帶蓋矩形水池池壁豎向彎矩計算探討

王躍磊 張寧

天津市政工程設(shè)計研究總院有限公司 300051

引言

給水排水工程中，水池結(jié)構(gòu)使用范圍廣、類型多，針對水池結(jié)構(gòu)的計算一般有兩種方法：手冊查表計算法及有限元法。

手冊查表計算法需要設(shè)計人根據(jù)相關(guān)規(guī)范［1］、規(guī)程、靜力計算手冊等，確定各構(gòu)件類型，假定各構(gòu)件的邊界約束，賦予荷載并進(jìn)行計算。近些年來隨著有限元軟件的發(fā)展，一些商用有限元水池結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計軟件已被廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者所接受。實際操作過程中筆者發(fā)現(xiàn)，手冊查表計算法和有限元的結(jié)果往往存在較大差異，導(dǎo)致設(shè)計人在二者之間難以取舍。

國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對水池手冊查表計算法和有限元計算之間的差異做過計算對比分析。文獻(xiàn)［2］認(rèn)為，手冊查表計算法假定周邊的板對目標(biāo)板為固定作用，但是因為周邊的板產(chǎn)生一定的變形，實際受力時不可能達(dá)到完全固結(jié)的效果。文獻(xiàn)［3］認(rèn)為，手冊查表計算法未能考慮池壁與底板的共同作用，導(dǎo)致手冊查表計算法池壁根部彎矩偏大。

對于帶蓋矩形水池的豎向彎矩，目前學(xué)術(shù)界尚無系統(tǒng)的研究。本文通過帶蓋矩形水池的工程案例，分析手冊查表計算法和有限元法池壁豎向彎矩存在差異的原因，為設(shè)計者在今后的水池計算中提供參考。

1 典型案例

某帶蓋矩形水池，平面總尺寸22.6m×30.2m，池深8m，平剖面見圖1。

圖1 水池結(jié)構(gòu)平剖面Fig.1 Floor plan and sectional view of pool structure

參數(shù)取值：地下水位為地面；池內(nèi)水深8m；鋼筋混凝土容重25kN／m3，水容重10kN／m3，土容重18kN／m3，浮重度10kN／m3；池外壁壁面溫差Δt ＝10℃；……