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引言

伴随着我国经济的高速发展，各类化工厂区及污水处理的日益增多，水池是工业厂区及给排水工程中的重要构筑物，在化工厂区的建设过程中，水池的土建造价占到全厂造价的30%左右，在污水处理或者净水厂等给排水工程中，水池的投资更是高达整厂投资的70% ～80%，因此，如何既可以保证水池的结构安全，又能使其造价控制在合理的范围内就显得尤为重要。

1 水池的种类

在生产和使用中，水池的种类和用途多种多样，其中钢筋混凝土水池的应用范围最广。钢筋混凝土水池按照水池的位置可分为地下式、地上式水及半地下式水池;水池的形状也分为多种:矩形、多边形、圆形水池等;

2 水池作用荷载

在水池结构计算时，水池顶盖所承受的荷载一般包括顶板和梁格的自重、覆土自重及覆土以上的活荷载、雪荷载等等，在这些荷载中，顶板和梁格自重和覆土的自重荷载通常比较大，雪荷载和活荷载在计算时不同时考虑。

水池壁板所承受的荷载主要是水与土的作用力，土对壁板的侧压力采用朗肯主动土压力计算，

主动土压力系数:

水对壁板的侧压力按三角形分布，池底处所受最大水压力计算公式为;

壁板外侧顶部所受侧压力计算公式为:

壁板外侧底部所受侧压力计算公式为:

当存在地下水作用时:

当无地下水作用时:

图1 水池的作用荷载

除了上述荷载之外，还有一些其他作用会对水池结构产生影响。由于水池的工艺要求、四季的变化以及混凝土在硬化时可能产生的水化热等，会使水池的壁板发生伸缩。

3 水池的计算假定

对于水池的结构计算，应当建立整体模型或者对池壁和底板分别进行计算。在整体计算时，计算模型应当符合水土的实际作用效应，在分别计算时，壁板和底板的边界条件和计算假定也应与实际情况相符合。

顶板和壁板的计算:对于有顶板的水池，水池顶板的算法与钢筋混凝土肋梁屋盖的算法相同;水池的壁板的内力计算，应当根据壁板的长宽比以及边界假定按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》中第6.1和6.2条的规定计算，对于圆形水池，应当按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》的第6.2条的规定计算。计算中需要注意对顶板和壁板的不平衡弯矩进行合理分配。开敞式水池池壁的边界条件可假定为三边固接、顶边自由的板。有顶盖的水池池壁，其边界条件可视为三边固接、顶边铰接。

底板的计算:在底板计算时，可假定底板是简支于池壁，池壁的间距的不同影响着底板的地基反力，如图2所示:当水池的壁板间距很小，底板的变形与地基反力比较均匀(图2a);当水池壁板的间距逐渐增大，底板的变形与反力的不均匀分布会变得显著(图2b);甚至可能出现跨中出现较大负弯矩(图2c)，图2a情况可以假定地基反力为线性。

图2 池壁的距离对池底反力的影响

分布，而图2b和图2c在计算时必须要考虑弯矩的变化作用。在实际工程中，考虑弯矩变化的算法非常复杂，对于简单水池，一般用静力平衡法计算底板的内力:假定底板的地基反力的分布为线性分布，忽略变形协调的影响。

4 需注意的问题

水池抗浮:在抗浮设计时，应根据《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》，结合地勘报告中的最高地下水位进行验算。在计算中，当验算水池的局部抗浮不满足规范要求时，应当对水池的底板局部加厚以增加底板的重力或者设置抗拔桩。需要注意的是，在计算水池的整体抗浮时，无论是使用阶段还是施工阶段，都是按照池内无水这一工况来进行假定。但在实际工程中，在水池施工过程中一般会采用人工降低地下水或者在池内充水等措施保证水池的稳定;在水池的使用过程中，也只有在检修等特殊条件下才会将水池的水抽干。所以，在结构设计时，应当根据施工和使用的情况综合考虑，确定一个合适的地下水位设计标高，这样既保证水池的结构及抗浮安全，又能节省工程投资。

裂缝控制:在水池的使用过程中，由于温度等应力引起的变形受到约束，池体中有可能会产生温度和湿度应力，从而导致水池的开裂。因此在水池结构设计过程中，水池的裂缝控制不可忽视。在设计时，应当根据水池内所盛介质、地下水有无腐蚀等情况来确定池体的环境类别和池体的最大允许裂缝宽度。对于尺寸超过规范规定的水池，应当按照《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》的要求，合理的增加后浇带，后浇带可有效的消除部分混凝土前期收缩产生的当量温差，从而增大了构筑物伸缩缝的允许间距。后浇带的间距应当结合施工缝布置，并且能有效地削减温度收缩应力。

［1］CECS138：2002，给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程［s］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［2］陈载赋.钢筋混凝土建筑结构与特种手册［M］.四川:四川科学技术出版社，1992.

［3］胡建强.钢筋混凝土结构水池的设计与施工［J］.建材世界，2013(2).

［4］贾德成.钢筋混凝土水池裂缝的控制［J］.辽宁科技学院学报，2005(4).