特种结构-水池PPT.ppt

2020年2月12日5时26分 第三章 水池 分类水池的荷载及荷载组合圆形水池的计算矩形水池的计算水池的设计与构造计算例题 3水池 3 1分类矩形水池 施工方便 占地少 平面布置紧凑 适用于小型水池和深度较浅的大型水池圆形水池 受力合理 可采用预应力混凝土 适用于200立方米的中型水池 3水池 3 1分类 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 水池主要荷载 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 1结构上的作用 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 2池顶荷载永久荷载 顶板自重 防水层重 覆土层重等 均按实际计算可变荷载 活荷载和雪荷载 不同时考虑 取大者 活载是考虑池顶走人 行车 堆放物品等引起的重力 应按实际考虑 一般可取1 5kN m2 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 3池壁荷载水平方向的水压力和土压力水压力 按三角形分布 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 设计水深 池顶下200 300mm 简化起见取净高 3 2 3池壁荷载水平方向的水压力和土压力土压力池顶 池底 按主动土压力算 无地下水时有地下水时 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 覆土厚度 顶板厚度 池壁净高 地下水位高 地下水位以下填土重度 3 2 3池壁荷载地面活荷载引起的附加侧压力地下水压力在池壁底部标准值 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 3池壁荷载各种侧压力的组合当池底处于地下水位以上 顶端外侧压力组合标准值为 底端侧压力组合标准值为当池底处于地下水位以下 底端侧压力组合标准值为 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 4池底荷载与地基土反力地基反力的组成 1 由池顶活荷载引起 取 2 由池顶覆土引起 取 3 由顶板自重 池壁自重及支柱自重引起 取单位面积自重和 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 2 5荷载组合地下式水池的荷载组合 1 池内满水 池外无土 回填前的试水阶段 2 池内无水 池外有土 使用阶段放空 3 池内有水 池外有土 使用阶段满池 地面式水池 1 池内满水 2 池内满水及温 湿 差作用 无保温措施 3水池 3 2水池的荷载与荷载组合 3 3 1池壁计算基本假定 1 材料是均质的 弹性的 各向同性的 2 池壁厚度h远小于池壁半径 3 结构各点的位移远远小于池壁厚度 4 垂直于池壁中曲面方向的法向应力可忽略 3水池 3 3圆形水池的计算 基本原理 圆柱壳理论 3水池 3 3圆形水池的计算 基本原理 圆柱壳理论底端固结 顶端自由环向拉力竖向弯矩剪力 3水池 3 3圆形水池的计算 内力系数查表 与h d和竖向位置x H有关 基本原理 内力分析 3水池 3 3圆形水池的计算 表明 大到一定程度 底部固端约束的影响扩展不到另一端 环向内力 3水池 3 3圆形水池的计算 基本原理 内力分析 表明 越大 环向力抵抗的荷载也越多 壁底弯矩随的增大而迅速减小 竖向弯矩 基本原理 内力分析 3水池 3 3圆形水池的计算 表明 时 上端边界弯矩几乎传不到下端 池壁高度相对较小时才可能传到下端不可忽略 上端边界弯矩的影响 基本原理 分类与简化 3水池 3 3圆形水池的计算 长壁池 短壁池 简化 按竖向悬臂构件计算 环筋按构造配置 有盖池 顶盖可作为壁顶侧向支撑时 池壁为上下端都有支撑的竖向受力构件 忽略两端约束 按两端自由的薄壁圆筒分析 不能忽略环向力和壁端约束作用 按圆柱形薄壳分析 3 3 2顶盖与底板的计算顶盖计算 1 现浇圆形平板或圆心加柱的圆形平板顶盖在荷载作用下一般按弹性理论计算 2 现浇整体式无梁楼盖顶板 一般可采用弹性理论计算方法中 经验系数法 仅考虑均布荷载满布的情况 3水池 3 3圆形水池的计算 3 3 2顶盖与底板的计算底板计算 1 整体式 有支柱底板 假定地基反力均匀分布 计算同顶板 无支柱的圆板 直径不大 按均匀分布计算 直径较大 根据有无地下水确定计算方法 无地下水 按弹性地基上的圆板来确定池底地基土反力分布规律 有地下水 按均匀分布荷载计算 池底处于地下水位变化幅度内 按两种情况分别计算 取不利 2 分离式 由构造确定 3水池 3 3圆形水池的计算 3水池 3 4矩形水池的计算 3水池 3 4矩形水池的计算 有盖 无盖 3 4 1池壁计算浅池的计算 开敞式 3水池 3 4矩形水池的计算 水压力 3 4 1池壁计算浅池的计算 开敞式 3水池 3 4矩形水池的计算 土压力 3 4 1池壁计算浅池的计算 有顶盖 池壁与顶板线刚度之比大于5 3水池 3 4矩形水池的计算 水压力 3 4 1池壁计算浅池的计算 有顶盖 池壁与顶板线刚度之比大于5 3水池 3 4矩形水池的计算 土压力 3 4 1池壁计算浅池的计算 角隅弯矩竖向单向受力构件或等代框架所得弯矩在池壁水平方向的中段是比较符合实际的 但在两端偏大 这是因为在水池的四角处 侧压力是沿双向传递的 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 常把这些水平弯矩称作池壁的角隅弯矩 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 1池壁计算浅池的计算 角隅弯矩 3水池 3 4矩形水池的计算 池壁侧向分布荷载最大值 沿池壁高度的最大值 3 4 1池壁计算浅池的计算 角隅弯矩分布规律 3水池 3 4矩形水池的计算 顶边弹性固定 顶边铰支 顶边自由 3 4 1池壁计算深池的计算由弹性理论知 在侧向土压力或液体压力作用下 池壁竖向弯矩自下而上衰减很快 在H 2a处已很小 可忽略上部H 2a范围内 按水平框架计算水平弯矩下部2a范围内矩 按双向板水池计算 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 1池壁计算水平框架 上部H 2a范围节点弯矩 跨中弯矩 水平轴力 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 1池壁计算双向板式水池的计算 弯矩分配法双向板式水池的各池壁可看作三边固定 顶端铰支或三边固定 顶部自由的双向板 板上承受三角形或梯形的侧向荷载 先按双向板计算表格计算各固定板的固端弯矩 再计算出相邻交线上的不平衡弯矩 把不平衡弯矩按相邻池壁的线刚度分配给相邻池壁 池壁两端最后水平弯矩等于固端弯矩与分配弯矩的代数和 则跨中水平弯矩也能求得 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 1池壁计算双向板式水池的计算 弯矩分配法若池壁与池底为弹性嵌固 侧向荷载在池壁底部产生的固端弯矩和地基静反力在底板边沿产生的固端弯矩会形成节点不平衡弯矩 按池壁与池底线刚度分配不平衡弯矩 则池壁与池底端部弯矩等于各自的固端弯矩与分配弯矩的代数和 池壁底端弯矩为竖向弯矩 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 1池壁计算双向板式水池的计算 弯矩分配法若池壁下端为固定端 按双向板计算表格算得的池壁底边竖向弯矩即为最后弯矩 侧向荷载在池壁内引起水平方向轴向力 可取双向板相邻池壁的支座反力 按双向板边缘反力计算表计算 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 2顶盖与底板的计算顶盖的计算 同楼盖底板 单向板或双向板单向受力的底板 沿短向截取池底宽 m 按单跨板或多跨连续板计算 作用于板上的荷载为池盖 池壁 上部设备及活荷载等 G 作用下的地基反力p G A A池底面积 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 3水池 3 4矩形水池的计算 3 4 2顶盖与底板的计算顶盖的计算 同楼盖底板 单向板或双向板双向受力的池底沿x y轴两个方向截取池底各宽1m 分别按单跨板或多跨连续板计算 且作用于每隔池底上的荷载p0应沿x y方向按px yp0 py 1 y p0分配 y由双向板的计算系数查用 其他计算同单向受力板 3水池 3 4矩形水池的计算 3 5 1圆形水池初拟尺寸高度 3 5 4m 容量50 500方 4 0 4 5m 容量600 2000方 直径 由高度和容量求得壁厚 180mm 120mm 单层配筋的小水池 顶 底板厚 100mm支座截面应满足 3水池 3 5水池的设计与构造 不满足加大板厚 3 5 1圆形水池计算简图计算直径d 按池壁截面轴线确定计算高度H 按池壁与顶盖和底板的连接方式确定上下端均为整体连接 上端按弹性固定 下端按固定 H取净高Hn 顶板厚度一半 两端均弹性固定计算时 H取Hn 顶板厚度一半 底板厚度一半 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池计算简图计算直径d 按池壁截面轴线确定计算高度H 按池壁与顶盖和底板的连接方式确定上下端均为非整体连接H取至连接面处上下端均为铰接 H取至铰接中心 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池计算简图 支承条件池壁底端作为固定支承的条件 1 池壁底端与底板整体连接 2 h1 h 3 a1 h 且a2 a1 4 地基良好 地基土为低压缩性或中压缩性 压缩系数a1 2 0 5 池壁底端整体连接而不满足以上条件 则应按弹性固定计算 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池计算简图 支承条件池壁顶端 1 无顶盖或顶板搁置于池壁上 自由边界 2 搁置如图 则池内水压力下按自由端计算 池外土压力作用下按铰支计算 3 池壁与顶板整体连接且配筋可承受端弯矩时 按弹性固定计算 只配抗剪钢筋 按铰接计算 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池池壁截面设计 1 计算所需的环向钢筋和竖向钢筋 2 按环向拉力作用下不允许出现裂缝的要求验算池壁厚度 3 验算竖向弯矩作用下的裂缝宽度 4 按斜截面受剪承载力要求验算池壁厚度 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池池壁截面设计 1 环向钢筋根据环向拉力按轴心受拉构件的正截面承载力公式计算 竖向分段 每段取最大环向应力确定本段配筋 考虑温 湿 差引起的内力时 再加环向弯矩 按偏心受拉正截面承载力公式计算 钢筋应对称布置于池壁内外两侧 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池池壁截面设计 2 竖向钢筋按竖向弯矩计算 当轴向压力Nx较大 相对偏心距 2时 按偏心受压构件计算 池壁顶 中间和底端分别按最不利正负弯矩计算内 外侧竖向钢筋 布置在环向钢筋外侧 可切断 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池池壁截面设计 3 环向抗裂 3水池 3 5水池的设计与构造 若不满足要求 应增大池壁厚度或提高混凝土强度等级 3 5 1圆形水池池壁截面设计 4 竖向裂缝验算清水池 给水处理池0 25mm污水处理池0 2mm 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池构造要求 1 厚度壁厚 180mm 120mm 单层配筋的小水池 顶板厚 肋梁板 100mm无梁板 120mm底板厚 肋梁板 120mm无梁板 150mm 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池构造要求 2 池壁钢筋直径 环向钢筋 6mm 竖向钢筋 8mm 间距 70 250mm 200mm 壁厚 150mm 1 5d 壁厚 150mm 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池构造要求 3 保护层厚度一般35mm 与污水接触 5mm 基础 底板的下层钢筋 有垫层40mm 无垫层70mm 池内梁柱 受力筋35mm箍筋 构造筋20mm 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池构造要求 4 池壁与顶盖的连接构造 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池构造要求 5 池壁与底板的连接构造 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 1圆形水池构造要求 6 抗震构造要求保证整体性 取决于连接的可靠程度及结构本身的刚度和强度 连接筋 配筋率 加密区等措施 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 2矩形水池一般构造要求同圆形水池 顶端自由的浅池池壁 顶部宜配置水平加强钢筋 直径 竖向钢筋直径 12mm 转角处要设腋角 并配适量构造钢筋 底板要防渗 防开裂 分隔缝要保证填缝的不透水性 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 2矩形水池配筋方式池壁转角处水平钢筋的布置 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 2矩形水池配筋方式池壁和基础的固定连接 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 2矩形水池配筋方式池顶设水平框架梁 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 2矩形水池伸缩缝的构造要求 1 上下贯通 保证两侧的温度区段具有充裕的伸缩余地 2 严密的抗漏能力 构造 宽度20mm 25mm 长度 30m 3水池 3 5水池的设计与构造 3 5 2矩形水池抗震构造同圆形水池 池壁拐角处的连接构造 当设防烈度为8 9度时 拐角处的里外层水平钢筋配筋率 0 3 伸入两侧池壁内的长度不应小于1 0m 3水池 3 5水池的设计与构造 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题 3水池 3 6计算例题