市政钢筋混凝土水池设计培训讲义

3.10钢筋混凝土水池设计水池的选型水处理用池贮水池圆形矩形用途平面形状水池的结构池壁顶盖底板1.水处理用池，如沉淀池、滤池、曝气池等；该类型水池的容量、形式和空间尺寸主要由工艺设计决定。

2.贮水池，如清水池，高位水池，调节池；该类型水池的容量、标高和水深由工艺确定，而池型及尺寸则主要由结构的经济性和场地、施工条件等因素来确定。水池常用的平面形状为圆形或矩形，其池体结构一般由池壁、顶盖和底板三部分组成。按照工艺上需不需要封闭，又可分为有顶盖（封闭水池）和无顶盖（开敞水池）两类。

给水工程中的贮水池多数有顶盖（如图），而其他池子则多不设顶盖。预处理底板配筋周进周出二沉池底部二沉池布筋清水池布筋水解池底布筋河南开封辅仁制药有限公司污水处理厂改造工程二沉池（5000/m3d）集水坑施工图12清水池施工图13圆形水池施工图1415161.1贮水池容量、形状、水深等技术经济指标

贮水池容量在3000m3以内时，相同容量的圆形水池比矩形水池具有更好的技术经济指标。圆形水池在池内水压力或池外土压力作用下，池壁在环向处于轴心受拉或轴心受压状态，在竖向则处于受弯状态，受力均匀明确；而矩形水池的池壁则为受弯为主的拉弯或压弯构件，当容量在200m3以上时，池壁的长高比将超过2而主要靠竖向受弯来传递侧压力，因此池壁厚度常比圆形水池的大。

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贮水池的设计水深一般为3.5~5.0m，故容量的增大主要使水池平面尺寸增大。当水池容量超过3000m3时，圆形水池的直径将超过30m，水压力将使池壁产生过大的环拉力，此时除非对池壁施加环向预应力，否则将导致过厚的池壁而不经济。对大容量的矩形水池来说，壁厚取决于水深，当水深一定时，水池平面尺寸的扩大不会影响池壁厚度。故容量大于3000m3的水池，矩形比圆形经济。18

经济分析还表明，就每立方米容量的造价、水泥用量和钢材等经济指标来说，当水池容量大约在3000m3以内时，不论圆形或矩形池，上述各项经济指标都随容量增大而降低，当容量超过约3000m3时，矩形池的各项经济指标基本趋于稳定。191.2贮水池场地布置

矩形水池对场地地形的适应性较强，便于节约用地及减少场地开挖的土方量，在山区狭长地带建造水池以及在城市大型给水工程中，矩形水池的这一优越性具有重要意义。

自上世纪80年代以来，随着水池容量向大型发展，用地矛盾加剧，矩形水池更加受到重视。北京市水源九厂一期工程的调节水池，采用平面尺寸255.9m×90.9m、池高5m的矩形水池，容量达10.7万m3。如果与采用多个万吨级预应力圆形水池达到相同容量的方案相比，其节约用地和造价的效果都是肯定的。20

水池池壁根据内力大小及其分布情况，可以做成等厚的或变厚的1.3水池池壁厚度

变厚池壁的厚度按直线变化，变化率以2%～5%（每米高增厚20～50mm）为宜。无顶盖水池壁厚的变化率可以适当加大，现浇整体式钢筋混凝土圆水池容量在1000m3以下，可采用等厚池壁；容量在1000m3及1000m3以上，用变厚池壁较经济，装配式预应力混凝土圆形水池的池壁通常采用等厚度。21目前遍，国名内除符预应击力原蚕水池翼有采棕用装铺配式肚池壁转者外档，一聋般钢某筋混何凝土状水池密都采单用现技浇整吼体式浊池壁拒。矩形水原池的池站壁绝大叙多数采宜用现浇断整体式扫，有有运少数工浩程采用谋装配整敬体式池牙壁。采用装捉配整体果式池壁鹅可以节粥约模板欣，使池隶壁生产纺工厂化冈和加快捐施工进繁度。缺宁点是壁霞板接缝衬处水平皂钢筋焊筐接工作赔量大，稀二次混肿凝土灌在缝施工慰不便，结连接部夫位施工亭质量难斜以保证凯，因此义，实际慰时应特强别慎重抵。1.4装配副式和省现浇编整体遥式水忙池池伶壁22按照建歉造在地盼面上下狗位置的拥不同，存水池可完以分为腰地下式梦、半地宝下式及动地上式粪。1.5地下式休、半地作下式及霸地上式时水池为了完尽量唐缩小惯水池活的温纤度变知化幅代度，钱降低狸温度蚂变形已的影纲响，眨水池毁应优短先采国用地港下式奸或半蚊地下稀式。对于有纲顶盖的躁水池，夸顶盖以衰上应覆纳土保温留。水池的垃底面标袍高应尽号可能高贯于地下蓬水位，顺以避免改地下水万对水池碗的浮托累作用，任当必须绵建造在股地下水露位以下社时，池里顶覆土铅又是一敢种最简粮便有效洪的抗浮锈措施。23贮水池旗的顶盖糖和底板益大多采砌用平顶够和平底傅。工程实剑践表明况，对有果覆土的委水池顶驻盖，整准体式无投梁顶盖训的造价蝴和材料付用量都鱼比一般饱梁板体灾系为低设。装配家式梁眼板结浮构的乐优点奔是能岛够节嘴约模冬板和危加快皮工程廉进度杯，但悲经济克指标槽不如揪现浇坏整体条式无翅梁楼肌盖。从20世纪80年代以滚来，由召于工具雀化钢模爽在混凝久土工程斜中应用芬越来越登普遍，茄使现浇星混凝土柏结构得宜以扬长猜避短，丝式在水池牧设计中劈燕优先采扶用全现异浇混凝方土结构供已成为抛主流。1.6贮水池乐的顶盖勉和底板24当水池疼底板位泽于地下蚕水位以砖下或地持基较弱苦时，贮切水池的雨底板通崖常作成换整体式延反无梁采底板。当底障板位窄于地荡下水铁位以藏上，盖且基梁土较炊坚实泛、持底力层讽承载柴力特孔征值但不低赤于100忆kN/条m2时，底士板和池享壁支柱律基础则在可以分叙开考虑爆。此时壶池壁、岔支柱基惹础按独箩立基础逼设计，润底板的养厚度和蹄配筋均染由构造畏确定，耻这种底汉板称为饶分离式添（或铺唱砌式）柜底板。分离式旦底板可耍设置分卸离缝，涛也可以敞不设置晶，后者棒在外观祸上与整亲体式反溜无梁底尾板无异垦，但计刷算时不截考虑底溪板的作道用，柱功下基础难及池壁霜基础均肝单独计浑算。有苏分离缝党时，分庄离缝处厨应有止勒水措施董。25。26倒锥形菜和倒球冲壳组合容池底的抹加速澄平清池。27圆形蓄水池袖的顶框盖和鼻底板芬也可煮以采绸用球骗形或略锥形协薄壳外结构部，这百类结帆构的蛛特点喉是可哈以跨优越很垮大的微空间枝而不舅必设浴置中申间支插柱，狭由于浆壳体吸厚度番可以辽做得唱很薄线，在环混凝虚土和凶钢材男用量蚊上往忍往比剖平面勾结构外经济贫。缺狼点是周模板善制作扮费费叹工费靠料，向施工坏要求警较高掉，而论且水淋池净滨高不隶必要欺地增吵大，化当水埋池为菜地下蹦式或雨半地平下式懒时，迎土方洒开挖届和池偿顶覆钢土的主工作珍量也墙因此游增大桐，为菜了克滑服后勇一缺检点，迈可以扣尽量黑压低膊池壁章的高肉度，袄甚至均完全拐不用叉直线鼓形池盾壁而戚由池辞顶和酬池底帽直接认相接程组成演蚌壳底式水卸池。3.1喜0.1水池的福荷载1、水努池荷险载分嫂类及厘选用（1）池顶赛荷载对于有岁顶盖的心封闭式怀水池，强应计算爹作用于累池顶板费上的竖晌向荷载扬，主要腥包括顶抗板自重邀、防水扎层重、舱覆土重呢、雪荷送载和活养荷载。池顶洒、池事底及仿池壁迷的各速种荷怨载必细须分变别进龙行计废算（2）池闻壁荷鹊载作用蜘在池排壁上薯的荷基载可狸分为池内水圾压力、池外转土压力集和地下掀水压力默。是水池牺承受的展主要荷齿载之一价，一般恼偏安全狂地按满至池来计关算水压蹈。（3）温烟、湿娘度荷战载由于拘混凝打土硬日化过知程中里产生扑的水倾化热粱、工科艺要苗求以静及季铺节变象化等仰，造灵成池童壁产搂生膨筛胀和廊收缩肢。当沈变形住受到葬约束铅时，灭在池奶体中刺产生粗相应品的温度或朱湿度应翅力。温度应竿力和湿度略应力是导颜致混凳凝土岸池壁断产生裂缝的主要额原因。（4）池谦底荷巧载池底租板作肤用的鱼荷载嚼包括朗：池怎内水伍的自重荷载望，水这池顶预板和邻壁板咸的重力荷锻载，底板库顶面以誓上（包巷括挑出辫部分）购覆土荷载及活括荷载甚引起范的基底反蒜力。2、荷拜载组暖合水池催设计琴中通秘常考康虑以含下3种荷奖载组赢合：①池内属水压+自重(对应工徐况为：欲池内有鸟水，池淘外无土)②池外土诸压+自重(对应劈燕工况闻为：帐池内怒无水柿，池第外有输土)③池内水防压+自重+温、忙湿度屿荷载3.闭10侵.2水池栽设计前的内盖力计用算水池由的内束力计臂算主绣要包仅括池壁雨内力仿计算和底板抚内力印计算。不同林边界条洲件和地书基反力乌模型的泡选取，义对水池和的内力搞计算结举果有很流大的影叉响1、池壁据的边界拨条件假殿定和内理力计算池壁绿的边惧界条孕件假形定及馋应用悼：①开敞亏式水池其池壁的俯边界条霞件可假当定为三边固竖接、顶缩慧边自由的板锅。②有顶锯盖的封档闭式水驰池池壁促，视其再与顶板秒的连接森情况，技池壁的席边界条冤件可假牧定为三边固填接、顶蜜边铰接(或弹刊性支融承)的板篇。当池扣壁与藏顶板未整体须连接室，且延池壁夺线刚性度为猫顶板眼线刚局度的5倍以上晴时，可温假设池议壁顶端纷为铰接饱，否则地为弹性括支承。2、底板庭内力计巴算（1）地基反省力的分材布规律贴及底板蜜内力计棵算的常栽用方法嫁，在地罢基反力壤作用下望，池底娘可视为简支于池盲壁上楼，池耗壁间裙距对梳池底蛋反力片分布占有影挣响。（2）当池壁躲间距小怨至使两鹅邻池壁剑刚性角教重叠时盛，变形勤与反力紫比较均权匀，不伐计弯矩务。当池昼壁间距谎增大，透变形与虹反力的德不均匀守分布愈丑加显著脑，甚至查可能出早现跨中兔反向挠刮曲引起荷与地基册脱开现势象，反乡丰力向池袖壁下集效中，前锤者可以崖按地基滴反力为档线性分通布进行歉计算，量而后者咽弯矩的菠变化已建不可忽园视。实际并工程劣中，腥常采珍用静力没平衡政法或考穷虑池翠底与潮地基系相互洲作用缠的内力伸分析拨方法来计纪算水耽池底隔板内仰力。锁当使置用静验力平袋衡法粘计算泰时，取假定石地基留反力县按线炎性分逗布，各只要蜻求满匙足静弱力平论衡条缝件，恩乎略勒变形匀协调泄条件枝，所戒以计疏算结德果是桃相当育近似挖的，胶此法问适用毙于计悼算池群型小度、容堆积小库的小子型水候池，舍是一到种适往宜手械工计魔算的汽简便旗方法校。当鬼使用划考虑抖池底景与地泉基相谨互作浸用的针内力级分析讲方法爱时，纽奉地基河反力明模型哗一般必采用Win甚kle考r弹性哑地基反模型。3.1联0.3水池眨设计谅的构饶造要萍求水池实第际是空妇间结构努体系，大其自身作约束和叫外界条贯件的约屠束都