沱口泵站闸阀井结构计算书.docx

沱口泵站闸阀井结构计算书
闸阀井按简单矩形水池计算模型进行计算。
执行规范:
　　《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》
　　《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》
　　《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012), 本文简称《荷载规范》
　　《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》
　　《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS 138-2002), 本文简称《水池结构规程》

钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; Q - HRBF400; R - HRBF500
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1 基本资料
1.1 几何信息
水池类型: 有顶盖 半地上
长度L=2.400m, 宽度B=2.400m, 高度H=3.500m, 底板底标高=-3.500m
池底厚h3=250mm, 池壁厚t1=250mm, 池顶板厚h1=200mm,底板外挑长度t2=200mm
注：地面标高为±0.000。

(平面图) (剖面图)
1.2 土水信息
土天然重度18.00 kN/m3 , 土饱和重度20.00kN/m3, 土内摩擦角30度
地基承载力特征值fak=100.0kPa, 宽度修正系数ηb=0.00, 埋深修正系数ηd=1.00
地下水位标高-2.000m,池内水深1.500m, 池内水重度10.00kN/m3,
浮托力折减系数1.00, 抗浮安全系数Kf=1.05
1.3 荷载信息
活荷载: 池顶板1.50kN/m2, 地面20.00kN/m2, 组合值系数0.90
恒荷载分项系数: 水池自重1.20, 其它1.27
活荷载分项系数: 地下水压1.27, 其它1.27
活载调整系数: 其它1.00
活荷载准永久值系数: 顶板0.40, 地面0.40, 地下水1.00, 温湿度1.00
考虑温湿度作用: 池内外温差10.0度, 内力折减系数0.65, 砼线膨胀系数1.00(10-5/°C)
1.4 钢筋砼信息
混凝土: 等级C30, 重度25.00kN/m3, 泊松比0.20
纵筋保护层厚度(mm): 顶板(上35,下35), 池壁(内35,外35), 底板(上35,下35)
钢筋级别: HRB400, 裂缝宽度限值: 0.20mm, 配筋调整系数: 1.00
构造配筋采用 混凝土规范GB50010-2010

2 计算内容
(1) 地基承载力验算
(2) 抗浮验算
(3) 荷载计算
(4) 内力(考虑温度作用)计算
(5) 配筋计算
(6) 裂缝验算
(7) 混凝土工程量计算

3 计算过程及结果
单位说明: 弯矩:kN.m/m 钢筋面积:mm2 裂缝宽度:mm
计算说明：双向板计算按查表
恒荷载:水池结构自重,土的竖向及侧向压力,内部盛水压力.
活荷载:顶板活荷载,地面活荷载,地下水压力,温湿度变化作用.
裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合.
3.1 地基承载力验算
3.1.1 基底压力计算
(1)水池自重Gc计算
顶板自重G1=28.80 kN
池壁自重G2=163.94kN
底板自重G3=49.00kN
水池结构自重Gc=G1+G2+G3=241.74 kN
(2)池内水重Gw计算
池内水重Gw=54.15 kN
(3)覆土重量计算
池顶覆土重量Gt1= 0 kN
池顶地下水重量Gs1= 0 kN
底板外挑覆土重量Gt2= 100.88 kN
底板外挑地下水重量Gs2= 26.00 kN
基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 100.88 kN
基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 26.00 kN
(4)活荷载作用Gh
顶板活荷载作用力Gh1= 8.64 kN
地面活荷载作用力Gh2= 41.60 kN
活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=50.24 kN
(5)基底压力Pk
基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=2.800×2.800 = 7.84 m2
基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
=(241.74+54.15+100.88+26.00+50.24)/7.840= 60.33 kN/m2
3.1.2 修正地基承载力
(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm
rm=[1.500×(20.00-10)+2.000×18.00]/3.500
= 14.57 kN/m3
(2)计算基础底面以下土的重度r
考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3
(3)根据《地基规范》的要求，修正地基承载力:
fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)
= 100.00+0.00×10.00×(3.000-3)+1.00×14.57×(3.500-0.5)
= 143.71 kPa
3.1.3 结论: Pk=60.33 < fa=143.71 kPa, 地基承载力满足要求。
3.2 抗浮验算
抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=241.74+100.88+26.00= 368.62 kN
浮力F=(2.400+2×0.200)×(2.400+2×0.200)×1.500×10.0×1.00
=117.60 kN
Gk/F=368.62/117.60=3.13 > Kf=1.05, 抗浮满足要求。
3.3 荷载计算
3.3.1 顶板荷载计算:
池顶板自重荷载标准值: P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2
顶板活荷载标准值: Ph1= 1.50 kN/m2
池顶均布荷载基本组合:
Qt = 1.20×P1 + 0.90×1.27×1.00×Ph1= 7.71 kN/m2
池顶均布荷载准永久组合:
Qte = P1 + 0.40×Ph1= 5.60 kN/m2
3.3.2 池壁荷载计算:
(1)池外荷载:
主动土压力系数Ka= 0.33
侧向土压力荷载组合(kN/m2):
部位(标高)
土压力标准值
水压力标准值
活载标准值
基本组合
准永久组合
地面(0.000)
0.00
0.00
6.67
7.62
2.67
池壁顶端(-0.200)
1.20
0.00
6.67
9.14
3.87
地下水位处(-2.000)
12.00
0.00
6.67
22.86
14.67
底板顶面(-3.250)
16.17
12.50
6.67
44.03
31.33
(2)池内底部水压力: 标准值= 15.00 kN/m2, 基本组合设计值= 19.05 kN/m2
3.3.3 底板荷载计算(池内无水，池外填土):
水池结构自重标准值Gc= 241.74kN
基础底面以上土重标准值Gt= 100.88kN
基础底面以上水重标准值Gs= 26.00kN
基础底面以上活载标准值Gh= 50.24kN
水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb = (241.74×1.20+100.88×1.27+26.00×1.27+50.24×1.27×0.90×1.00)/7.840
= 64.88kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = (241.74+100.88+26.00×1.00+1.50×5.760×0.40+20.00×2.080×0.40)/7.840
= 49.58kN/m2
板底均布净反力基本组合:
Q = 64.88-0.250×25.00×1.20
= 57.38 kN/m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe = 49.58-0.250×25.00
= 43.33 kN/m2
3.3.4 底板荷载计算(池内有水，池外无土):
水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb = [241.74×1.20+(1.900×1.900×1.500)×10.00×1.27]/7.840 = 45.77kN/m2
板底均布净反力基本组合:
Q = 45.77-(0.250×25.00×1.20+1.500×10.00×1.27) = 19.22kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe = [241.74+(1.900×1.900×1.500)×10.00]/7.840 = 37.74kN/m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe = 37.74-(0.250×25.00+1.500×10.00) = 16.49kN/m2
3.4 内力,配筋及裂缝计算
弯矩正负号规则:
顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负
池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负
底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负
荷载组合方式:
1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)
2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)
3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)
(1)顶板内力:
计算跨度: Lx= 2.100 m, Ly= 2.100 m , 四边简支
按双向板计算.
荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
基本组合
准永久组合
下侧-L向跨中
1.50
1.09
B向跨中
1.50
1.09
上侧-L向边缘
0.00
0.00
B向边缘
0.00
0.00
(2)L侧池壁内力:
计算跨度: Lx= 2.150 m, Ly= 3.050 m , 三边固定,顶边简支
池壁类型: 普通池壁,按双向板计算
基本组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
基本组合
内侧-水平跨中
4.63
-
-
4.63
水平边缘
-
3.32
-
3.32
竖直跨中
2.89
-
-
2.89
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
3.64
-
3.64
外侧-水平跨中
-
-1.66
-13.02
-14.68
水平边缘
-9.33
-
-15.63
-24.96
竖直跨中
-
-1.12
-13.96
-15.08
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-9.07
-
-14.17
-23.24
准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
准永久组合
内侧-水平跨中
3.07
-
-
3.07
水平边缘
-
2.61
-
2.61
竖直跨中
1.97
-
-
1.97
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
2.86
-
2.86
外侧-水平跨中
-
-1.31
-11.39
-12.69
水平边缘
-6.16
-
-13.67
-19.83
竖直跨中
-
-0.88
-12.21
-13.09
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-6.26
-
-12.40
-18.66
(3)B侧池壁内力:
计算跨度: Lx= 2.150 m, Ly= 3.050 m , 三边固定,顶边简支
池壁类型: 普通池壁,按双向板计算
基本组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
基本组合
内侧-水平跨中
4.63
-
-
4.63
水平边缘
-
3.32
-
3.32
竖直跨中
2.89
-
-
2.89
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
3.64
-
3.64
外侧-水平跨中
-
-1.66
-13.02
-14.68
水平边缘
-9.33
-
-15.63
-24.96
竖直跨中
-
-1.12
-13.96
-15.08
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-9.07
-
-14.17
-23.24
准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)
部位
池外土压力
池内水压力
温湿度作用
准永久组合
内侧-水平跨中
3.07
-
-
3.07
水平边缘
-
2.61
-
2.61
竖直跨中
1.97
-
-
1.97
竖直上边缘
-
-0.00
-
0.00
竖直下边缘
-
2.86
-
2.86
外侧-水平跨中
-
-1.31
-11.39
-12.69
水平边缘
-6.16
-
-13.67
-19.83
竖直跨中
-
-0.88
-12.21
-13.09
竖直上边缘
0.00
-
-0.00
-0.00
竖直下边缘
-6.26
-
-12.40
-18.66
(4)底板内力:
计算跨度:Lx= 2.150m, Ly= 2.150m , 四边简支+池壁传递弯矩
按双向板计算.
1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)
基本组合作用弯矩表
部位
简支基底反力
池壁传递弯矩
弯矩叠加
上侧-L向跨中
11.71
-
0.58
B向跨中
11.71
-
0.58
下侧-L向边缘
0.00
-23.24
-23.24
B向边缘
0.00
-23.24
-23.24
L向跨中
-
-11.13
-
B向跨中
-
-11.13
-
准永久组合作用弯矩表
部位
简支基底反力
池壁传递弯矩
弯矩叠加
上侧-L向跨中
8.85
-
-
B向跨中
8.85
-
-
下侧-L向边缘
0.00
-18.66
-18.66
B向边缘
0.00
-18.66
-18.66
L向跨中
-
-8.94
-0.09
B向跨中
-
-8.94
-0.09
2.池内有水,池外无土时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)
基本组合作用弯矩表
部位
简支基底反力
池壁传递弯矩
弯矩叠加
上侧-L向跨中
3.92
1.74
5.67
B向跨中
3.92
1.74
5.67
L向边缘
0.00
3.64
3.64
B向边缘
0.00
3.64
3.64
准永久组合作用弯矩表
部位
简支基底反力
池壁传递弯矩
弯矩叠加
上侧-L向跨中
3.37
1.37
4.74
B向跨中
3.37
1.37
4.74
L向边缘
0.00
2.86
2.86
B向边缘
0.00
2.86
2.86
(5)配筋及裂缝:
配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.
裂缝计算根据《给排水结构规范》附录A公式计算.
按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:
①顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
下侧-L向跨中
1.50
400
E12@250
452
0.02
B向跨中
1.50
400
E12@250
452
0.02
上侧-L向边缘
0.00
400
E12@250
452
0.00
B向边缘
0.00
400
E12@250
452
0.00
②L侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
内侧-水平跨中
4.63
500
E12@220
514
0.03
水平边缘
3.32
500
E12@220
514
0.03
竖直跨中
2.89
500
E12@220
514
0.02
竖直上边缘
0.00
500
E12@220
514
0.00
竖直下边缘
3.64
500
E12@220
514
0.03
外侧-水平跨中
-14.68
500
E12@220
514
0.13
水平边缘
-24.96
500
E12@220
514
0.20
竖直跨中
-15.08
500
E12@220
514
0.13
竖直上边缘
-0.00
500
E12@220
514
0.00
竖直下边缘
-23.24
500
E12@220
514
0.19
③B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
内侧-水平跨中
4.63
500
E12@220
514
0.03
水平边缘
3.32
500
E12@220
514
0.03
竖直跨中
2.89
500
E12@220
514
0.02
竖直上边缘
0.00
500
E12@220
514
0.00
竖直下边缘
3.64
500
E12@220
514
0.03
外侧-水平跨中
-14.68
500
E12@220
514
0.13
水平边缘
-24.96
500
E12@220
514
0.20
竖直跨中
-15.08
500
E12@220
514
0.13
竖直上边缘
-0.00
500
E12@220
514
0.00
竖直下边缘
-23.24
500
E12@220
514
0.19
④底板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)
部位
弯矩
计算面积
实配钢筋
实配面积
裂缝宽度
上侧-L向跨中
5.67
500
E12@220
514
0.05
B向跨中
5.67
500
E12@220
514
0.05
L向边缘
3.64
500
E12@220
514
0.03
B向边缘
3.64
500
E12@220
514
0.03
下侧-L向跨中
0.00
500
E12@220
514
0.00
B向跨中
0.00
500
E12@220
514
0.00
L向边缘
-23.24
500
E12@220
514
0.19
B向边缘
-23.24
500
E12@220
514
0.19
裂缝验算均满足.