大型钢筋混凝土水池设计简述

大型钢筋混凝土水池设计简述

摘要由于用地紧张,水池用地被大量压缩,水池深度达11m,对这种比较深的大型钢筋混凝土水池进行优化设计。

关键词大型钢筋混凝土水池;分离式;扶壁式挡水墙

0前言

某电厂离取水点直线距离约4公里,相对较远,从取水点通过管道泵送至电厂,由于征地等原因,不能采用双管道供水方案,只能采用单管道供水方案,当水泵或者管道损坏,需要停下来检修时,对电厂的供水就会中断,为了保证供水的可靠性,就需要在厂内修建一大型水池以满足可能的中断期内,机组正常运行的需水量。通过对过去大量工程经验的总结及相关规范的要求,一般水池储水至少能满足管道输水中断72小时机组正常运行的需水量,这样算下来,2台300MW的机组运行72小时,就需要修筑一个能储存至少30000m3的水池,才能满足要求。但由于现在用地比较紧张,水池的用地都被大量的压缩,本工程水池的净空尺寸为53m(宽)×55m(长)×11m(高),无盖,半地下布置,地面以下5.7m。另外,水池位于回填土区域,地基方法为强夯,强夯后承载力特征值为200Kpa,地下水位较低,不受地下水的影响。

1水池结构方案比较及选型

由于水池的宽×长×高=53m×55m×11m,都比较大,假若采用整体式,侧壁板按11.8m(加底板厚度的一半)高悬壁板计算,水深按10.7m考虑,侧板厚度至少为1.5m,底板厚度1.6m,配筋D32@150,才能满足承载力及变形要求。另外为了消除温度应力,至少需要设置两条后浇带。此方案造价比较高,施工难度大,且需要一次浇筑大体积的混凝土,温度应力很难消除,搞不好水池很容易开裂,带来安全隐患。本工程地下水位较低,水池不受地下水的影响,底板不需要考虑抗浮,那这样就可以考虑采用分离式,地板和侧板分开布置,底板按构造要求取0.25m厚即可,每隔10m左右分缝;侧板按扶壁式挡水墙设计,厚度可按0.5m考虑,每隔20m左右分缝,为了不影响水池的容量和保证美观,扶壁支撑板布置在池外,间隔5m设置一个。所有缝间用橡胶止水带连接处理。此方案结构布置合理,受力简单、明确,造价也相对较底,且能很好的避免大体积混凝土浇筑带来的温度应力的影响,规避水池大面积开裂的可能,不留安全隐患。但需要考虑以下两个方面的问题:一是防滑,抗倾覆可能不满足要求,需要加大自重或采取必要的其他措施,二是由于地基为强夯地基,强夯后承载力特征值为200Kpa,比较低,扶壁式挡水墙底板基底承载力可能不满足要求,需要加大基础底板的悬挑长度。另外土方挖方量也比较多,需要考虑对邻近建(构)筑物的影响。

通过以上比较分析,根据周围建筑及地下水相关条件,选择水池结构方案采用分离式布置,底板按构造底板,侧板按扶壁式挡水墙设计。

2计算

2.1计算条件

扶壁支撑板间隔5m布置一个,底板内侧悬挑长度8m,外侧悬挑长度3.5m,底板厚度1.1m,侧板和扶壁支撑板取0.5m。取扶壁支撑板间隔5m为一个计算单元。

2.2荷载组合

根据实际情况,本工程采用两中荷载组合方式:一是池外有土,池内无水;二是池外有土,池内有水。不考虑池外无土,池内有水的组合,因也考虑了在施工期间不允许池内积水,在池外没有回填土之前,不允许满水实验,只允许装6m深的水实验,待池外完全用砂碎石(4 : 6)分层回填夯实达到设计标高后,才可以满水实验。

2.3基本计算

通过计算,地基承载力、防滑、抗倾覆均能满足要求。

2.4结构计算

本工程主要计算扶壁式挡水墙,包括侧板、扶壁支撑板及底板的计算。

1)侧板以5m宽为计算单元,顶端自由,两侧边支撑于扶壁支撑板上,下端支撑于底板上,按三端固定,一端自由的单向连续板计算,在底部H=2.0L的范围内,按三边固定,顶边自由的双向续板板进行核算。

2)扶壁支撑板按下端固接的悬壁构件计算,从上到下均分4段计算,计算出每点的弯距,分段配筋。

3)底板按倒楼盖计算,两端悬挑段按悬臂构件计算,荷载取净荷载。(具体计算过程从略)

3结束语

根据施工期间从施工单位了解到的情况及投产运行后反馈来的信息判断,本设计达到了预期的效果。对于这种大型钢筋混凝土水池的设计,每个工程有每个工程的特点,要结合地质、水文及周围环境因素等综合考虑,才能得到一个最优的设计方案,在保证安全、适用的前提下,应尽量经济。

参考文献

[1]《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002).

[2]《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002).

[3]《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002).

[4]《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002).