层复杂,抗震要求较高时,可采用时程分析法具体分析,即通过有限元模型建模,并输入地震波,分析模型在输入的地震波工况下的动力响应。2018年颁布的《地下结构抗震设计标准》(GB/T51336—2018)[9]在一系列抗震设计规范基础上做了较全面的补充和完善,几乎囊括了地下污水处理厂可能会涉及的各种结构类型。然而地下水池与传统的不带水结构形式仍有很大差异。
2地下结构抗震设计方面存在的问题
2.1地下污水处理厂池壁抗震受力计算。在分析水池池壁的抗震承载力时,地震作用力的取值存在一定争议。从工程设计的角度来说,水池结构应该遵循《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032—2003)[1],然而水池通常隶属于市政工程,而同属于市政工程的轨道交通结构则遵循的是《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909—2014)[8]。这两本规范所规定的抗震设计理论和方法截然不同,目前各行业的抗震设计理论各有其特点和适用性,见表1。2.2水池中水的地震作用分析。水池结构与其他地下结构最大的不同点就是内部水的作用。地震工况下,水一方面受到地震力的作用,产生惯性力、晃动力等效应;另一方面,水的晃动进一步对水池中其他构筑物产生二次作用叠加,形成复杂的受力体系。在核动力工程中,白文婷等人分析了流固耦合对矩形水池的地震反应谱的影响,认为单向水池池壁在长边跨中处流固耦合效应明显,而在其他部位反应谱放大不明显[10]。然而在复杂水处理构筑物中,考虑到结构需要首先满足工艺要求,难以完全避免不规则或局部薄弱点的出现,此时应尽可能合理布置池壁和框架,避免较大流固耦合效应的不利作用。2.3地下污水厂的抗震构造措施研究。由于水池属于一种工业构筑物,设计时需要优先考虑使用功能,而不是结构最大的规则性和合理性,因此合理设置抗震措施、规避严重影响其抗震性能的布置形式,成为工程设计人员需要研究的方向。然而由于水池结构在强度方面通常具有一定的安全余量,其抗震性能和良好的抗震构造措施布置尚未得到足够重视,设计中仍然存在很大的随意性,这给水池的抗震性能带来了一定的安全隐患。2.4地下结构设缝形式对抗震设计的影响。大型的水处理构筑物长度方面远超《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)规定的可不设缝的间距,因此大型水池尤其是大型地下污水处理厂、调蓄池等构筑物很难避免结构变形缝的设置。然而与地上结构设置的抗震缝不同,地下结构无法设置留有一定间距的抗震缝,而必须以“引发缝”“完全缝”的形式布置,且中间需要埋设中埋式或外贴式止水带,从而满足防水要求。然而如此紧贴在一起的结构设缝形式尽管可以满足温度作用下的变形效应,却在抗震工况下形成一个复杂的受力点,若将缝两侧结构看成独立部分,则在地震作用下,理论上两侧结构在变形缝处可能发生碰撞破坏。
3地下水池抗震特点与设计要点
地下水池通常存在于大型地下污水厂、城市雨污水泵站、调蓄池等工程中。根据整个地下水池埋设深度,还可以分为半地下结构、全地下结构;若根据水池顶部是否加盖,可以分为有盖水池和无盖水池。一般情况下,依据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138:2002),池壁需要在静水压力、静外水土压力下达到正常使用极限状态工况下的裂缝控制要求,因此池壁结构比同规模的建筑结构中的剪力墙有更大的抗侧刚度,且整个构筑物通常为一种扁平式结构,整体性也比较好,所以通常情况下,水池具有良好的抗震性能。然而作为一种地下结构,水池外池壁受到土层位移影响,借鉴反应位移法的概念,水池在其高度范围内存在差异土层约束位移影响,进而使外部结构受到外力产生弯矩,而这种差异变形影响有必要进行分析和研究的。对于以池壁为主的水池结构,整个结构的抗震性能受到很多方面的影响,影响较大的是结构的整体性。3.1水池整体刚度强弱。对于地下水池,水池顶部一般设钢筋混凝土现浇盖板。有现浇钢筋混凝土盖板的水池,整体水平刚度较大,整体分析时,无论水池是否完全埋置于土层中,其上下表面的侧向力差异均较小,或者说其侧向反应位移差较小。通过有限元分析发现,一个10m左右水平跨度的水池结构,其上下表面处产生的反应位移差仅为毫米级,因此形状规则的有盖水池受地震作用很小,几乎可以忽略不计(见图4)。3.2是否穿越复杂土层。按照传统的反应位移法,其适用于均质土层或土层性质相近的多层土层,而对于土层起伏较大、土性变化较大的地层,其土层在地震作用下的反应位移差异也较大,若地下结构设置于此类环境的围岩中,则受到的地震反应位移约束差异也很大,结构受力将变得比较复杂。为了减小复杂土层对结构地震作用下的受力影响,在基坑开挖时,将地下结构两侧围岩进行一定范围的超挖,并用土回填,形成类似于一种软垫层的包裹体,在一定程度上降低地震力的影响。3.3结构强弱构件设置要点。水池结构中存在大量厚薄不均的池壁、隔墙、梁板、柱子等构件,刚度差异较大,其中池壁结构类似于民建结构中的剪力墙,具有很高的抗侧刚度;而梁、板、柱等构件所组成的结构类似于框架结构,抗侧刚度较弱,在地震工况下,地震力的传递和分配是一个复杂的力学体系。结构设计时应尽可能考虑由抗侧刚度较大的墙体来承受地震力,避免较大的侧向力作用在薄弱构件上(见图5)。例如,水池结构中常出现的外挑渠道即属于一种“上刚下柔”的结构,笔者认为应尽可能避免,或采取必要的构造加强措施。又如,某水池中央设置一根穿层柱,即使水在地震作用下可以耗能减震,但流体作用力对于抗侧力构件是一种破坏效应,如图6所示。
4结语
通常情况下,由于水池结构对变形和裂缝的严格控制要求,当所设计的水池满足了变形和裂缝要求时,其在短暂工况下的承载能力已经有一定的富余量。而地震工况属于一种偶然荷载组合,如果按照《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032—2003)中所提的方法进行抗震承载力校核,大多数情况都可以满足强度要求,因此抗震分析未能得到工程设计人员的足够重视。然而由于水池结构的多样性和复杂性,若仔细分析各类特殊结构的水池抗震性能,则会发现结构中存在各种各样的不规则形和抗震薄弱点,在地震作用下,这些薄弱点极有可能发生破坏。
本文分析了多种边界条件下的地下水池抗震设计特点、存在的问题,以及在抗震计算方面的方法选取、结构构造形式的注意点等内容。然而水池结构形式多样,抗震设计工作也经常要针对特殊情况特殊对待;同时由于地下结构抗震方面的理论仍有待实践验证,且水的地震响应分析仍有很多疑点,水与结构在地震作用下的相互作用也比较复杂,仍需进一步研究和分析。
参考文献:
[1]GB50032—2003,室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范[S].
[2]CECS138:2002,给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[S].
[3]GB50111—2006,铁路工程抗震设计规范[S].
[4]JTGB02—2013,公路工程抗震规范[S].
[5]DG/TJ08-2064—2009,地下铁道建筑结构抗震设计规范[S].
[6]GB50011—2010,建筑抗震设计规范[S].
[7]GB50267—1997,核电厂抗震设计规范[S].
[8]GB50909—2014,城市轨道交通结构抗震设计规范[S].
[9]GB/T51336—2018,地下结构抗震设计标准[S].
[10]白文婷,冯国忠,贾磊,等.液-固耦合对矩形水池池壁反应谱的影响[J].核动力工程,2018,39(5):122-125.
地下水池范文篇2
首先讨论一下生活水池。笔者本人曾经在多次设计中不计算水池的进水量随意选定水池进水管径为DN100或DN150甚至DN200,当然如此管径足以满足水池补水水量要求和建筑用水水量要求,但选择大管径进水管无疑为地下泵房水渍的发生埋下隐患。众所周知,为防止水池进水阀(包括进水浮球阀、液压进水阀等)发生故障所设置的水池溢流管如果接至室外的话,即使有水封井加装防逆水封阀,由于溢流管很少使用,水封井内水封蒸发无水,实际起不到应有的作用。同时水封井与地面相连,井内存水也很可能存在污染,对水池水质存在严重影响。为防止水池水质污染,水池溢流管一般设在泵房内,同时设置潜水泵排水池溢流水。按规范要求潜水泵集水池的有效容积不得小于最大一台潜水泵5min的流量。以排干溢流水为目的潜水泵的流量理应与水池溢流水量相同。但是溢流管的溢流量是很难确定的,溢流量是随溢流水位升高而增加的。为确定水泵流量只有以水池进水量为依据。下表为不同管径和压力下浮球阀进水量,供参考。
依据表1可以估算潜水泵的流量。试取DN100的进水管即使在室外压力仅为0.15Mpa的条件下其5min的流量就为
Q1=24.2×60×5=5.94m3;
在室外压力为0.3Mpa的条件下其5min流量达到
Q2=34.2×60×5=10.26m3;
管径越大当然5min流量也越大,当取DN150时,0.3Mpa时的5min流量达到了
Q3=81.7×60×5=26.51。
在狭小的地下水泵房要做满足如此有效容积的集水井基本不可能做到,如果压缩集水坑容积势必相应减小潜水泵流量,那么一旦水池进水阀门发生故障,发现不及时的话势必造成地下水泵房被淹的事故。
那么生活水池进水管径是否可以不取那么大呢。以一个规模为1000户的城市住宅小区为例:按每户3.5人,最高日用水量280L/h计算。其最高日生活用水量Q1约为980m3;最高时水量Q2约为102m3;平均时用水量约为Q3=40.8m3;生活水池储水容积按最高日用水量的20%计算V=196m3;按《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)中3.6.3.2条之“贮水调节池的设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时生活用水量,且不得小于建筑物最高日平均时生活用水量”这一要求来计算,该住宅小区生活水池的补水量要求qminmax,
qmin=40.8/3600=11.3L/S;
qmax=102/3600=28.3L/S。
参照表1中的进水流量,水池进水管管径不得小于DN70,不宜大于DN100。那么选择DN70或DN80的进水管径比较合理。按规范中的水池内蓄水48小时内更新这条要求来复核计算一下:水池进水管流量要求不小于4.08m3/h就可以了。参照表1,在0.1Mpa下DN50的进水管的流量为q=2.8×3600=10.08m3/h,足可以满足要求,所以进水管管径选择DN70或DN80是正确的。结论:在理想市政水压条件下该水池进水管的合理管径为DN70或DN80。
再看消防水池,消防水池补水要求是48小时内蓄满,因为消防水池大于500m3要求分做两个,所以按最大容积5400m3的水池计算其补水量最小不能小于q=540×1000/48×3600=3.13L/S;参照表1的数据看,DN50的进水管足矣。与动辄DN100的进水管相比,用DN50的进水管其泵房内的集水井容积可以大大缩小,进水控制阀损害后造成水渍事故的可能性也大大降低,进水控制阀的价格也便宜很多。
综上所述,在地下水池进水管管径的设计中,并非管径选得越大越能保证供水的安全性,多数情况下我们选用的管径比实际需要的管径要大,给地下工程埋下水渍的隐患,造成不必要的浪费。工程设计中应该根据项目用水量结合给水管道的水力计算来选定经济合理的水池进水管管径。
参考文献:
[1]建筑给水排水设计规范.GB50015-2003.
[2]建筑给水排水设计手册.第二版.
[3]广东土木与建筑.2001年第9期.
地下水池范文篇3
首先讨论一下生活水池。笔者本人曾经在多次设计中不计算水池的进水量随意选定水池进水管径为DN100或DN150甚至DN200,当然如此管径足以满足水池补水水量要求和建筑用水水量要求,但选择大管径进水管无疑为地下泵房水渍的发生埋下隐患。众所周知,为防止水池进水阀(包括进水浮球阀、液压进水阀等)发生故障所设置的水池溢流管如果接至室外的话,即使有水封井加装防逆水封阀,由于溢流管很少使用,水封井内水封蒸发无水,实际起不到应有的作用。同时水封井与地面相连,井内存水也很可能存在污染,对水池水质存在严重影响。为防止水池水质污染,水池溢流管一般设在泵房内,同时设置潜水泵排水池溢流水。按规范要求潜水泵集水池的有效容积不得小于最大一台潜水泵5min的流量。以排干溢流水为目的潜水泵的流量理应与水池溢流水量相同。但是溢流管的溢流量是很难确定的,溢流量是随溢流水位升高而增加的。为确定水泵流量只有以水池进水量为依据。下表为不同管径和压力下浮球阀进水量,供参考。
依据表1可以估算潜水泵的流量。试取DN100的进水管即使在室外压力仅为0.15Mpa的条件下其5min的流量就为
Q1=24.2×60×5=5.94m3;
在室外压力为0.3Mpa的条件下其5min流量达到
Q2=34.2×60×5=10.26m3;
管径越大当然5min流量也越大,当取DN150时,0.3Mpa时的5min流量达到了
Q3=81.7×60×5=26.51。
在狭小的地下水泵房要做满足如此有效容积的集水井基本不可能做到,如果压缩集水坑容积势必相应减小潜水泵流量,那么一旦水池进水阀门发生故障,发现不及时的话势必造成地下水泵房被淹的事故。
那么生活水池进水管径是否可以不取那么大呢。以一个规模为1000户的城市住宅小区为例:按每户3.5人,最高日用水量280L/h计算。其最高日生活用水量Q1约为980m3;最高时水量Q2约为102m3;平均时用水量约为Q3=40.8m3;生活水池储水容积按最高日用水量的20%计算V=196m3;按《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)中3.6.3.2条之“贮水调节池的设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时生活用水量,且不得小于建筑物最高日平均时生活用水量”这一要求来计算,该住宅小区生活水池的补水量要求qminmax,
qmin=40.8/3600=11.3L/S;
qmax=102/3600=28.3L/S。
参照表1中的进水流量,水池进水管管径不得小于DN70,不宜大于DN100。那么选择DN70或DN80的进水管径比较合理。按规范中的水池内蓄水48小时内更新这条要求来复核计算一下:水池进水管流量要求不小于4.08m3/h就可以了。参照表1,在0.1Mpa下DN50的进水管的流量为q=2.8×3600=10.08m3/h,足可以满足要求,所以进水管管径选择DN70或DN80是正确的。结论:在理想市政水压条件下该水池进水管的合理管径为DN70或DN80。
再看消防水池,消防水池补水要求是48小时内蓄满,因为消防水池大于500m3要求分做两个,所以按最大容积5400m3的水池计算其补水量最小不能小于q=540×1000/48×3600=3.13L/S;参照表1的数据看,DN50的进水管足矣。与动辄DN100的进水管相比,用DN50的进水管其泵房内的集水井容积可以大大缩小,进水控制阀损害后造成水渍事故的可能性也大大降低,进水控制阀的价格也便宜很多。
综上所述,在地下水池进水管管径的设计中,并非管径选得越大越能保证供水的安全性,多数情况下我们选用的管径比实际需要的管径要大,给地下工程埋下水渍的隐患,造成不必要的浪费。工程设计中应该根据项目用水量结合给水管道的水力计算来选定经济合理的水池进水管管径。
参考文献:
[1]建筑给水排水设计规范.GB50015-2003.
[2]建筑给水排水设计手册.第二版.
[3]广东土木与建筑.2001年第9期.
地下水池范文篇4
关键词:水工构筑物地下水位伸缩缝后浇带加强带
随着我国经济发展,国家对环境保护的日益重视,各地污水处理工程近年来逐年增多。作为配套的土建结构专业如何优化设计,在满足水工艺要求的前提下,既保证水工构筑物今后的正常生产使用,又降低工程造价,是设计、施工人员面临的共同任务。下面就设计中经常遇到的一些水工构筑物的问题,提出本人的看法。
1设计地下水位的合理确定
水池构筑物的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故也时有发生。地下水位不仅与土建设计有关,与水工艺设计也有关。根据现行国家设计规范,地下水位应根据地方水文资料,考虑可能出现的最高地下水位[1]。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内,一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定,并不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是,有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出,而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行,所提供的地下水位标高将无法被设计取用,或导致结构计算的失误。设计人员应详实了解工程所在地的水文情况,对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风影响,会否出现由于地表水不能及时排除而引起的地下水位提高。水工艺设计人员,应结合对地下水位及地质情况的了解,与土建设计人员一起决定各构筑物的基底标高,综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限诸多因素,制定总体方案及各构筑物方案,以求经济合理。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时,水工艺设计者应考虑是否可适当抬高基底标高,减少浮力对结构影响及避开流沙层。
对设计在正常使用阶段池内均有水,仅在检修等特殊时段才排空的水池,可以根据实际情况,结合地方永文资料,确定一个合适的地下水位标高做设计地下水位,做到既保证使用阶段结构安全和不利情况抗浮安全,又能降低工程造价、节省工程投资的双赢目的。而这一切需要土建、水工艺设计人员共同讨论并采取一系列设计及操作措施来确保安全生产及设计意图的实现。
我们在设计安徽毫州污水处理厂工程中,结合不同构筑物使用要求,采用3个不同的设计地下水位标高。该地区水文资料显示,最高地下水位为绝对标高37.16m,每年冬春季枯水期水位均在35.50m以下。我们在设计二沉池时,设计地下水位取36.50m,这样在该池使用阶段可能超过该水位的年份概率约10%左右,且持续时间不超过2个月。而二沉池一般均蓄水,正常检修每年一次。该厂共4个二沉池,遇到紧急事故4个池子均同时需排干维修的可能概率基本为零。设计已考虑每年检修安排在冬季枯水位时,这样设计所采用的地下水位标高一般能保证正常生产、检修。为防不测,设计还安排布置若干水位观察井,在紧急事故需排干某池内水维修前,观察实际水位是否超过设计警戒水位,如未超过则批准进行维修,否则暂不批准。对氧化沟工号,由于氧化沟基本常年有水;每年检修一次,一般个别曝气头损坏不会给氧化沟的污水处理产生影响,而且工艺设计考虑曝气头支架可提升更换。基于此条件,采用设计地下水位35.60m以保证每年枯水期检修的需要。对其它不能保证池内经常有水者,设计地下水位则取37.16m。
2构筑物设置伸缩缝及后浇缝
2.1伸缩缝的设置
根据设计规范,矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20~30m。近年来,一方面水工艺要求设计的水工构筑物长度已远超过规范间距,另一方面随着建筑材料、施工方法的改进,又为超长水工构筑物不设缝、少设缝提供了可能。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况,考虑是否设缝及施工方法,认真进行计算并采取适当设计措施。
一般水池类构筑物设计中,对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算,一般均按规范要求考虑较好,但由于温度、变形以及不均匀沉降引起开裂,在工程中常常遇到。大多出现裂缝的工程实例表明,设计对温度、混凝土收缩变形等因素影响考虑欠缺是问题
的主要原因。笔者认为有两点需设计人员重视。
①水池类构筑物并非必须保证不开裂,对设计人员来讲重要的是做好裂缝的控制。一方面设计人员要事先对可能的不利因素及其影响予以预防,另一方面在施工过程中万一发生较大裂缝也要有处理方法及技术措施,确保工程交付验收及投产后的安全生产及运行需要。一般说来,影响裂缝的主要因素是温差及混凝土的收缩,温度越高越易开裂,裂缝的数量及宽度也越大;混凝土收缩越快也带来同样后果。为此,设计人员要从设计与施工两个方面来加强控制。
②加强对允许伸缩缝间距的计算。从设计方案来讲,设计尽可能采用无缝设计以满足施工的连续性及减少施工难度。在设计过程中,设计人员要详尽收集有关资料,针对地基软硬及温差大小,选择伸缩缝的间距。一般水池壁厚≤500mm时,设计不考虑水池热的影响,主要考虑施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差,保证由于综合温差对混凝土产生的拉应力与混凝上相应龄期的极限抗拉强度之比值符合安全要求,按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。最不利温差一般可采用混凝土人模温度或浇筑时气温与混凝土达稳定时温度之差。当构筑物及时回填土时,由于地下温度一般常年变化不大,混凝土达稳定时温度可近似取当地年平均温度;但如果工程施工周期较长,可能要越冬后回填情况,混凝土达稳定时温度应取当地月平均最低温度[2]。对设计考虑设置伸缩缝情况,笔者建议伸缩缝从基础垫层就断开,这样计算底板伸缩缝间距时,基底土对混凝土底板的约束系数Cx值才切合
实际。
2.2后浇缝的做法
当设计较长矩形水池时,设计可采用后浇缝或UEA加强带等施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差[3]。后浇缝的设置可避免部分不利的施工前阶段温差及混凝土前期收缩产生的当量温差,从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。考虑施工的难度,建议设计在后浇带垫层混凝土上设置凹槽,这样方便后期后浇带的清理,杂物等可弃置于四槽,冲洗也方便。当设计采用UEA加强带做法时,依靠加强带混凝土较大的膨胀应变,补偿两侧混凝土的温差应变。设计可通过对UEA掺量的调配,补偿混凝土的收缩,使混凝土收缩当量温差≤0,同样达到增大伸缩缝的允许间距目的[4]。
3土建与水工艺、设计与施工间的配合
在水池类水工构筑物设计中,水工艺设计人员要了解土建一些设计要求,例如对较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋(八字角)要求。如水工艺不允许加腋,应向土建设计人员讲明。另一方面土建设计人员应尽量满足水工艺要求,对较小水池可不加腋。设计应以设计规范为依据,专业之间互相配合,对一些构造措施应区别情况灵活掌握。
设计与施工息息相关。设计在计算中已考虑施工诸多因素,比如水灰比、用水量、混凝土养护天数、后浇带间隔天数等等,这些设计条件必须要求施工逐一落实。而要做好这些又要求设计人员要了解施工,了解施工中新材料、新技术、新方法,了解施工顺
序,施工对设计的要求,使设计切合施工、方便施工。水池施工为便于支模及浇筑混凝土,一般在离池底及加腋以上300~500mm处留置施工缝,设计人员应考虑施工要求,在此范围避免设计有子留洞、予埋管、悬挑梁板等。
多出优秀设计、多出精品工程是时代赋予全体设计人员的庄严使命。在水工构筑物设计中,一方面设计人员应结合具体情况,以较少的工程造价建设优质工程,另一方面设计人员对施工未按正常工期完成等施工失误产生的渗漏裂缝处理,也应有所了解、准备,对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解,以便更好地完成设计后期服务。
参考文献:
[1]CB69-84,给排水工程结构设计规范[S].
[2]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].北京:冶金部建筑研究总院,1985.
地下水池范文篇5
关键词:水池结构;设计;施工
1水池结构的设计
1.1结构设计应符合的规定
各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、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。
1.2荷载及荷载组合
(1)各种荷载。
水压。这里指池内水压,是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。
土压力。池外有填土的水池,土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多,如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明,用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。
地下水压力。地下水压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。为了抵消地下水对底板的影响,在用无梁板作为底板时,其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,需采取措施排除地表滞水。
温、湿度荷载。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。
(2)荷载组合。
①水压+自重。这是水池结构设计的基本组合。
②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。
③水压+自重+湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用,当夏季壁面湿差(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。
④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,这种组合是水池荷载的基本组合之一,当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。根据上述几种情况,可归纳为如下两类:a.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。b.有覆土的水池,可不考虑2)和3)两种组合。
1.3截面设计的关键性问题
(1)强度设计的安全系数。
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。由于土的容重随密度和含水量而变,其变异性较大,因此,附加安全系数取1.0是合适的。
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,水深一般取满池计算,水的容重差别极小。土压强度一般用朗肯主动土压力理论,是略偏大的。从而说明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取0.9,即能满足结构设计要求。
(2)关于裂缝问题的探讨。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。另外在工程实践中发现,所有的外挑现浇走道板都产生严重裂缝,并随之扩展到池壁,因此,有必要考虑到预制装配式走道板,或作现浇走道板,每隔3m~4m设伸缩缝一道。(3)构造配筋。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Φ16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%。
(4)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%左右尚属经济。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可达到1.0%左右亦属经济范围。
2水池结构的施工
2.1水池底板施工要点
(1)混凝土垫层(基础)浇筑前,应检查地基土质是否与设计资料相符合,如有不同,则应该针对不同情况加以处理,然后再浇筑混凝土垫层。(2)混凝土垫层在浇筑完毕后的1d~2d(视施工时的温度而定),在垫层面测定底板中心,然后根据设计尺寸进行放线,定出柱基及底板的边线,画出钢筋分布线,依线铺放绑扎钢筋,接着安装柱基和底板外模板。(3)钢筋绑扎时,应详细检查钢筋直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量,均应符合设计要求。上下层的钢筋要用铁撑(马凳)加以固定,防止在浇筑混凝土时发生变位。(4)柱基模板是悬空架设,下面用临时小方木撑在垫层上,边浇混凝土边取出小方木。(5)底板应一次连续浇筑完,不留施工缝。施工间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。平板厚度在20cm以内可用平板振动器,厚度较厚时,则采用插入式振动器。(6)池壁为现浇混凝土时,底板与池壁连接处的施工缝可留在基础上口20cm处,如设计要求有止水钢板,在浇捣混凝土前,应将止水钢板安放固定。(7)混凝土浇筑完毕后,其强度尚未达到1.2MPa时,禁止振动,不得在底板上搭设脚手架,安放模板或搬运工具,并注意对混凝土的养护。(8)遇特殊情况需留施工缝时,应做成垂直的结合面,并注意结合面附近混凝土的密实。
2.2混凝土浇筑
水池混凝土一般可采用分节浇筑和连续浇筑。池壁分节浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁→顶盖。池壁连续浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁及顶盖。
2.3防水层施工
水池内防水层施工按水塔内防水层施工进行。水池外壁一般喷涂沥青防水层。用作防水层的沥青必须符合规定标准,施工前应检查是否合格。施工前应将池外壁洗刷干净,先涂冷底子油,然后涂热沥青两道。
参考文献
地下水池范文篇6
关键词:水池结构;设计;施工
一、水池结构的设计
1.1结构设计应符合的规定
各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、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。
1.2荷载及荷载组合
(1)各种荷载。
水压。这里指池内水压,是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。
土压力。池外有填土的水池,土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多,如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明,用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。
地下水压力。地下水压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。为了抵消地下水对底板的影响,在用无梁板作为底板时,其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,需采取措施排除地表滞水。
温、湿度荷载。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。
(2)荷载组合。
①水压+自重。这是水池结构设计的基本组合。
②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。
③水压+自重+湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用,当夏季壁面湿差(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。
④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,这种组合是水池荷载的基本组合之一,当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。根据上述几种情况,可归纳为如下两类:a.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。b.有覆土的水池,可不考虑2)和3)两种组合。
1.3截面设计的关键性问题
(1)强度设计的安全系数。
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。由于土的容重随密度和含水量而变,其变异性较大,因此,附加安全系数取1.0是合适的。
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,水深一般取满池计算,水的容重差别极小。土压强度一般用朗肯主动土压力理论,是略偏大的。从而说明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取0.9,即能满足结构设计要求。
(2)关于裂缝问题的探讨。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。另外在工程实践中发现,所有的外挑现浇走道板都产生严重裂缝,并随之扩展到池壁,因此,有必要考虑到预制装配式走道板,或作现浇走道板,每隔3m~4m设伸缩缝一道。
(3)构造配筋。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Φ16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%。
(4)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%左右尚属经济。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可达到1.0%左右亦属经济范围。
二、水池结构的施工
2.1水池底板施工要点
(1)混凝土垫层(基础)浇筑前,应检查地基土质是否与设计资料相符合,如有不同,则应该针对不同情况加以处理,然后再浇筑混凝土垫层。(2)混凝土垫层在浇筑完毕后的1d~2d(视施工时的温度而定),在垫层面测定底板中心,然后根据设计尺寸进行放线,定出柱基及底板的边线,画出钢筋分布线,依线铺放绑扎钢筋,接着安装柱基和底板外模板。(3)钢筋绑扎时,应详细检查钢筋直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量,均应符合设计要求。上下层的钢筋要用铁撑(马凳)加以固定,防止在浇筑混凝土时发生变位。(4)柱基模板是悬空架设,下面用临时小方木撑在垫层上,边浇混凝土边取出小方木。(5)底板应一次连续浇筑完,不留施工缝。施工间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。平板厚度在20cm以内可用平板振动器,厚度较厚时,则采用插入式振动器。(6)池壁为现浇混凝土时,底板与池壁连接处的施工缝可留在基础上口20cm处,如设计要求有止水钢板,在浇捣混凝土前,应将止水钢板安放固定。(7)混凝土浇筑完毕后,其强度尚未达到1.2MPa时,禁止振动,不得在底板上搭设脚手架,安放模板或搬运工具,并注意对混凝土的养护。(8)遇特殊情况需留施工缝时,应做成垂直的结合面,并注意结合面附近混凝土的密实。
2.2混凝土浇筑
水池混凝土一般可采用分节浇筑和连续浇筑。池壁分节浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁→顶盖。池壁连续浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁及顶盖。公务员之家
2.3防水层施工
水池内防水层施工按水塔内防水层施工进行。水池外壁一般喷涂沥青防水层。用作防水层的沥青必须符合规定标准,施工前应检查是否合格。施工前应将池外壁洗刷干净,先涂冷底子油,然后涂热沥青两道。
参考文献
地下水池范文篇7
关键词:水池结构;设计;施工
1水池结构的设计
1.1结构设计应符合的规定
各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、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。
1.2荷载及荷载组合
(1)各种荷载。
水压。这里指池内水压,是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。
土压力。池外有填土的水池,土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多,如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明,用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。
地下水压力。地下水压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。为了抵消地下水对底板的影响,在用无梁板作为底板时,其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,需采取措施排除地表滞水。
温、湿度荷载。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。
(2)荷载组合。
①水压+自重。这是水池结构设计的基本组合。
②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。
③水压+自重+湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用,当夏季壁面湿差(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。
④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,这种组合是水池荷载的基本组合之一,当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。根据上述几种情况,可归纳为如下两类:a.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。b.有覆土的水池,可不考虑2)和3)两种组合。
1.3截面设计的关键性问题
(1)强度设计的安全系数。
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。由于土的容重随密度和含水量而变,其变异性较大,因此,附加安全系数取1.0是合适的。
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,水深一般取满池计算,水的容重差别极小。土压强度一般用朗肯主动土压力理论,是略偏大的。从而说明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取0.9,即能满足结构设计要求。
(2)关于裂缝问题的探讨。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。另外在工程实践中发现,所有的外挑现浇走道板都产生严重裂缝,并随之扩展到池壁,因此,有必要考虑到预制装配式走道板,或作现浇走道板,每隔3m~4m设伸缩缝一道。
(3)构造配筋。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Φ16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%。
(4)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%左右尚属经济。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可达到1.0%左右亦属经济范围。
2水池结构的施工
2.1水池底板施工要点
(1)混凝土垫层(基础)浇筑前,应检查地基土质是否与设计资料相符合,如有不同,则应该针对不同情况加以处理,然后再浇筑混凝土垫层。(2)混凝土垫层在浇筑完毕后的1d~2d(视施工时的温度而定),在垫层面测定底板中心,然后根据设计尺寸进行放线,定出柱基及底板的边线,画出钢筋分布线,依线铺放绑扎钢筋,接着安装柱基和底板外模板。(3)钢筋绑扎时,应详细检查钢筋直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量,均应符合设计要求。上下层的钢筋要用铁撑(马凳)加以固定,防止在浇筑混凝土时发生变位。(4)柱基模板是悬空架设,下面用临时小方木撑在垫层上,边浇混凝土边取出小方木。(5)底板应一次连续浇筑完,不留施工缝。施工间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。平板厚度在20cm以内可用平板振动器,厚度较厚时,则采用插入式振动器。(6)池壁为现浇混凝土时,底板与池壁连接处的施工缝可留在基础上口20cm处,如设计要求有止水钢板,在浇捣混凝土前,应将止水钢板安放固定。(7)混凝土浇筑完毕后,其强度尚未达到1.2MPa时,禁止振动,不得在底板上搭设脚手架,安放模板或搬运工具,并注意对混凝土的养护。(8)遇特殊情况需留施工缝时,应做成垂直的结合面,并注意结合面附近混凝土的密实。
2.2混凝土浇筑
水池混凝土一般可采用分节浇筑和连续浇筑。池壁分节浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁→顶盖。池壁连续浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁及顶盖。
2.3防水层施工
水池内防水层施工按水塔内防水层施工进行。水池外壁一般喷涂沥青防水层。用作防水层的沥青必须符合规定标准,施工前应检查是否合格。施工前应将池外壁洗刷干净,先涂冷底子油,然后涂热沥青两道。
参考文献
地下水池范文篇8
关键词:水池地下水位伸缩缝后浇带
随着我国综合国力的增强,城市的不断发展扩大,人们生活、工业生产和环境保护的需要,水池类构筑物工程的建设逐年增多。下面从结构专业的角度对水池设计所涉及的一些问题,谈谈本人的看法。
一、设计地下水位的合理确定
水池的设计与地下水位的标高密切相关。由于地下水位未掌握好而引起结构选型错误及抗浮不够等工程事故时有发生。根据现行国家设计规范,地下水位应根据地方水文资料,考虑可能出现的最高地下水位[1]。一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内,一般水工构筑物地下水可变作用的取用按“工程结构可靠度设计统一标准”原则确定,不考虑罕遇洪水的偶然作用。但值得注意的是,有些工程地质勘察报告所提供的地下水位未能从地方水文资料分析得出,而仅反映勘测期间的地下水位情况。如果详勘在当地枯水期进行,所提供的地下水位标高将无法被设计取用,或导致结构计算的失误。所以设计人员应详细了解当地的水文情况,对未满足设计要求的地质勘察报告要求予以补充。要求考虑当地有无暴雨、台风的影响,是否会出现由于地表水不能及时排除而引起地下水位提高。土建设计人员应结合对地下水位和地质情况的了解,与水工艺设计人员一起决定水池的基底标高,综合工艺流程要求、土建造价、运营成本、投产年限等诸多因素,制定出方案。例如当地下水位较高或地质剖面有流沙层时,设计人员应考虑是否可适当抬高基底标高,减少浮力对结构影响及避开流沙层。
二、伸缩缝和后浇带的设置
1.伸缩缝的设置
根据设计规范,矩形构筑物最大伸缩缝间距一般为20~30m。近年来,一方面工艺所要求的水池长度已远远超过了规范间距;另一方面随着建筑材料、施工方法的改进,又为超长水池不设缝、少设缝提供了可能。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况,考虑是否设缝及相应的施工方法,认真进行计算并采取适当设计措施。
一般水池设计中,对结构强度、裂缝开展宽度、抗浮等计算,一般均能按规范要求考虑得较好,但是由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂,在工程中却常常遇到。大多数出现裂缝的工程实例表明,设计对温度、混凝土收缩变形等影响因素的考虑欠缺是问题的主要原因。
笔者认为以下两点需重视:
①水池类构筑物并非必须保证不开裂,对设计人员来讲重要的是做好裂缝的控制。一方面设计人员要事先对可能的不利因素及其影响予以预防,另一方面在施工过程中万一发生较大裂缝要有相应的处理方法及技术措施,确保工程交付验收及投产后的安全生产及运行需要。一般说来,影响裂缝的主要因素是温差及混凝土的收缩,温度越高越易开裂,裂缝的数量及宽度也越大;混凝土收缩越大,裂缝的数量及宽度也越大。因此,设计人员要从设计与施工两个方面来加强控制。设计方面,增加配筋率或减小钢筋直径能增加混凝土的极限拉伸,因此在结构设计时,在节点应力集中处或大体积混凝土中沿截面均匀配置细、密的构造钢筋或钢筋网片,可提高构件的抗裂能力。施工方面,不要过分强调加快工程进度,不要过分追求水泥的早高强,尤其不要不分场合地使用早强型(R型)水泥。在混凝土中考虑掺加缓凝剂和减水剂,降低水灰比,适当增加粉煤灰的用量,减少水泥用量。混凝土振实成型后,要尽早表面覆盖,加强养护,延长浇水养护时间,特别是夏季和大风天气。
②加强对允许伸缩缝间距的计算。从设计方案来讲,设计尽可能采用无缝设计以满足施工的连续性及减少施工难度。在设计过程中,设计人员要详细收集相关资料,针对地基软硬及温差大小,选择伸缩缝的间距。一般水池设计时主要考虑施工阶段的最不利温差和混凝土收缩产生的当量温差,保证由于综合温差对混凝土产生的拉应力与混凝上相应龄期的极限抗拉强度之比值符合安全要求,并按此条件复核设计假定的伸缩缝间距是否满足。最不利温差一般可采用混凝土浇筑时气温与混凝土达稳定时温度之差。当构筑物及时回填土时,由于地下温度一般常年变化不大,混凝土达稳定时温度可近似取当地年平均温度;但如果工程施工周期较长,可能要越冬后回填情况,混凝土达稳定时温度应取当地月平均最低温度[2]。对设计考虑设置伸缩缝情况,建议伸缩缝从基础垫层就断开,这样计算底板伸缩缝间距时,基底土对混凝土底板的约束系数Cx值才切合实际。
2.后浇带的设置
当设计较长矩形水池时,设计可采用后浇带或UEA加强带等施工方法来减少混凝土收缩产生的当量温差及不利温差[3]。后浇带的设置可避免部分不利的施工前阶段温差及混凝土前期收缩产生的当量温差,从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。后浇带的间距首先应考虑要能有效地削减温度收缩应力,其次考虑与施工缝结合。在正常的施工条件下,后浇带的间距宜为20~30m。后浇带的保留时间当然越长越好,但必须在施工期间不要影响后续工序,一般不应少于40天,最宜60天(考虑施工可能)。在此期间,混凝土水化热引起的早期温差影响基本消失,以及混凝土有不少于30%的收缩已完成[4]。
当设计采用UEA混凝土加强带时,依靠加强带UEA混凝土较大的膨胀应变,补偿两侧混凝土的温差应变。UEA加入到普通混凝土中,拌水后和水泥组份共同作用,生成大量膨胀结晶水化物--水化硫铝酸钙(C3A.3CaSO4.32H2O),使混凝土产生适度膨胀。在约束条件下,它通过水泥石与钢筋的粘结,使钢筋张拉,被张拉的钢筋对混凝土本身产生压缩应力(称为化学预应力或自应力),在混凝土中产生0.2~0.7Mpa的自应力值,可大致抵消由于混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力。即掺加UEA的混凝土的拉应力接近于零,或小于0.1~0.2mm/m。从而防止或减少混凝土的收缩开裂,并使混凝土致密化,提高了混凝土结构的抗裂防渗能力。设计人员可通过对UEA掺量的调配,补偿混凝土的收缩,使混凝土收缩当量温差≤0,同样达到增大伸缩缝的允许间距目的。
三、土建与水工艺、设计与施工间的配合
在水池设计过程中,土建设计人员要了解水工艺设计要求,例如较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋(八字角)要求是否会对工艺造成影响,如果工艺要求不允许加腋,土建设计人员则要首先满足工艺的要求,采用其他措施来满足结构的要求。设计人员应以设计规范为依据,各专业之间互相配合,对一些构造措施应区别情况灵活掌握使用。
设计与施工息息相关。设计在计算中已考虑施工诸多因素,比如水灰比、用水量、混凝土养护天数、后浇带间隔天数等等,这些设计条件必须向施工单位详细说明,做好相关的技术交底,并要求施工单位逐一落实。而要做好这些又要求设计人员要了解施工,了解施工中新材料、新技术、新方法,了解施工顺序,施工对设计的要求,使设计切合施工、方便施工。例如水池施工为便于支模及浇筑混凝土,一般在离池底及加腋以上300~500mm处留置施工缝,设计人员应考虑施工要求,在此范围避免设计有预留洞口、预埋管道、悬挑梁板等。
在水池设计中,一方面设计人员应结合具体情况,以较少的工程造价建设优质工程,另一方面设计人员对施工未按规范进行施工等施工失误所产生的渗漏裂缝处理,也应有所了解、准备,对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解,以便更好地完成设计的后期服务。
参考文献:
[1]CB69-84,给排水工程结构设计规范[S].
[2]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
地下水池范文篇9
1.1结构设计应符合的规定
各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、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。
1.2荷载及荷载组合
(1)各种荷载。
水压。这里指池内水压,是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。
土压力。池外有填土的水池,土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多,如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明,用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。
地下水压力。地下水压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。为了抵消地下水对底板的影响,在用无梁板作为底板时,其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,需采取措施排除地表滞水。
温、湿度荷载。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。
(2)荷载组合。
①水压+自重。这是水池结构设计的基本组合。
②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。
③水压+自重+湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用,当夏季壁面湿差(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。
④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,这种组合是水池荷载的基本组合之一,当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。根据上述几种情况,可归纳为如下两类:a.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。b.有覆土的水池,可不考虑2)和3)两种组合。
1.3截面设计的关键性问题
(1)强度设计的安全系数。
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。由于土的容重随密度和含水量而变,其变异性较大,因此,附加安全系数取1.0是合适的。
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,水深一般取满池计算,水的容重差别极小。土压强度一般用朗肯主动土压力理论,是略偏大的。从而说明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取0.9,即能满足结构设计要求。
(2)关于裂缝问题的探讨。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。另外在工程实践中发现,所有的外挑现浇走道板都产生严重裂缝,并随之扩展到池壁,因此,有必要考虑到预制装配式走道板,或作现浇走道板,每隔3m~4m设伸缩缝一道。
(3)构造配筋。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Φ16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%。
(4)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%左右尚属经济。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可达到1.0%左右亦属经济范围。
2水池结构的施工
2.1水池底板施工要点
(1)混凝土垫层(基础)浇筑前,应检查地基土质是否与设计资料相符合,如有不同,则应该针对不同情况加以处理,然后再浇筑混凝土垫层。(2)混凝土垫层在浇筑完毕后的1d~2d(视施工时的温度而定),在垫层面测定底板中心,然后根据设计尺寸进行放线,定出柱基及底板的边线,画出钢筋分布线,依线铺放绑扎钢筋,接着安装柱基和底板外模板。(3)钢筋绑扎时,应详细检查钢筋直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量,均应符合设计要求。上下层的钢筋要用铁撑(马凳)加以固定,防止在浇筑混凝土时发生变位。(4)柱基模板是悬空架设,下面用临时小方木撑在垫层上,边浇混凝土边取出小方木。(5)底板应一次连续浇筑完,不留施工缝。施工间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。平板厚度在20cm以内可用平板振动器,厚度较厚时,则采用插入式振动器。(6)池壁为现浇混凝土时,底板与池壁连接处的施工缝可留在基础上口20cm处,如设计要求有止水钢板,在浇捣混凝土前,应将止水钢板安放固定。(7)混凝土浇筑完毕后,其强度尚未达到1.2MPa时,禁止振动,不得在底板上搭设脚手架,安放模板或搬运工具,并注意对混凝土的养护。(8)遇特殊情况需留施工缝时,应做成垂直的结合面,并注意结合面附近混凝土的密实。
2.2混凝土浇筑
水池混凝土一般可采用分节浇筑和连续浇筑。池壁分节浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁→顶盖。池壁连续浇筑的顺序:基础底板→池壁→环梁及顶盖。2.3防水层施工
水池内防水层施工按水塔内防水层施工进行。水池外壁一般喷涂沥青防水层。用作防水层的沥青必须符合规定标准,施工前应检查是否合格。施工前应将池外壁洗刷干净,先涂冷底子油,然后涂热沥青两道。
参考文献
地下水池范文篇10
晋祠泉出露于太原西边山断裂带悬瓮山脚下,属上升泉,是太原西山岩溶地下水的集中排泄点,泉口出露高程802.53~805.26m,距太原市城区25km。由于地下水长期严重超采和采煤排水,使晋祠泉地下水的补给系统遭到严重破坏,导致泉域断流。晋祠泉水的枯竭,给当地生态环境带来很大的影响。近年来,随着部分工矿企业置换利用黄河水,关闭所有中小煤矿,泉域内关井压采范围的扩大,以及汾河清水复流工程的实施,使得泉域内汾河渗漏段入渗补给地下水的水量逐年增加,地下水得以涵养,泉域内岩溶地下水位明显回升。晋祠泉自1994年4月30日泉水断流起,水位逐年持续下降。从2008年8月止跌回升后,2011年度岩溶水位回升6m。若有进一步的补水工程,地下水位继续回升,可使晋祠泉再度出流。2002年启动了晋祠泉水景观工程。
2工程建设必要性
明仙沟引蓄水工程是利用引黄清徐原水直供工程输水至明仙沟蓄水池,可补充晋祠泉域地下水并置换103号井供水任务的工程。为实现晋祠泉尽快复流,实施晋源区关井压采,确保关井压采后引黄供水的安全,在明仙沟内新建调蓄池,通过下渗向晋祠泉域补水,可对晋祠泉域复流起到促进作用。同时,根据可调蓄的水量,向晋祠泉域提供应急补水,可置换地下水部分供水任务。因此,建设明仙沟引蓄水工程尤为紧迫和必要。
3调蓄水池位置选择
在满足自流给用水户供水的前提下,调蓄池应尽可能围绕难老泉附近选址。晋祠泉附近为边山开阔区域,土地肥沃,是古晋阳城旧址区域,因此村庄及文物古迹比较密集,为避免征地移民,调蓄池应选在沟谷等人口和建筑物较为分散的区域。明仙沟位于距离难老泉泉眼上游1km处,根据该区等水位线图,晋祠泉主要由西北方向来的岩溶水补给,调蓄池位于西北方向,且距离近,故分析渗漏水会有相当一部分流向晋祠泉,对晋祠泉的恢复有促进作用。明仙沟控制流域面积5.446km2,50年一遇洪峰流量为64.6m3/s,100年一遇洪峰流量为81.4m3/s,洪水可自明仙沟调蓄池右侧排洪涵下泄,不影响补水和供水水质。明仙沟引蓄水工程取水口位于清徐原水直供工程迎宾路与滨河西路交汇处,分水口管中心高程767.184m,明仙沟沟顶高程1142m,沟口高程828m。沟长4.5km,地形高程828~1142m,平均纵坡6.6%,河谷底宽20~50m,向上逐渐开阔,河床覆盖层在0~6m左右。明仙沟沟窄坡陡,为得到较大的容量,必须修建相对高的坝体,但对下游晋祠古镇和赤桥村防洪不利,同时蓄水会破坏一定淹没范围内的植被。调蓄池蓄水后,可能存在塌岸等问题。根据《小型水库更新建设工程设计文件汇编》精神,本次在沟内下段河谷底宽最宽处(70m)选择适宜的调蓄池位置。
4调蓄水池容量确定
受地形条件所限,依据太原市对西山生态的保护原则,调蓄池按照不淹没明仙沟内两岸坡植被的要求,采用在沟底较宽处放坡开挖覆盖层的方案,该方案可形成1.0万~2.0万m3左右的调节容量,以满足晋祠泉应急补水和调节蓄水的工程任务。方案一:选定的调蓄池处沟谷谷底左岸高右岸低,可充分利用地形条件以及沟内现状洪水下泄路径,选择在右岸布置排洪建筑物,因地制宜开挖池底覆盖层后碾压回填至右岸谷底,并通过排洪建筑物的设计完成洪水排泄与消能。同时,开挖出的弃渣可碾压回填在调节池下游原土后,既满足挖填平衡,同时可对调蓄池起到加固作用。蓄水位850.5m,池顶高程852.5m。调蓄池下游填方处采用碾压均质土坝,最大坝高6.5m,总容量1.75万m3。调蓄池左侧地势较高,为安全起见可在此处布置进场公路,宽度4.5m,长度500m。右侧布置排洪涵,设计流量64.6m3/s,校核流量81.4m3/s,底宽10m。为避免下游浸没问题,在调蓄池下游设置防渗墙及帷幕进行垂直防渗,通过延长渗径,减少对下游建筑物的浸没影响。在坝体内及覆盖层中设塑性混凝土防渗墙,厚度0.6m,下部基岩内做防渗帷幕至弱风化下部,共同形成防渗体系,确保下游建筑物的安全。方案二:整体布置同方案一,仅将排洪建筑物设计为5m×3m混凝土箱涵,顶部回填调蓄池开挖的弃渣,并回填至右岸坡脚。调蓄池为半挖半填形成,调蓄池蓄水位848.0m,池顶高程849.5m。调蓄池下游填方处采用碾压均质土坝,最大坝高6.5m。调蓄池总容量1.05万m3,采用土工膜全防渗结构。由于下游赤桥古村和晋祠宾馆距离工程区较近(最近仅200m),调节池蓄水后将会沿着沟谷覆盖层及下部基岩强风化层下渗,对下游建筑物及两岸构成浸没影响,因此方案二中调蓄池采用土工膜全防渗结构。方案二与方案一相比虽然调蓄池容量较小,但投资小,工期短,见效快,另外,本方案全库盆防渗后可减轻对下游的浸没影响,且与周边生态景观相协调,因此选用投资较小的方案二。
5调蓄水池断面设计
调蓄水池顶高程849.5m,池顶宽度10m,环调蓄池池顶总长357m。池顶兼作进场公路,池底最大宽度19m,环调蓄池顶布置高1.00m仿木质结构钢筋混凝土防护栏杆,栏杆下部设0.3m×0.5m混凝土基础,上下游坝坡坡比均为1∶2.5。整个蓄水池采用全库盆土工膜防渗结构,上游采用六边形C30W6F150预制预制混凝土块护坡,单块厚度180mm,单边长300mm。上游护坡防渗结构从上部向下依次布置混凝土预制块、200mm厚砂卵石垫层、200mm厚中细砂垫层、PE土工膜、200mm厚中细砂垫层。由于筑池材料均为现场开挖料,且全部为洪冲积卵石混合土层,碾压后防渗效果较差。为保证防渗效果,防止下游出现浸没,在上游坝面设置10m厚黏土层。下游铺设卵石混合土层,并采用草皮护坡。考虑大坝防渗失效,坝坡下游坡脚设置贴坡式排水体,从里到外依次铺设砂层200mm、卵石层300mm、块石层500mm。整个池内采用复合土工膜(二布一膜)防渗,土工膜防渗层采用规格为200g/0.5mm/200g的针刺短线涤纶两布一膜(PE膜),幅宽均为4m,复合土工膜防渗结构自上而下依次为防护层、上垫层、防渗层、下垫层、支持层,由于坝体和库底土层均为Q4原状卵石混合土,整平夯实后需直接铺设200mm厚中细砂层,上覆PE土工膜。上垫层和防护层针对不同部位作了不同处理。防渗土工膜上垫层采用平均厚度20cm的中细砂和20cm的河床质砂砾石,满足防滤要求,防护层采用18cm厚的C30预制混凝土块护面。
6结语
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