贮液池设计学习

第四章贮液池,贮液池：包含水池、化粪池及其他给排水的设施学习内容：1、贮液池的荷载及荷载组合2、圆形贮液池的计算3、矩形贮液池的计算4、贮液池的设计和构造,贮液池的类型,1、贮液池的荷载及荷载组合,4.1.1：池顶荷载：永久荷载：顶板自重、土重等可变荷载：活载、雪载等4.1.2：池壁荷载：水压力、土压力A：水压力池内底面处：,1、贮液池的荷载及荷载组合,荷载,1、贮液池的荷载及荷载组合,池壁外侧的侧压力有：土压力、地面活荷载产生的侧压力及有地下水时的地下水压力。（1）无地下水时：池壁顶土压力：池壁底土压力（2）有地下水时：池壁外底部土压力,1、贮液池的荷载及荷载组合,地面活载引起的附加侧压力池壁外底部的地下水压力组合：池底于地下水位以上时：池顶外侧压力,1、贮液池的荷载及荷载组合,池壁外底部土压力池壁底部位于地下水为以下土压力4.1.3池底荷载及地基土应力地基反力：（1）池顶活载引起：一般取=1.5KN/M2（2）池顶覆土引起：取覆土重（3）由顶板自重Gr池壁自重Gw支柱自重Gc等,4.1.4：荷载组合,一般取此两种（最不利状态）（1）池内满水，池外无土（适用于两支承为自由，（一）地下水池铰支或固定）（2）池内无水，池外有土（3）池水水满，池外有水：适用于池壁两端为弹性固定的情况。（1）池内满水；（二）地面水池（2）池内满水及温差作用。温差作用取壁面温差和湿度当量温差中较大者进行计算；有顶盖的应计算活载；有保温措施的只计第一种；对底板不计温度作用。（三）正常使用极限状态：主要是裂缝控制。,4.2圆形贮液池,4.2.1池壁计算（1）基本假定A.材料各向同性、弹性均质；B.壁厚远小于池半径r；C.位移远小于壁厚h；D.垂直于池壁中曲面方向的法向应力可略。,（2）基本原理：运用圆柱壳理论计算,4.2圆形贮液池,径向位移与环向伸长量的关系微分方程,微分方程,微分方程,池壁计算内力的一般公式对于某一特定边界条件，可确定上面积分常数C1、C2、C3、C4。然后可导出具体计算公式。,顶端自由、底端固定,顶自由、底固定内力公式,其中,内力计算,公式较复杂，有现成的表格套用，见附录表分几种情况：（1）池顶自由，池底固定（荷、矩形荷、顶部有M、H0）（2）两端固定（荷、矩形荷）（3）两端铰支（荷，矩形荷）（4）底固定，顶铰支（荷）（5）底铰支，顶自由（梯形荷载、荷、矩形荷、底端Mo）（6）两端自由（底端有Mo、底有水平力H）,内力分析,1、环向内力N（顶自由、底部固定端约束对N的影响）,内力分析,2、池壁竖向弯矩MX（顶自由、底固定：与承受三角形荷载的悬臂构件接近）,内力分析,3、顶部边界弯矩作用下的池壁内力变化规律,内力分析结论,4.2.2顶盖与底板计算,（1）顶盖计算：可查表，有现浇圆形平板或圆心加柱的圆形平板。（2）底板计算分：整体式与分离式整体式：A：有柱时，同顶板（考虑地基反力均匀分布）；无柱时，半径r小时按地基反力均匀分布计算；半径r大时又分有无地下水来确定计算方法。无地下水时，按弹性地基上的圆板确定池底的地基土反力的分布规律；有地下水且浮力较大时，按均匀荷载计算，有地下水且浮力时有时无时，算两种情况取大值。,4.3矩形贮液池,分类,4.3矩形贮液池,4.3.1池壁计算,浅池主要有：,4.3.1池壁计算,4.3.1池壁计算,有顶盖时：根据连接构造确定顶端边界条件1、现浇连成整体时：按池壁和顶盖的线刚度的比值确定。5倍以上时，可认为顶端铰支。否则为弹性固定。2、池壁底端与局部未加厚成条形基础的整体式钢筋混凝土底板整体连接式，也按两者的刚度比确定边界条件。当地基软弱时，宜按弹性固定。3、大、中型矩形地下贮液池，内力计算可采用等代框架法,4.3.1池壁计算,角隅弯矩：在贮液池的四角，侧向力沿双向传递，且沿水平传递的比例较大。这些水平传递的侧压力在池壁两端产生较大的水平弯矩。这个水平弯矩称作池壁的角隅弯矩。,角隅弯矩分布,4.3.1.2深池,无盖深池：深池上部（H-Hd）范围内主要为水平弯矩。水平弯矩按水平框架计算。下部Hd范围内内力按双向板计算。,4.3.1.2深池上部,单格水池的水平弯矩,4.3.1.2深池上部,池壁的水平轴向力近似计算：多格深池池壁的弯矩可用弯矩分配法计算。,4.3.1.3深池下部（双向板式贮液池）,计算方法：1、弯矩分配法各壁可视为三边固定、顶部铰支或三边固定、顶部自由的双向板。,双向板式贮液池,（2）空间弯矩分配法,4.3.2顶盖与底板计算,顶盖：预制装配式顶盖按楼盖设计方法计算池底：单向受力：作用在底板上的荷载为地基反力，考虑池壁下端的弯矩作为力偶荷载作用于两端。底板的轴力等于池壁下端的剪力。双向受力：分别按单跨板和多跨板查表计算。其他同单向受力板。,4.4贮液池的设计与构造,4.4.1圆形贮液池设计步骤（1）初定尺寸；定高度、直径、壁厚壁厚主要由抗裂要求定。壁厚不宜小于180mm，顶、底板厚不小于100mm，且支座截面满足（2）计算尺寸（3）确定计算简图。,圆形贮液池,计算高度H的确定,圆形贮液池,底端为固定的条件：,池壁的设计,设计内容：（1）计算所需的环向钢筋和竖向钢筋；（2）以不出现裂缝验算池壁厚度；（3）验算竖向弯矩作用下的裂缝宽度；（4）按斜截面受剪承载力要求验算池壁厚度竖向弯矩作用下，允许开裂。清水池、给水池不应超过0.25mm，污水池不应超过0.2mm。,构造要求,（1）壁厚最小厚度一般180mm；（2）钢筋：环向直径应6mm，竖向8mm，间距70mm；壁厚150mm以内时200mm；（3）保护层：一般等同砼规范；（4）连接构造：图4.17,连接构造,4.4.2：矩形贮液池设计要点,（1）一般构造；同圆形贮液池（2）配筋方式：拐角处：图4-19、20、21；（3）伸缩缝：顶、壁、底应全部断开，缝宽一般20mm，不超过25mm，做法4-22；4-23（4）抗震构造：配筋率加大。拐角处伸入长度不小于1.0m4.5计算例题：,伸缩缝的间距可按表7.1.3采用。,拐角构造,伸缩缝,计算例题,例题4.1解题要点：1、计算简图2、荷载计算：2.1、水压力、2.2、温度和湿度变化对池壁的计算。（补充）3、内力计算：3.1、水压三角形水平荷载产生的内力。3.2、面壁温差产生的内力3.3、内力组合,例题4.1,3.3.1、设计竖向弯矩、设计池壁下端剪力3.3.2、设计环向弯矩、设计环向力4、环板基础的设计5、池壁的截面计算5.1、强度计算：竖向、环向5.2、裂缝计算6、环板基础截面计算,补充：温度和湿度变化对池壁的计算,地面贮水池出现裂缝的主要原因：液压和温度变化的共同作用。温度变化分壁面温差（池内液体温度与池外空气的温度不同引起内外壁面的温差）、季节平均温差即中面温差（施工期间混凝土闭合时的温度与贮液池使用时池壁平均月最高或最低温度之差）。中面温差，使池壁在边界有约束的条件下主要产生环向力和竖向弯矩。,温度和湿度变化对池壁的计算,湿差应力：由于混凝土的湿胀干缩的物理性能，当池壁混凝土因含水量变化而产生的变形受到约束时，产生的应力。湿差计算分壁面湿差和中面湿差两部分。但