矩形水池计算书

5．其他参数: 壁面温差或湿度当量温差△t: 10.0 ℃ 池顶活荷载标准值: 4.00 kN/m2 水池类型: 污水池 水的容重: 10.00 kN/m3 混凝土线膨胀系数α (10-5): 1.00 混凝土的泊松比μ : 0.20 最大裂缝宽度: 0.20 mm
二、地基承载力计算
1．求解基底压力: 1) 顶板重: Pr = 7.75 × 5.30 ×0.20 ×30.00 = 246.45 kN 2) 底板重: Pb = (7.75 + 2 × 0.00) × (5.30 + 2 × 0.00) ×0.40 ×30.00 = 492.90 kN 3) 壁板重: Pw = (2 × 7.75 + 2 × 5.30 - 4 × 0.35) × 3.00 × 0.35 ×30.00 = 778.05 kN 4) 水池自重: Pp = 246.45 + 492.90 + 778.05 = 1517.40 kN 5) 水重: Ps = (7.75 - 2 × 0.35)(5.30 - 2 × 0.35) ×0.00 × 10.00 = 0.00 kN 6) 垫层重: Pd = (7.75 + 2 × 0.00)(5.30 + 2 ×0.00) ×0.10 ×18.00 = 73.94 kN 7) 覆土重: Pf = 7.75 × 5.30 × (4.25 - 0.40 - 0.20 - 3.00) ×18.00 + (2 × 7.75 + 2 × 5.30 + 4 × 0.00) × 0.00 × [(4.25 - 0.40 - 1.00) ×20.00 + 1.00 × 18.00] = 480.58 kN 8) 基底面积: A = (7.75 + 2 × 0.00)(5.30 + 2 ×0.00) = 41.07 m2 9) 总压力: Fk = Pp + Ps + Pd + Pf =1517.40 + 0.00 + 73.94 + 480.58 = 2071.91 kN 10) 基底压强: Pk = Fk 2071.91 + Gk = + 4.00= A 41.07 54.44 kN/m2
3) 短边壁板内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 四边固定 该边壁板按照一般池计算，按双向计算。 短边壁板内力计算结果： 单位：kN·m/m 水平向跨中弯矩 竖直向跨中弯矩 水平向边缘弯矩 竖直向上边缘弯矩 竖直向下边缘弯矩 水压作用下 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 土压作用下 11.86 9.45 -5.40 -15.89 -21.72
值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按照下式修正。 基础土壤类型为： e 或 IL 均小于 0.85 的粘性土。 查《地基基础设计规范》表 5.2.4 得，宽度修正系数η 1.60。 基础底面上的加权平均重度γ
m
b
= 0.30，埋深修正系数η
d
=
=
18.00 × 1.00 + (20.00 - 10) ×3.25 = 11.88 kN/m3 4.25
注： 默认地面标高为±0.00。
3．土层参数: 土的类别: e 或 IL 均小于 0.85 的粘性土 土的容重: 18.0 kN/m3 饱和土容重: 20.0 kN/m3 地基承载力特征值: 190 kPa 土壤内摩擦角: 30.0° 4．材料参数: 混凝土等级: C30 钢筋混凝土容重: 30.00 kN/m3 钢筋等级: HRB335 钢筋类别: 带肋钢筋 混凝土抗拉强度标准值: 2.01 N/mm2 主筋的弹性模量 : 2.00 ×105 N/mm2 钢筋的相对粘结系数: 1.0
φ ) + γw × (Hw - h3) 2 30.00 30.00 ) + (3.25 - 0.40) × 10.00 × tan2(45 ) 2 2
= (4.25 - 3.25) ×18.00 × tan2(45 + 4.00 × tan2(45 -
30.00 ) +10 × (3.25 - 0.40) 2
注：水压作用下正弯矩表示壁板外侧受拉;土压作用下正弯矩表示壁板内侧受拉.
六、底板内力计算
1．底板压强计算 1) 自重以及覆土重： P1 = (Pr + Pw + Pf) (246.45 + 778.05 + 480.58) = = 40.24 kN/m2 A 41.07
2) 池顶活荷载： P2 = 4.00 kN/m2
基础底面下土的重度γ = 8.00 kN/m3 修正后的地基承载力特征值： fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5) =190.00 + 0.30 × 8.00 × (5.30 - 3)+ 1.60 ×11.88 × (4.25 - 0.5) = 266.81 kN/m2 > 54.44 kN/m2 地基承载力满足要求！
2．底板温度内力计算 底板约束条件简化： 四边铰接 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 32.50 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 32.50 横向边缘弯矩 (kN· m/m) 32.50 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) 32.50
3．壁板温度内力计算 1) 长边壁板温度内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 四边固定 水平向跨中弯 矩(kN· m/m) 0.00 竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 19.91 水平向边缘弯 矩(kN· m/m) 0.00 竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 19.91 竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) 19.91
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一、基本资料
2．几何参数: 水池长度: L1 = 7.75 m 水池宽度: W1 = 5.30 m 壁板高度: H1 = 3.00 m 顶板厚: h2 = 200 mm 底板厚: h1 = 400 mm 壁板厚: h4 = 350 mm 垫层厚: h3 = 100 mm 底板外伸: C1 = 0 mm 基底标高: -4.25 m 地下水位标高: -1.00 m 池内设计水位: Hi = 0.00 m
= 45.33 kN/m2 2．内力计算 1) 长边壁板与短边壁板的线刚度比为： 0.68 2) 长边壁板内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 四边固定 该边壁板按照浅池计算，按竖向单向计算。 长边壁板内力计算结果： 单位：kN·m/m 水平向跨中弯矩 竖直向跨中弯矩 水平向边缘弯矩 竖直向上边缘弯矩 竖直向下边缘弯矩 水平向角隅区弯矩 (中部边缘) 水压作用下 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 土压作用下 -9.09 2.12 -5.40 -16.50 -22.33 -13.22
2) 短边壁板温度内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 四边固定 水平向跨中弯 矩(kN· m/m) 24.88 竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 24.88 水平向边缘弯 矩(kN· m/m) 24.88 竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 24.88 竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) 24.88
四、顶板内力计算
1．顶板压强计算 顶板所受压强 P = hsγ + Gk = 0.85 × 18.00 + 4.00 = 19.30 kN/m2 2．顶板内力计算 顶板与壁板一同浇筑。 顶板的约束条件： 四边固定 顶板为双向板。 按照双向板进行计算： 弯矩计算结果 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 9.38 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 18.98 横向边缘弯矩 (kN· m/m) -30.88 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) -40.39
= 0.85 × 18.00 × tan2(45 = 6.43 kN/m2
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池底压力： Ps2 = (Hd - Hw) × γ × tan2(45 + Gk × tan2(45 φ φ ) + (Hw - h3) ×γ's × tan2(45 - ) 2 2
2．求解修正后地基承载力特征值: 基础宽度大于 3m 时或埋置深度大于 0.5m 时，从荷载试验或其它原位试验、经验
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叠加后底板弯矩值 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 21.49 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 43.52 横向边缘弯矩 (kN· m/m) -70.79 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) -92.59
七、温度内力计算
1．顶板温度内力计算 顶板的约束条件： 四边固定 顶板为双向板。 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 7.39 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 5.51 横向边缘弯矩 (kN· m/m) 7.76 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) -2.55
三、抗浮验算
抗浮全重 Fk = Pp + Pf = 1517.40 + 480.58 = 1997.98 kN 总浮力 Fw = λ × [(Hw - h1) × L1 ×W1 + h1 ×A] ×10 = 1.1 ×((3.25 - 0.40) × 7.75 ×5.30 + 0.40 ×41.07) ×10 = 1468.43 kN < 1997.98 kN 结构整体抗浮满足要求。
八、荷载组合
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计算最不利状态内力,当温度内力同向时相加,否则不加. 考虑混凝土徐变和允许有限裂缝等因素的影响,实际所承受的温度应力应乘以折减 系数 0.7 计算结果如下： 1) 顶板内力： 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 14.55 2) 底板内力： 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 44.24 3) 长边壁板内力： 水平向跨中弯 矩(kN· m/m) 水压作用下 土压作用下 0.00 -9.09 4) 短边壁板内力： 水平向跨中弯 矩(kN· m/m) 水压作用下 土压作用下 17.42 -5.56 竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 17.42 -7.97 水平向边缘弯 矩(kN· m/m) 17.42 -22.82 竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 17.42 -33.31 竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) 17.42 -39.13 竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 13.93 -11.82 水平向边缘弯 矩(kN· m/m) 0.00 -5.40 竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 13.93 -30.43 竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) 13.93 -36.26 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 66.27 横向边缘弯矩 (kN· m/m) -70.79 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) -92.59 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 22.84 横向边缘弯矩 (kN· m/m) -30.88 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) -42.17
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保护层厚度: 顶板上层 底板上层 长壁板内侧 短壁板内侧 40 35 35 35 顶板下层 底板下层 长壁板外侧 短壁板外侧 35 40 35 35
五、壁板内力计算
1．外荷载计算 1) 池内有水，池外无土时： 池内水压力： Pw = Hi × 10.00 = 0.00 × 10.00 = 0.00 kN/m2 2) 池内无水，池外有土时(朗肯主动土压力) 池顶压力： Ps1 = ht × γ × tan2(45 φ φ ) + Gk × tan2(45 - ) 2 2 30.00 30.00 ) + 4.00 ×tan2(45 ) 2 2
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3) 总压力： Pd = P1 + P2 = 40.24 + 4.00 = 44.24 kN/m2 2．底板内力计算 底板约束条件简化： 四边固定 底板为双向板。按照双向板进行计算。 壁板传递给底板的弯矩： 横向(kN· m/m) 15.56 纵向(kN· m/m) 15.56