水池结构计算范文

关于矩形钢筋混凝土水池计算的总结

梁永涛

摘要：水池是污水处理工程中常见的用人工材料修建、具有防渗作用的水处理设施。结合某污水处理厂储泥池的设计工作，对矩形钢筋混凝土水池的设计计算进行总结。

关键词：矩形钢筋混凝土水池 计算 总结

水池是污水处理工程中常见的用人工材料修建、具有防渗作用的水处理设施。根据其地形和土质条件可以修建在地上或地下，即分为开敝式和封闭式两大类；按形状特点又可分为圆形和矩形两种；因建筑材料不同可分为：砖池、浆砌石池、钢筋混凝土池等。因此，在实际工程的设计中，应充分对所设计水池的环境及结构特点进行分析，完成该水池的设计工作。本文结合某污水厂储泥池的设计过程对矩形水池的计算进行总结

一、水池结构的设计假定

1、使用材料的假定

在水工构筑物的设计工程中，应首先确定该水池的结构类型，该储泥池为半地下式敞口矩形水池，因此，建议采用钢筋混凝土材料。

根据《给排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002第3节的规定：3.0.1、贮水或水处理构筑物、地下构筑物的混凝土强度等级不应低于C25；3.0.3、钢筋混凝土构筑物的抗渗，宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求。构筑物混凝土的抗渗等级要求应按表3.0.3采用；3.0.6、最冷月平均气温低于-3℃的地区，外露的钢筋混凝土构筑物的混凝土应具有良好的抗冻性能，并应按表3.0.6的要求采用。混凝土的抗冻等级应进行试验确定。

表3.0.3 混凝土抗渗等级Si的规定

最大作用水头与混凝土

壁、板厚度之比值iw 抗渗等级Si

<10 S4

10~30 S6

>30 S8

注：抗渗等级Si的定义系指龄期为28d的混凝土试件，

施加i×0.1MPa水压后满足不渗水指标。

表3.0.6 混凝土抗冻等级Fi的规定

地表水取水头部 其他

冻融循环总次数 地表水取水头部的水位涨落区以上部位及外露的水池等 ≥100 <100

最冷月平均气温低于-10℃ F300 F250 F200

.

;. 敞口矩形水池设计(4m×5m×2.5m)

执行规范:

《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002), 本文简称《混凝土规范》

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002), 本文简称《地基规范》

《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》

《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002), 本文简称《水池结构规程》

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1 基本资料

1.1 几何信息

水池类型: 无顶盖 半地上

长度L=5.400m, 宽度B=4.400m, 高度H=2.800m, 底板底标高=-2.800m

池底厚h3=300mm, 池壁厚t1=200mm,底板外挑长度t2=200mm

注：地面标高为±0.000。

(平面图) (剖面图)

1.2 土水信息

土天然重度18.00 kN/m3 , 土饱和重度20.00kN/m3, 土内摩擦角30度

地基承载力特征值fak=100.0kPa, 宽度修正系数ηb=0.00, 埋深修正系数ηd=1.00

地下水位标高-5.000m,池内水深1.500m, 池内水重度10.00kN/m3,

浮托力折减系数1.00, 抗浮安全系数Kf=1.05

1.3 荷载信息

活荷载: 地面30.00kN/m2, 组合值系数0.90

恒荷载分项系数: 水池自重1.20, 其它1.30

活荷载分项系数: 地下水压1.27, 其它1.40

活荷载准永久值系数: 顶板0.40, 地面0.40, 地下水1.00, 温湿度1.00

水池结构计算方法

随着现代城市建设的飞速发展，人工水池的建设与利用越来越普遍，这些水池为人们提供了娱乐休闲的场所，同时也起到了保护环境，减轻城市排水压力，提高水资源利用率等多种作用。而在水池的设计与建设中，结构计算是至关重要的一步，本文将从三个方面介绍水池结构计算方法。

一、水池截面形式与荷载计算

水池的截面形式和荷载计算是水池结构计算的关键，主要涉及到以下几个方面：

1.截面形式

水池截面形式可以分为矩形、梯形、圆形、多边形等多种形式，不同的形式有着不同的应用场景和应力特点，设计者需要根据具体情况进行选择与计算。

2.荷载计算

荷载计算包括水压、波浪、风压、雨雪等因素，其计算公式如下：

水压：P=γh波浪：P=0.5γhmax风压：P=0.6KtKvqCfA雨雪：P=ρgh

其中，γ表示水密度，h表示水深，hmax表示波高，Kt、Kv、q、Cf、A、ρ分别表示风力系数、曝露系数、风速、摩擦系数、受风面积和雨雪密度。 通过以上计算，可以得出水池结构的最大承载力和应力分布情况。

二、材料选择与构造设计

材料选择和构造设计是水池结构计算中的关键点，主要涉及到以下几个方面：

1.材料选择

水池材料可以选择钢筋混凝土、预应力混凝土、砖石结构等多种材料，其选择需要考虑力学特性、强度、稳定性、防水性以及施工难度等因素。

2.构造设计

水池的构造设计包括墙体、底板、排水系统、防水层等方面，需要保证其结构强度、稳定性、防水性以及合理的排水设计。

三、结构分析与优化设计

结构分析和优化设计是水池结构计算中的重要部分，涉及到以下方面：

1.结构分析

通过有限元分析等手段对水池结构进行力学分析，得出水池在不同荷载条件下的应力、变形等参数，并进行比较和分析。

2.优化设计 通过对结构分析结果的比较和分析，对不合理的结构进行优化设计，既提高了结构在荷载条件下的承载能力，又减轻了结构本身的重量和成本。

总之，水池结构计算方法涉及到多个方面，设计者需要根据实际情况进行综合考虑，以保证水池结构的牢固稳定、防水耐久，为人们营造一个安全、舒适的环境。

水池计算

一. 底板计算

上部结构及侧壁：3100kN

覆土：1200 kN

挑土：0.5*（18+46）*4.2*18=2420KN

底板：0.5*9.6*23.6*25=2830KN

Gk＝9550 kN

基地平均反力 P=9550/23.6*9.6=42KPa

Ly=6,lx=8，按双向板计算，四边简支。

MyK＝0.062×42×6²＝94KN-M

MxK＝0.0317×42×6²＝48KN-M

底板厚500mm

计算As＝1100mm² 实配X向Φ18@180（1414mm2）

计算As＝1500mm² 实配Y向Φ18@150（1696mm2）

裂缝计算：

计算最大裂缝宽度wmax:

wmax=2.1ψ*σsk(1.9c+0.08deq/ρte)/Es=0 .19 mm小于最大裂缝宽度限值wlim=0 .2mm 裂缝计算满足要求。

二. 侧壁计算

1. 荷载取值

以池内无水，池外有土计算

地面堆积荷载 f1= 20×1/3=6.7KN/㎡ （均布荷载）

土压力 f2= 1/3×8×4.2=11.2KN/㎡ （三角形荷载）

地下水压力 f3=10×3.7=37KN/㎡ （三角形荷载）

2. 荷载计算

（以池内无水，池外有土计算）

①荷载设计值 0 ~ 58KN/㎡ （三角形荷载）

9.4KN/㎡ （均布荷载）

②荷载标准值 0 ~ 48.2KN/㎡ （三角形荷载）

6.7KN/㎡ （均布荷载）

3．池壁1（以池内无水，池外有土计算）

Ly=3.7,lx=8，按单向板计算,一端固定一端铰接。

1）三角形荷载

My＝0.0298×58×3.7²＝24KN-M MYK＝0.0298×48.2×3.7²＝20KN-M