市政鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義T

3.10鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)水池的選型水處理用池貯水池圓形矩形用途平面形狀水池的結(jié)構(gòu)池壁頂蓋底板1.水處理用池，如沉淀池、濾池、曝氣池等；該類型水池的容量、形式和空間尺寸主要由工藝設(shè)計(jì)決定。

2.貯水池，如清水池，高位水池，調(diào)節(jié)池；該類型水池的容量、標(biāo)高和水深由工藝確定，而池型及尺寸則主要由結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和場地、施工條件等因素來確定。水池常用的平面形狀為圓形或矩形，其池體結(jié)構(gòu)一般由池壁、頂蓋和底板三部分組成。按照工藝上需不需要封閉，又可分為有頂蓋（封閉水池）和無頂蓋（開敞水池）兩類。

給水工程中的貯水池多數(shù)有頂蓋（如圖），而其他池子則多不設(shè)頂蓋。預(yù)處理底板配筋周進(jìn)周出二沉池底部二沉池布筋清水池布筋水解池底布筋河南開封輔仁制藥有限公司污水處理廠改造工程二沉池（5000/m3d）集水坑施工工圖12清水池施工工圖13圓形水池施施工圖1415161.1貯水池容量量、形狀、、水深等技技術(shù)經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)貯水池容量量在3000m3以內(nèi)時(shí)，相相同容量的的圓形水池池比矩形水水池具有更更好的技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)。圓形水池在在池內(nèi)水壓壓力或池外外土壓力作作用下，池池壁在環(huán)向向處于軸心心受拉或軸軸心受壓狀狀態(tài)，在豎豎向則處于于受彎狀態(tài)態(tài)，受力均均勻明確；；而矩形水水池的池壁壁則為受彎彎為主的拉拉彎或壓彎彎構(gòu)件，當(dāng)當(dāng)容量在200m3以上時(shí)，池池壁的長高比將超過2而主要靠豎豎向受彎來來傳遞側(cè)壓壓力，因此此池壁厚度度常比圓形形水池的大大。17貯水池的設(shè)設(shè)計(jì)水深一一般為3.5~5.0m，故容量的的增大主要要使水池平平面尺寸增增大。當(dāng)水池容容量超過3000m3時(shí)，圓形水水池的直徑徑將超過30m，水壓力將將使池壁產(chǎn)產(chǎn)生過大的的環(huán)拉力，，此時(shí)除非非對池壁施施加環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力，否否則將導(dǎo)致致過厚的池池壁而不經(jīng)經(jīng)濟(jì)。對大大容量的矩矩形水池來來說，壁厚厚取決于水水深，當(dāng)水水深一定時(shí)時(shí)，水池平平面尺寸的的擴(kuò)大不會會影響池壁壁厚度。故容量大于于3000m3的水池，矩矩形比圓形形經(jīng)濟(jì)。18經(jīng)濟(jì)分析還還表明，就就每立方米米容量的造造價(jià)、水泥泥用量和鋼鋼材等經(jīng)濟(jì)濟(jì)指標(biāo)來說說，當(dāng)水池池容量大約約在3000m3以內(nèi)時(shí)，不不論圓形或或矩形池，，上述各項(xiàng)項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)都隨容量量增大而降降低，當(dāng)容容量超過約約3000m3時(shí)，矩形池池的各項(xiàng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基基本趨于穩(wěn)穩(wěn)定。191.2貯水池場地地布置矩形水池對對場地地形形的適應(yīng)性性較強(qiáng)，便便于節(jié)約用用地及減少少場地開挖挖的土方量量，在山區(qū)區(qū)狹長地帶帶建造水池池以及在城城市大型給給水工程中中，矩形水水池的這一一優(yōu)越性具具有重要意意義。自上世紀(jì)80年代以來，，隨著水池池容量向大大型發(fā)展，，用地矛盾盾加劇，矩矩形水池更更加受到重重視。北京京市水源九九廠一期工工程的調(diào)節(jié)節(jié)水池，采采用平面尺尺寸255.9m×90.9m、池高5m的矩形水池池，容量達(dá)達(dá)10.7萬m3。如果與采采用多個(gè)萬萬噸級預(yù)應(yīng)應(yīng)力圓形水水池達(dá)到相相同容量的的方案相比比，其節(jié)約約用地和造造價(jià)的效果果都是肯定定的。20水池池壁根根據(jù)內(nèi)力大大小及其分分布情況，，可以做成成等厚的或或變厚的1.3水池池壁厚厚度變厚池壁的的厚度按直直線變化，，變化率以以2%～5%（每米高增增厚20～50mm）為宜。無頂蓋水池池壁厚的變變化率可以以適當(dāng)加大大，現(xiàn)澆整整體式鋼筋筋混凝土圓圓水池容量量在1000m3以下，可采采用等厚池池壁；容量量在1000m3及1000m3以上，用變變厚池壁較較經(jīng)濟(jì)，裝裝配式預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土土圓形水池池的池壁通通常采用等等厚度。21目前，國內(nèi)內(nèi)除預(yù)應(yīng)力力原水池有有采用裝配配式池壁者者外，一般般鋼筋混凝凝土水池都都采用現(xiàn)澆澆整體式池池壁。矩形水池的的池壁絕大大多數(shù)采用用現(xiàn)澆整體體式，有有有少數(shù)工程程采用裝配配整體式池池壁。采用裝配整整體式池壁壁可以節(jié)約約模板，使使池壁生產(chǎn)產(chǎn)工廠化和和加快施工工進(jìn)度。缺缺點(diǎn)是壁板板接縫處水水平鋼筋焊焊接工作量量大，二次次混凝土灌灌縫施工不不便，連接接部位施工工質(zhì)量難以以保證，因因此，實(shí)際際時(shí)應(yīng)特別別慎重。1.4裝配式和現(xiàn)現(xiàn)澆整體式式水池池壁壁22按照建造在在地面上下下位置的不不同，水池池可以分為為地下式、、半地下式式及地上式式。1.5地下式、半半地下式及及地上式水水池為了盡量縮縮小水池的的溫度變化化幅度，降降低溫度變變形的影響響，水池應(yīng)應(yīng)優(yōu)先采用用地下式或或半地下式式。對于有頂蓋蓋的水池，，頂蓋以上上應(yīng)覆土保保溫。水池的底面面標(biāo)高應(yīng)盡盡可能高于于地下水位位，以避免免地下水對對水池的浮浮托作用，，當(dāng)必須建建造在地下下水位以下下時(shí)，池頂頂覆土又是是一種最簡簡便有效的的抗浮措施施。23貯水池的頂頂蓋和底板板大多采用用平頂和平平底。工程實(shí)踐表表明，對有有覆土的水水池頂蓋，，整體式無無梁頂蓋的的造價(jià)和材材料用量都都比一般梁梁板體系為為低。裝配式梁板板結(jié)構(gòu)的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是能夠夠節(jié)約模板板和加快工工程進(jìn)度，，但經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)不如現(xiàn)現(xiàn)澆整體式式無梁樓蓋蓋。從20世紀(jì)80年代以來，，由于工具具化鋼模在在混凝土工工程中應(yīng)用用越來越普普遍，使現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土土結(jié)構(gòu)得以以揚(yáng)長避短短，在水池池設(shè)計(jì)中優(yōu)優(yōu)先采用全全現(xiàn)澆混凝凝土結(jié)構(gòu)已已成為主流流。1.6貯水池的頂頂蓋和底板板24當(dāng)水池底板板位于地下下水位以下下或地基較較弱時(shí)，貯貯水池的底底板通常作作成整體式式反無梁底底板。當(dāng)?shù)装逦挥谟诘叵滤晃灰陨希仪一凛^堅(jiān)堅(jiān)實(shí)、持力力層承載力力特征值不不低于100kN/m2時(shí)，底板和和池壁支柱柱基礎(chǔ)則可可以分開考考慮。此時(shí)時(shí)池壁、支支柱基礎(chǔ)按按獨(dú)立基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)，底底板的厚度度和配筋均均由構(gòu)造確確定，這種種底板稱為為分離式（（或鋪砌式式）底板。。分離式底板板可設(shè)置分分離縫，也也可以不設(shè)設(shè)置，后者者在外觀上上與整體式式反無梁底底板無異，，但計(jì)算時(shí)時(shí)不考慮底底板的作用用，柱下基基礎(chǔ)及池壁壁基礎(chǔ)均單單獨(dú)計(jì)算。。有分離縫縫時(shí)，分離離縫處應(yīng)有有止水措施施。25。26倒錐形和倒倒球殼組合合池底的加加速澄清池池。27圓形水池的的頂蓋和底底板也可以以采用球形形或錐形薄薄殼結(jié)構(gòu)，，這類結(jié)構(gòu)構(gòu)的特點(diǎn)是是可以跨越越很大的空空間而不必必設(shè)置中間間支柱，由由于殼體厚厚度可以做做得很薄，，在混凝土土和鋼材用用量上往往往比平面結(jié)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。。缺點(diǎn)是模模板制作費(fèi)費(fèi)費(fèi)工費(fèi)料料，施工要要求較高，，而且水池池凈高不必必要地增大大，當(dāng)水池池為地下式式或半地下下式時(shí)，土土方開挖和和池頂覆土土的工作量量也因此增增大，為了了克服后一一缺點(diǎn)，可可以盡量壓壓低池壁的的高度，甚甚至完全不不用直線形形池壁而由由池頂和池池底直接相相接組成蚌蚌殼式水池池。3.10.1水池的荷載載1、水池荷載載分類及選選用（1）池頂荷載載對于有頂蓋蓋的封閉式式水池，應(yīng)應(yīng)計(jì)算作用用于池頂板板上的豎向向荷載，主主要包括頂頂板自重、、防水層重重、覆土重重、雪荷載載和活荷載載。池頂頂、、池池底底及及池池壁壁的的各各種種荷荷載載必必須須分分別別進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算（2）池池壁壁荷荷載載作用用在在池池壁壁上上的的荷荷載載可可分分為為池內(nèi)內(nèi)水水壓壓力力、池池外外土土壓壓力力和和地地下下水水壓壓力力。。是水水池池承承受受的的主主要要荷荷載載之之一一，，一一般般偏偏安安全全地地按按滿滿池池來來計(jì)計(jì)算算水水壓壓。。（3）溫溫、、濕濕度度荷荷載載由于于混混凝凝土土硬硬化化過過程程中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的水水化化熱熱、、工工藝藝要要求求以以及及季季節(jié)節(jié)變變化化等等，，造造成成池池壁壁產(chǎn)產(chǎn)生生膨膨脹脹和和收收縮縮。。當(dāng)當(dāng)變變形形受受到到約約束束時(shí)時(shí)，，在在池池體體中中產(chǎn)產(chǎn)生生相相應(yīng)應(yīng)的的溫度度或或濕濕度度應(yīng)應(yīng)力力。溫度度應(yīng)應(yīng)力力和濕度度應(yīng)應(yīng)力力是導(dǎo)導(dǎo)致致混混凝凝土土池池壁壁產(chǎn)產(chǎn)生生裂縫縫的主主要要原原因因。。（4）池池底底荷荷載載池底底板板作作用用的的荷荷載載包包括括：：池池內(nèi)內(nèi)水水的的自重重荷載載，，水水池池頂頂板板和和壁壁板板的的重力力荷荷載載，底底板板頂頂面面以以上上（（包包括括挑挑出出部部分分））覆覆土荷荷載載及活活荷荷載載引引起起的的基底底反反力力。2、荷荷載載組組合合水池池設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中通通常?？伎紤]慮以以下下3種荷荷載載組組合合：：①池池內(nèi)內(nèi)水水壓壓+自重重(對應(yīng)應(yīng)工工況況為為：：池池內(nèi)內(nèi)有有水水，，池池外外無無土土)②池外外土土壓壓+自重重(對應(yīng)應(yīng)工工況況為為：：池池內(nèi)內(nèi)無無水水，，池池外外有有土土)③池內(nèi)內(nèi)水水壓壓+自重重+溫、、濕濕度度荷荷載載3.10.2水池池設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算水池池的的內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算主主要要包包括括池壁壁內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算和底板板內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算。不不同同邊邊界界條條件件和和地地基基反反力力模模型型的的選選取取，，對對水水池池的的內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算結(jié)結(jié)果果有有很很大大的的影影響響1、池池壁壁的的邊邊界界條條件件假假定定和和內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算池壁壁的的邊邊界界條條件件假假定定及及應(yīng)應(yīng)用用：：①開開敞敞式式水水池池池池壁壁的的邊邊界界條條件件可可假假定定為為三邊邊固固接接、、頂頂邊邊自自由由的板板。。②有有頂頂蓋蓋的的封封閉閉式式水水池池池池壁壁，，視視其其與與頂頂板板的的連連接接情情況況，，池池壁壁的的邊邊界界條條件件可可假假定定為為三邊邊固固接接、、頂頂邊邊鉸鉸接接(或彈彈性性支支承承)的板板。。當(dāng)池池壁壁與與頂頂板板整整體體連連接接，，且且池池壁壁線線剛剛度度為為頂頂板板線線剛剛度度的的5倍以以上上時(shí)時(shí)，，可可假假設(shè)設(shè)池池壁壁頂頂端端為為鉸鉸接接，，否否則則為為彈彈性性支支承承。。2、底底板板內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算（1）地基基反反力力的的分分布布規(guī)規(guī)律律及及底底板板內(nèi)內(nèi)力力計(jì)計(jì)算算的的常常用用方方法法，，在在地地基基反反力力作作用用下下，，池池底底可可視視為為簡支支于池池壁壁上上，，池池壁壁間間距距對對池池底底反反力力分分布布有有影影響響。。（2）當(dāng)池池壁壁間間距距小小至至使使兩兩鄰鄰池池壁壁剛剛性性角角重重疊疊時(shí)時(shí)，，變變形形與與反反力力比比較較均均勻勻，，不不計(jì)計(jì)彎彎矩矩。。當(dāng)當(dāng)池池壁壁間間距距增增大大，，變變形形與與反反力力的的不不均均勻勻分分布布愈愈加加顯顯著著，，甚甚至至可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)跨跨中中反反向向撓撓曲曲引引起起與與地地基基脫脫開開現(xiàn)現(xiàn)象象，，反反力力向向池池壁壁下下集集中中，，前前者者可可以以按按地地基基反反力力為為線線性性分分布布進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算，，而而后后者者彎彎矩矩的的變變化化已已不不可可忽忽視視。。實(shí)際際工工程程中中，，常常采采用用靜力力平平衡衡法法或考考慮慮池池底底與與地地基基相相互互作作用用的的內(nèi)力力分分析析方方法法來計(jì)計(jì)算算水水池池底底板板內(nèi)內(nèi)力力。。當(dāng)當(dāng)使使用用靜靜力力平平衡衡法法計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)，，假假定定地地基基反反力力按按線線性性分分布布，，只只要要求求滿滿足足靜靜力力平平衡衡條條件件，，乎乎略略變變形形協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)條條件件，，所所以以計(jì)計(jì)算算結(jié)結(jié)果果是是相相當(dāng)當(dāng)近近似似的的，，此此法法適適用用于于計(jì)計(jì)算算池池型型小小、、容容積積小小的的小小型型水水池池，，是是一一種種適適宜宜手手工工計(jì)計(jì)算算的的簡簡便便方方法法。。當(dāng)當(dāng)使使用用考考慮慮池池底底與與地地基基相相互互作作用用的的內(nèi)內(nèi)力力分分析析方方法法時(shí)時(shí)，，地地基基反反力力模模型型一一般般采采用用Winkler彈性性地地基基模模型型。3.10.