矩形水池计算书

3) 短边壁板内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 三边固定，一边自由 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 4.55 4.49 -11.96 0.00 -17.76 土压作用下 2.62 3.26 -6.12 0.00 -11.10
八、荷载组合
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) 13.99 2) 底板内力： 横向跨中弯矩 纵向跨中弯矩 横向边缘弯矩 纵向边缘弯矩 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 13.99 横向边缘弯矩 (kN· m/m) 0.00 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) 0.00
2) 短边壁板温度内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 三边固定，一边自由 该边壁板按照一般池计算。 水平向跨中弯 矩(kN· m/m) 7.47 竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 5.23 水平向边缘弯 矩(kN· m/m) 7.82 竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 8.27 竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) 0.00
池底压力： Ps2 = (0 - Ew) × × tan2(45 + Gk × tan2(45 = (0 + 2.00) ×18.00 × tan2(45 30.00 30.00 ) + (-2.00 + 3.00 - 0.40) × 10.00 ×tan2(45 ) 2 2 30.00 ) + 10 × (-2.00 + 3.00 - 0.40) 2 φ φ ) + (Ew - Ef - h1) × 's × tan2(45 - ) 2 2
(kN· m/m) 43.47 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 12.02 2.62 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 12.02 2.62
(kN· m/m) 43.47
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(kN· m/m) 17.76
四、顶板内力计算
1．顶板压强计算 顶板所受压强 P = Gk + Ch2 = 10.00 + 25.00 × 0.15 = 13.75 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： 四边铰接 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) 13.99 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 13.99 横向边缘弯矩 (kN· m/m) 0.00 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) 0.00
Pd = P1 + P2 = 15.27 + 10.00 = 25.27 kN/m2 2．底板内力计算 底板约束条件简化： 四边铰接 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) 17.76 纵向(kN· m/m) 17.76
叠加后底板弯矩值 横向跨中弯矩 (kN· m/m) 43.47 纵向跨中弯矩 (kN· m/m) 43.47 横向边缘弯矩 (kN· m/m) 17.76 纵向边缘弯矩 (kN· m/m) 17.76
钢筋等级: HRB335 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 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
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 = A 93.75 + 288.00 = 15.27 kN/m2 25.00
2) 池顶活荷载： P2 = 10.00 kN/m2 3) 总压力：
(kN· m/m) 17.76
竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 9.73 3.26
水平向边缘弯 矩(kN· m/m) -11.96 -13.94
竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 8.27 0.00
竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) -17.76 -11.10
竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 9.73 3.26
sq
Es
d (1.5c+0.11 )(1+α1)υ ρte 0.65ftk ρtesqα2 Mq
ψ = 1.1 -
sq = 0.87A h s 0
wmax —— ψ —— 取 1.0 最大裂缝宽度，mm 裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数， 当ψ <0.4 时， 取 0.4； 当ψ >1.0 时， 按作用效应准永久组合计算的截面纵向受拉钢筋应力，N/mm2 钢筋的弹性模量，N/mm2 最外层纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度，mm 纵向受拉钢筋直径，mm 以有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 纵向受拉钢筋表面特征系数 标准组合 内力 kN· m/m 13.99 13.99 0.00 0.00 43.47 43.47 计算面积 mm2/m 569.31 569.31 321.75 321.75 858.00 858.00 直径 mm 8 8 6 6 10 10 间距 mm 80 80 80 80 90 90 实际面积 mm2/m 628.32 628.32 353.43 353.43 872.66 872.66 裂缝宽度 mm 0.11 0.11 0.00 0.00 0.07 0.07
φ ) + w ×(Ew - Ef - h1) 2
+ 10.00 × tan2(45 -
= 23.33 kN/m2 2．内力计算 1) 长边壁板与短边壁板的线刚度比为： 1.00 2) 长边壁板内力计算： 该边壁板边界约束条件简化为： 三边固定，一边自由 该边壁板按照一般池计算，按双向计算。 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 水压作用下 4.55 4.49 -11.96 0.00 -17.76 土压作用下 2.62 3.26 -6.12 0.00 -11.10
水平向边缘弯 矩(kN· m/m) -11.96 -13.94
竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 8.27 0.00
竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) -17.76 -11.10
九、裂缝计算
按照《给水排水工程构筑物结构设计规范》 （GB50069-2002） ，计算各位置裂缝宽 度。 wmax = 1.8ψ
m
=
18.00 × 2.00 + (20.00 - 10) ×1.00 = 15.33 kN/m3 3.00
基础底面下土的重度 = 10.00 kN/m3 修正后的地基承载力特征值： fa = fak + ηb (b - 3) + ηdγm(d - 0.5) =100.00 + 0.00 × 10.00 × (5.00 - 3)+ 1.00 ×15.33 ×(3.00 - 0.5) = 138.33 kN/m2 > 59.88 kN/m2 地基承载力满足要求！
Pk =
Fk 1454.52 + Gk = + 10.00 = 59.88 kN/m2 A 29.16
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 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： 淤泥和淤泥质土。 查《地基基础设计规范》表 5.2.4 得，宽度修正系数η b = 0.00，埋深修正系数η d = 1.00。 基础底面上的加权平均重度γ
注： 默认地面标高为±0.00。
3．土层参数: 土的类别: 淤泥和淤泥质土 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: 100 kPa 土压力标准值计算形式: 主动土压力 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: 25.00 kN/m3
七、温度内力计算
1．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： 三边固定，一边自由 该边壁板按照一般池计算。 水平向跨中弯 矩(kN· m/m) 7.47 竖直向跨中弯 矩(kN· m/m) 5.23 水平向边缘弯 矩(kN· m/m) 7.82 竖直向上边缘 弯矩(kN· m/m) 8.27 竖直向下边缘 弯矩(kN· m/m) 0.00
三、抗浮验算
抗浮全重 Fk = Pp + Pf = 673.35 + 199.68 = 873.03 kN 总浮力(取浮力系数为 1.1) Fw = λ × (Hw × A) × 10 = 1.1 × (1.00 ×29.16) ×10 = 320.76 kN < 873.03 kN 结构整体抗浮满足要求。
五、壁板内力计算
1．外荷载计算 1) 池内有水，池外无土时(当 Hi<H1/3 时,取 Hi=H1/3;当 Hi>H1×2/3 时, 取 Hi=H1)： 池内水压力： Pw = Hi × 10.00 = 3.00 × 10.00 = 30.00 kN/m2 2) 池内无水，池外有土时(朗肯主动土压力) 池顶无覆土，所以 池顶压力： Ps1 = 0.00 kN/m2
2．几何参数: 水池长度: L1 = 5.00 m 水池宽度: W1 = 5.00 m 壁板高度: H1 = 3.00 m 顶板厚: h2 = 150 mm 底板厚: h1 = 400 mm 壁板厚: h4 = 200 mm 垫层厚: h3 = 100 mm 底板外伸: C1 = 200 mm 基底标高: Ef = -3.00 m 地下水位标高: Ew = -2.00 m 池内设计水位: Hi = 2.50 m
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: 10.00 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 = 5.00 × 5.00 ×0.15 ×25.00 = 93.75 kN 2) 底板重: Pb = (5.00 + 2 × 0.20) × (5.00 + 2 × 0.20) ×0.40 ×25.00 = 291.60 kN 3) 壁板重: Pw = (2 × 5.00 + 2 × 5.00 - 4 × 0.20) × 3.00 × 0.20 ×25.00 = 288.00 kN 4) 水池自重: Pp = 93.75 + 291.60 + 288.00 = 673.35 kN 5) 水重: Ps = (5.00 - 2 × 0.20) ×(5.00 - 2 × 0.20) ×2.50 × 10.00 = 529.00 kN 6) 垫层重: Pd = (5.00 + 2 × 0.20) × (5.00 + 2 × 0.20) ×0.10 ×18.00 = 52.49 kN 7) 覆土重: Pf = (2 × 5.00 + 2 × 5.00 + 4 × 0.20) × 0.20 × [(3.00 - 0.40 - 2.00) ×20.00 + 2.00 × 18.00] = 199.68 kN 8) 基底面积: A = (5.00 + 2 × 0.20) × (5.00 + 2 × 0.20) = 29.16 m2 9) 总压力: Fk = Pp + Ps + Pd + Pf =673.35 + 529.00 + 52.49 + 199.68 = 1454.52 kN 10) 基底压强:
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一、基本资料
1．设计依据: 《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》 （CECS 138:2002） 《混凝土结构设计规范》 （GB50010—2002） 《地基基础设计规范》 （GB50007—2002） 《给排水工程结构设计手册》 中国建筑工业出版社 《土木工程特种结构》 高等教育出版社 马芹永 2005 年 7 月 第一版