钢筋混凝土水池设计解析ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 钢筋混凝土水池设计,本章主要内容：,介绍工程中常见水池的结构形式,及其承受的主要荷载,钢筋混凝土圆形水池的设计,钢筋混凝土矩形水池的设计,第十章 钢筋混凝土水池设计,1,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-1 水池的结构型式,钢 筋混凝土贮水池结构形式,第十章 钢筋混凝土水池设计10-1 水池的结构型式钢 筋混,2,10-1 水池的结构型式,一、水池分类,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-1 水池的结构型式一、水池分类第十章 钢筋混凝土水池,3,10-1 水池的结构型式,二、水池池壁结构型式,水池池壁由荷载产生的内力大小及其分布情况可做成：,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-1 水池的结构型式二、水池池壁结构型式第十章 钢筋混,4,10-1 水池的结构型式,三、水池顶盖和底版型式,1.贮水池的顶盖和底板多采用平顶和平底型式。,2.水处理用池中由于工艺的特殊要求，池底常做成倒锥壳、倒球壳，或多个旋转壳体组成的复杂型式,倒锥壳和倒球壳组合池底形成的加速澄清池示意图,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-1 水池的结构型式三、水池顶盖和底版型式倒锥壳和倒球,5,10-2 水池的荷载,作用在水池上的主要荷载有,：,荷载竖,向,传递的池顶荷载和池底荷载；荷载水平方向传递的池壁荷载等,池顶活荷载q,覆土厚hs,池顶板厚h2,底板板厚,h,1,垫层厚,h,3,设计水位,池底荷载,无地下水,有地下水,实际分布线,简化分布线,H,n,H,w,H,w,/,p,w,p,2,p,1,地下水位,水池的荷载,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-2 水池的荷载作用在水池上的主要荷载有：池顶活荷载q,6,10-2 水池的荷载,一、池顶荷载,顶板自重,构造层重,覆土重,活荷载,雪荷载,结构计算时活荷载与雪荷载两者中取大值,池顶活荷载,q,覆土厚,h,s,池顶板厚,h,2,底板板厚,h,1,垫层厚,h,3,设计水位,池底荷载,无地下水,有地下水,实际分布线,简化分布线,H,n,H,w,H,w,/,p,w,p,2,p,1,地下水位,图 10-3 水池的荷载,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-2 水池的荷载一、池顶荷载池顶活荷载q覆土厚hs池顶,7,10-2 水池的荷载,二、池底荷载,整体式底板，池底荷载是指将使底板产生弯矩和剪力的那部分地基反力或地下水浮力，其计算公式为：,池顶活荷载,q,覆土厚,h,s,池顶板厚,h,2,底板板厚,h,1,垫层厚,h,3,设计水位,池底荷载,无地下水,有地下水,实际分布线,简化分布线,H,n,H,w,H,w,/,p,w,p,2,p,1,地下水位,图 10-3 水池的荷载,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-2 水池的荷载二、池底荷载池顶活荷载q覆土厚hs池顶,8,10-2 水池的荷载,三、池壁荷载,池壁承受的荷载主要是作用于水平方向的,水压力,和,土压力,。,池壁水压力按三角形分布，池内底面处的最大水压力标准值计算公式：,池壁土压力按主动土压力计算，池壁外侧压力按梯形分布,池壁顶端外侧压力组合标准值计算公式：,池壁顶端外侧压力组合标准值计算公式：,当无地下水时,当有地下水时,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-2 水池的荷载三、池壁荷载第十章 钢筋混凝土水池设计,9,10-2 水池的荷载,四、其它作用对水池结构的影响,温度和湿度的变化：,温度和湿度的变化会使混凝土产生收缩和膨胀，在结构中引起,附加应力；,地震作用：,对水池具有破坏性的地震荷载主要氏是水平方向的,地震惯性力,。,五、荷载组合,水池一般应根据下列三种不同荷载组合分别计算内力：,1.池内满水，池外无土；,2.池内无水，池外有土；,3.池内满水，池外有土。,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-2 水池的荷载四、其它作用对水池结构的影响五、荷载组,10,10-3地基承载力及抗浮稳定性验算,一、地基承载力验算,当水池基础采用整体式底板时，一般可假设地基反力为,均匀分布。,地基承载力验算公式：,式中 为修正后的地基持力层承载力特征值,，,按建筑地基基础设计规范GB 50007-2002的规定确定,。,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-3地基承载力及抗浮稳定性验算 一、地基承载力验算式中,11,10-3地基承载力及抗浮稳定性验算,二、水池的抗浮稳定性验算,当水池底面标高在地下水位以下，或位于地表滞水层内而又无排除上层滞水措施时，地下水或地表滞水就会对水池产生浮力。当水池处于空池状态时就有被浮托起来或池底板和顶板被浮力顶裂的危险。此时，应对水池进行抗浮稳定性验算。,1.水池整体抗浮稳定性验算,验算公式,2.水池局部抗浮稳定性验算仅对池内有中间支柱的封闭式水池,验算公式,地下水位,局部抗浮不够时水池的变形,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-3地基承载力及抗浮稳定性验算二、水池的抗浮稳定性验算,12,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,一、圆形水池主要尺寸及计算简图,1.主要尺寸,圆形水池高度一般控制在3.5m6.0m之间,圆形水池直径高度确定之后由水池容量推算直径,圆形池壁厚度通过计算确定，,同时满足,水池顶盖和底板的结构尺寸由第九章原则初步估算,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计 一、圆形水池主要尺寸及计,13,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,一、圆形水池主要尺寸及计算简图,2.计算简图,水池的计算直径（,d,）应按池壁截面轴线确定；,池壁的计算高度（,H,）则应根据池壁与顶盖和,底板的连接方式来确定。,当 池壁上、下端均为整体连接时：,上端按弹性固定，下端按固定计算时，取,上下端均为弹性固定计算时，取,当池壁上、下端均为铰接时:,取,H至铰接中心处,当池壁上、下端为非整体连接时:,取,H=H,n,r,h,d,n,d,d,d,n,h,r,a,),b,),H,H,n,H,n,H,圆形水池池壁计算尺寸及上、下边界连接示意图,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计一、圆形水池主要尺寸及计算,14,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,一、圆形水池主要尺寸及计算简图,3.池壁上、下端的边界条件,池壁下端的边界条件：,固定连接,弹性固定连接,铰连,池壁上端的边界条件：,自由边界,铰接,弹性固定连接,按固定支承计算的条件：,池壁底端如与底板整体连接，同时满足下面三个条件时：,如图10-6所示h,1,h；,a,1,h且a,2,a,1,；,地基良好，地基土壤为低压缩性或中压缩性（压缩系数a,1-2,0.5）,弹性固定连接即考虑池壁与底（顶）板的变形连续性，将池壁与底（顶）板的连接看成可以产生弹性转动的刚性节点。,池壁与池底整体连接，但不能满足固定支承的其它条件时,，,应按,弹性固定连接,计算,池壁,池底,a,1,a,2,h,h,1,图10-6 池壁与池底整体连接示意图,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计一、圆形水池主要尺寸及计算,15,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,二、池壁内力计算,（一）圆水池池壁内力计算的基本原理,1.假定条件：,池壁可看作圆柱形薄壳，忽略池壁厚度；,忽略由池顶、池底传于池壁的竖向力对池壁轴力的影响；,假设池壁壳体材料是各向同性的匀质连续弹性体；,圆形水池所承受的侧压力是轴对称性的，池壁产生的变形和内力也为轴对称性。,2.池壁单元微分体的内力分布：,若取一高度为,dx,，环向为单位弧长的微分体作为脱离体，由对称性原理，可以确定在微分体各截面上产生的内力,：,在垂直截面上只有,环向力（）和环向弯矩（）；,在水平截面上只有,竖向弯矩（）和剪力（）,M,1,M,1,r,r,M,2,M,2,1,V,1,V,1,V,2,V,2,p,X,x,d,x,H,r,M,x,V,x,d,=1,/r,p,x,d,x,N,d,x,M,d,x,M,d,x,N,d,x,d,x,h,两端有约束的池壁内力分析图,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计二、池壁内力计算M1M1r,16,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,二、池壁内力计算,（一）圆水池池壁内力计算的基本原理,3.池壁内力计算,（1）计算公式,环向力,竖向弯矩,环向弯矩,剪 力,（2）荷载及内力符号规定,以指向朝外为正,；,以受拉为正；,、以使池壁外侧受拉为正；,以指向朝外为正。,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计二、池壁内力计算（2）荷载,17,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,二、池壁内力计算,（二）圆水池池壁内力系数表的应用,1.附表5-1所包括的池壁上、下端边界条件,底固定，顶自由；,底铰支，顶自由；,底固定，顶铰支；,两端固定；,两端铰支。,2.附表5-1所包括的荷载形式,三角形荷载,矩形荷载,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计二、池壁内力计算第十章 钢,18,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,二、池壁内力计算,（二）圆水池池壁内力系数表的应用,3.对端部有约束的池壁进一步简化计算,（1）当 2.0 时，长壁圆水池，计算时可以忽略两端约束力的相互影响；,（3）,当0.2 56 时，为深池。此时计算步骤：,在0.25H0.75H范围内，按两端自由的静定薄壁圆筒计算，其内力只有环向力即,在0.0H0.25H即0.75H1.0H范围内计算内力时，,可取靠约束端高度为 的一段水池，按一端有约束，另一端为自由的池壁，用附录5-1中相应边界条件和荷载状态下 =56的内力系数进行计算。,r,r,p,x,w,H,x,a,),b,),d,s,h,d,N,N,p,x,两端自由的圆形水池,池壁计算简图,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计二、池壁内力计算rrpxw,19,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,二、池壁内力计算,（三）壁端为弹性固定时内计算,1.弹性固定端边界力的确定,弹性固定端的边界力包括边界弯矩和边界剪力两项。对平顶和平底圆水池，可以认为节点无侧移，边界弯矩可以用力矩分配法进行计算。,池壁边界力可按下列公式计算,池壁内力计算,边界弯矩确定以后，可将弹性固定支承取消，代之以铰接和边界弯矩，池壁内力即可用叠加法求得。,M,1,M,1,M,1,M,1,M,2,M,2,M,2,M,2,长壁圆水池池壁两端为弹性固定时的内力分析简图,p,w,p,w,p,w,p,w,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计二、池壁内力计算M1M1M,20,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计,三、池壁截面设计,池壁截面设计包括：,计算所需的环向钢筋和竖向钢筋；,按环拉力作用下不允许出现裂缝的要求验算池壁厚度；,验算竖向弯矩作用下的裂缝宽度；,按斜截面受剪承载力要求验算池壁厚度。,第十章 钢筋混凝土水池设计,10-4 钢筋混凝土圆形水池设计三、池壁截面设计第十章 钢,21,10-5 钢筋混凝土矩形水池设计,一、矩形水池的计算简图,不同长高比池壁的计算假定,第十章 钢筋混凝土水池设计,池壁在侧向荷载作用下单、双向受力的区分条件,壁板的边界条件,板的受力情况,四边支承,部分按水平单向计算；板端 部分按双向计算，处可视为自由端,按双向板计算,按竖向单向计算，水平向角隅处应考虑角隅效应引起的水平向负弯矩,三边支承，顶端自由,部分按水平单向计算；底部 部分按双向计算，处可视为自由端,按双向板计算,按竖向单向计算，水平向角隅处应考虑角隅效应引起的水平向负弯矩,角隅处考虑水平弯矩,H,H,H,=2,部分按,双向板计算,2,部分,按水平单向,板计算,L,L,L,1.0,m,（,a,),（,b,),（,c,),（,a,),；（,b,),;,（,c,),10-5 钢筋混凝土矩形水池设计一、矩形水池的计算简图第十,22,10-5 钢筋混凝土矩形水池设计,一、矩形水池的计算简图,池壁边界（支承）条件的确定,开敞式水池,挡土（水）墙式水池池壁,按顶端自由、底端固定的边界条件进行计算；,双向板式水池的池壁,顶边按自由计算，底边