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【摘要】矩形水池因自身性能堯結(jié)構(gòu)堯質(zhì)量具有十分特別的優(yōu)勢，逐漸成為提高水資源利用效率的重要裝置。本文對鋼筋混凝土矩形水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行探究，明確水池選擇堯內(nèi)力計算堯地基處理以及防滲透處理方面的特點，在此基礎(chǔ)上深入探究AAO生物反應(yīng)池結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，希望為鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化提供科學(xué)參考。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土;矩形水池;結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋼筋混凝土矩形水池被廣泛應(yīng)用于公用、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的建筑施工、污水處理、給排水中。因此，為滿足時展對鋼筋混凝土矩形水池的工藝要求，設(shè)計人員需要從水池結(jié)構(gòu)的建造標準入手，切實優(yōu)化水池結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而為項目創(chuàng)造更加可觀的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。

1鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計總體原則。為避免混凝土矩形水池出現(xiàn)開裂問題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注重先進理念的應(yīng)用，嚴格按照“高標準嚴要求”進行設(shè)計優(yōu)化，同時控制好主觀因素對結(jié)構(gòu)設(shè)計效果的影響，始終結(jié)合工程材料更替周期，選取最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，保證設(shè)計與施工的安全適用性與經(jīng)濟合理性。此外，矩形水池超長結(jié)構(gòu)是重點設(shè)計內(nèi)容，需要選擇科學(xué)合理的手段來降低工程成本，為矩形水池長遠應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。1.2水池的選擇頂板、池壁與底板是混凝土矩形水池的主要結(jié)構(gòu)，可分為全地下、全地上、半地上三種埋深形式。在對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，專業(yè)人員應(yīng)根據(jù)場地實際情況、結(jié)構(gòu)性能特點、建造工藝要求等進行全方位、多角度的考量。一般情況下，矩形水池的場地利用效率最高，施工技術(shù)簡單，將多個水池組合在一起或是加蓋房屋，會進一步增強矩形水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，對工程效益的提升具有重要意義。1.3計算水池內(nèi)力。底板、池壁的內(nèi)力計算與頂板內(nèi)力計算是分開的，敞口式、頂板獨立的矩形水池池壁視為三邊頂端自由連接；頂板封閉式矩形水池的底板與池壁視為鉸接。一般情況下，水池底板厚度為池壁厚度的1.2~1.5倍，地基為軟土的水池池壁與底板之間使用的是彈性固定支撐[1]。1.3.1底板內(nèi)力計算。矩形水池底板內(nèi)力受到地基反力的影響，使得池壁間距會對底板反力分布情況造成不同程度的影響。因此，在計算矩形水池底板內(nèi)力的過程中，首先，考慮池壁剛性角度重疊長度與池壁間距的關(guān)系，避免間距過大造成池底發(fā)生變形，必要時可采用靜力平衡法避免反力分布不均勻移動現(xiàn)象的發(fā)生。其次，地下水位高度小于水池底板高度時，地基壓縮性就會呈現(xiàn)均勻變化狀態(tài)，此時可計算小面積的水池地基反力來完成底板內(nèi)力的計算。最后，當矩形水池底板與懸臂板結(jié)構(gòu)較為相似時，可采用剪力計算懸臂板，對于等截面水池底板則應(yīng)按照直線上內(nèi)力分布情況計算地基反力。此過程主要是根據(jù)變截面、等截面兩種地基反力分布情況計算相應(yīng)的水池底板內(nèi)力。此外，對于多跨連續(xù)板則應(yīng)沿著寬度或是長邊計算底板內(nèi)力，同時按照雙向板計算四邊的傳遞彎矩與簡支，從而將鋼筋混凝土裂縫控制在0.2mm以下。1.3.2池壁內(nèi)力計算。對于鋼筋混凝土矩形水池來說，池壁內(nèi)力是其內(nèi)力計算的又一重要環(huán)節(jié)。在對池壁內(nèi)力進行計算時，若池壁長與高的比值不小于3，應(yīng)在較長的池壁取寬為1m的板作為計算單元，且這個計算單元內(nèi)力計算的方向應(yīng)與單板垂直方向相一致；當矩形水池池壁長與高的比值為0.5~3時，則應(yīng)按照荷載在雙向板上的傳遞特征，計算兩個傳遞方向上的內(nèi)力。因此，設(shè)計人員在進行鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)設(shè)計時，考慮溫度、濕度荷載以及其他因素便可明確池壁內(nèi)力，以此將工程裂縫控制在一定范圍內(nèi)[2]。1.4處理水池地基。在建設(shè)鋼筋混凝土矩形水池的過程中，經(jīng)常會遇到厚度不等的軟土層，在一定程度上導(dǎo)致水池底部受力不均，矩形水池在一定反力作用下，會出現(xiàn)變形、結(jié)構(gòu)破壞等問題。因此，矩形水池地基處理主要是解決地基承載力不高的問題，最終將土層不均勻沉降程度控制在一定范圍內(nèi)。在以往處理矩形水池地基時，采用預(yù)制樁、灌注樁等增強軟土層地基的強度，但會增加工程成本，并且環(huán)境效益低。近些年，水池地基處理主建筑•節(jié)能要運用的形式為復(fù)合地基、填強夯法，其中復(fù)合地基處理法主要增強地基豎向強度，使得荷載分布在天然地基土與豎向增強體上。通常情況下，采用碎石樁、灰土擠密樁等柔性樁來增強樁基設(shè)計效果，對于樁數(shù)較多、地基布樁原理為成片分布的復(fù)合地基，需要進行靜載荷試驗來確定地基的承載力，同時進行單樁靜載荷試驗可進一步增強復(fù)合地基的黏結(jié)強度。在澆筑基地的混凝土之前，需要做好施工現(xiàn)場的勘察工作，計算出不同土質(zhì)情況下墊層的底板中心，將模板架空進行混凝土澆筑，混凝土外部使用瀝青來防止水泄漏。轉(zhuǎn)角處是鋼筋混凝土最長出現(xiàn)裂縫的部位，較大的裂縫會嚴重影響水池整體質(zhì)量，因此需要將“暗梁”“暗柱”設(shè)置在底板、池壁、轉(zhuǎn)角交接處，以此較少結(jié)構(gòu)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)。暗梁的高度應(yīng)大于矩形水池池壁的厚度，受力水平鋼筋應(yīng)大于內(nèi)外側(cè)的配置，從而為鋼筋混凝土矩形水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化奠定良好基礎(chǔ)。1.5水池的防滲透處理。鋼筋混凝土矩形水池被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的水資源處理工程中，對于污水處理廠的鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)加強防滲透與防腐處理效果，以此保證水池能夠以良好的性能投入使用。相關(guān)研究表明，防滲透能力不強的水池會造成地下水水發(fā)生二次污染，由于污水處理廠的水源來源復(fù)雜，對水池防滲透處理有著較高要求，針對新建矩形水池：①合理選擇水泥材料與骨料級配，嚴格控制水泥的配合比，提高鋼筋混凝土質(zhì)量；②將模板、基層澆水濕透后，再進行混凝土的澆筑與振搗，進而保證工程質(zhì)量，注意控制水泥的養(yǎng)護時間，避免早期脫落造成混凝土出現(xiàn)裂縫；③添加一定量的添加劑提高混凝土的綜合性能，保證水池防滲透能力[3]。對于污水處理廠矩形水池：①將一定量的防護料加入混凝土表面孔隙中，如在混凝土表面使用有機硅材料，使得混凝土表明形成保護層杜絕水質(zhì)滲透；②在混凝土表面涂抹高效的防護材料，避免水池內(nèi)水質(zhì)與外界水質(zhì)發(fā)生交換，如使用環(huán)氧、聚氨酯增強酸性水質(zhì)環(huán)境水池防滲透與防腐性能，使用環(huán)氧增強堿性水質(zhì)環(huán)境水池防滲透與防腐性能，注意涂料需定期維護；③在鋼筋混凝土外部貼能夠隔絕外界水質(zhì)的花崗巖、耐酸磚等，注意塊材間的厚度控制在30mm以內(nèi)，并做好勾縫處理，以此保證水池防腐、抗?jié)B性能。

2AAO生物反應(yīng)池結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

以污水處理廠的AAO生物反應(yīng)池結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，為進一步提高鋼筋混凝土矩形水池的應(yīng)用效果，需要結(jié)合污水處理廠的處理效率與效果，運用生物反應(yīng)池來減少污水處理能耗，充分發(fā)揮出AAO生物反應(yīng)池結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢與價值。2.1水池抗浮設(shè)計要點。首先，設(shè)計人員需要考慮水池的自重浮沉，結(jié)合生物反應(yīng)池抗浮系數(shù)、酸化池抗浮系數(shù)、沉淀與氧化池的抗浮系數(shù)，采用壓重抗浮、抗拔錨桿、自重抗浮等對矩形水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。其中，壓重抗浮主要是利用頂板覆土、底板配重對水池抗浮進行設(shè)計；自重抗浮主要是加大水池底板、池壁、頂板的自重對水池進行抗浮設(shè)計。無論是哪種抗浮設(shè)計，在頂板處覆土便可有效提高水池的抗浮系數(shù)，在頂板上運用綠植處理，可進一步增強矩形水池的生態(tài)效果。對于中間有柱子的封閉式多格水池，還應(yīng)完善排水系統(tǒng)，避免雨水過多堆積影響水池的正常使用，保障水池使用的安全性。AAO生物反應(yīng)池的池底結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2超長結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。對于長度較大的生化組合池，一般情況下采用變形縫形式將生化組合池分為兩個水池或根據(jù)水池實際需要設(shè)置膨脹加強帶。在此過程中，設(shè)計人員需要嚴格按照相關(guān)規(guī)范標準的內(nèi)容妥善設(shè)置伸縮縫間的距離，在對水池設(shè)置膨脹加強帶時應(yīng)注意溫度與濕度的控制，避免對變形縫及水池整體結(jié)構(gòu)造成較大的影響。與此同時，設(shè)計人員還應(yīng)控制工程所用水泥的配合比，首選水化熱低的水泥來提高水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，保證AAO生物反應(yīng)池能夠投入實際使用，并可有效避免裂縫的產(chǎn)生。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在掌握水池設(shè)計特點與工程造價要求的前提下，需要將壁板厚度控制在700mm以上，同時合理考慮水池底部彎矩與壁板厚度間的關(guān)系，進而保證水池超長結(jié)構(gòu)具有良好的性能。

3結(jié)語

綜上所述，鋼筋混凝土矩形水池經(jīng)過長時間使用后，損耗速度會逐漸加快，這就要求設(shè)計人員科學(xué)合理計算矩形水池的底板與池壁內(nèi)力、處理水池地基，同時加強防滲透與防腐的處理，對于AAO生物反應(yīng)池，還應(yīng)明確抗浮設(shè)計、超長結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，以此保證水池結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、經(jīng)濟性，促進工程環(huán)境效益與社會效益的提升。

參考文獻

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作者:郭啟志 單位:中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司