水池计算理论研究范文

在给水排水工程构筑物的结构设计中，其大部分基本结构类型为水池结构。

关键词：水池，水池计算

1引言

在给水排水工程构筑物的结构设计中，其大部分基本结构类型为水池结构。本文针对单层的水池结构进行原理分析和计算讲解。

2步骤讲解

水池结构根据基础的类型不同，其受力模式也有所不同。水池基础类型分为两种，第一种为桩基础，第二种为天然筏板基础。

当水池基础为桩基础时，第一步：桩根数的计算；根据此公式可求得n的最小值。

F（单桩承载力特征值）·n（桩根数）≥G，G为当水池装满水时，水池池壁和顶、底板总重量、池内满水重、机器的总重量（即包括水池在内所有构件的重量）以及底板伸出水池部分上面所有的土重。

第二步：抗浮验算，其主要目的是验算地下水位所产生的浮力，是否能把桩拔起，确保构筑物的安全。G/F（浮力）＞1.05(大于1.05才满足抗浮验算，≤1.05表明桩会被拔起)，F（浮力）=ρ（水）gV，F（浮力）单位为kN，ρ（水）=103kg/m3,g=10N/kg,V为水池嵌入地面以下部分的体积（m3）；G为池内无水时，水池池壁和顶、底板总重量、机器总重量和底板伸出水池部分上面所有的土重。

第三步：底板配筋计算；底板配筋计算分为板面筋和板底筋计算。1）板面筋计算：当池内满水时，此时板面受到的水压为最大的面荷载。Q面荷载=gh[Q面荷载单位为kN/m2,g污水=10～13kN/m3，h为水池满水时水高度（m）]。根据面荷载，以及板的种类（单向或双向板）以及支撑方式，通过计算(大学结构设计专业课本有详细讲解)可求得板面筋。2）板底筋计算：当池内无水时，此时板底受到面荷载为最大值。Q面荷载=F（浮力）/S（底板面积m2）-25·h(板厚m)，Q面荷载单位为kN/m2,F（浮力）计算同上。根据面荷载，以及板的种类（单向或双向板）和支撑方式，通过计算可求得板底筋。

第四步：池壁配筋计算；池壁配筋计算分为池内壁和池外壁配筋计算。1）池内壁配筋计算：当池内满水时，此时内壁受到的水压为最大值。其水压为三角形荷载，三角形荷载底部最大值为gh[单位为kN/m2,g污水=10～13kN/m3，h为水池满水时水高度(m）]。根据三角形面荷载，以及板的种类（单向或双向板）和支撑方式，通过计算可求得水池内壁配筋。2）池外壁配筋计算：当池内无水时，此时外壁受到的压力为最大值。其压力为三角形荷载，当水池底部高于地下水位时则该压力只为土压力，三角形荷载底部最大值为rh[单位为kN/m2,r=18kN/m3，h为地面到水池底板面的高度(m)];当水池底部低于地下水位时,其压力为地下水压和浮土压力的合力，三角形荷载底部最大值为10·h+（18-10）·h·Ka[单位为kN/m2,h为地面到水池底板面的高度(m),Ka为主动土压力系数]，根据三角形面荷载，以及板的种类（单向或双向板）和支撑方式，通过计算可求得池壁外面筋。综合池壁外、内的配筋，取最大值，最终得出水池壁的配筋。3）水池壁顶部和底部的配筋计算：由于基础为桩基础，桩基相当于水池壁的支座，池壁受力模式为受弯构件，因此水池壁按深梁来考虑。计算时，只计算长边方向的水池壁，因为跨度大，跨中弯矩大。

梁200为池壁厚，2350为池壁的高度，三个支座为该池壁下面有3条桩。该梁所受到的荷载分为恒载和活载。恒载为q=q1+q2+q3;活载为q=q4+q5。q1为该池壁下悬挑出底板上面的土重；q2为沿着长边方向把水池对半分后，顶板和机器的重量；q3为沿着长边方向把水池对半分后，底板的重量；q4为顶板人群走动的活载，查荷载规范可得；q5为沿着长边方向把水池对半分后，此时池内水的重量。根据荷载，通过计算可求得水池壁顶部和底部的配筋。如果超筋或超出裂缝最大值，则要增加桩的根数。

当水池基础为天然筏板基础时，第一步：抗浮验算。第二步：满载情况下，基底压应力计算。计算为水池满水时，包括构筑物在内所有的总重量除以底板的面积。这一步是为了验算底板的压应力有没有超过底板下土质的承载力。第三步：分两种情况，最后综合这两种情况，得出一个配筋。第一种情况：池内无水时，根据顶板受到活载（没有顶板就没有活载）和水池的恒载，计算出底板所受到的净反力。根据净反力，可得出底板配筋计算；第二种情况：根据静力平衡原理，水池壁底部所受弯矩与底板所受弯矩相等，并且由于底板的厚度必须大于池壁的厚度，因此底板配筋面积为1.2倍水池壁配筋面积。最后综合这两个配筋结果，取最大值。第四步：池壁配筋计算，计算同上，并且不需要把池壁按深梁来考虑，只需在池壁顶部配两根比池壁所配钢筋大一、两级的钢筋，作为约束钢筋防止池壁顶部开裂。

3总结

以上讲解的是基本水池受力分析和计算步骤，其他不同、复杂的水池，都是在此基础上衍生、变形而得的。