浅析钢筋混凝土贮液池温湿度的作用效应计算及构造措施.docVIP

浅析钢筋混凝土贮液池温湿度的作用效应计算及构造措施 　　摘要：分析了温、湿度作用对钢筋混凝土贮液池的影响，总结了贮液池温、湿度作用内力的计算方法，并对考虑温、湿度作用的贮液池设计和施工中需要采取的构造措施进行了阐述。 　　关键词：钢筋混凝土贮液池；温、湿度作用；构造措施 　　中图分类号：TU528.571 文献标识码：A文章编号： 　　 　　1 前言 　　在冶金行业中，钢筋混凝土贮液池的应用十分广泛，例如：水池、各类油池等。常见的贮液池形式有单格、多格矩形池、圆形池，并且有地上、半地下、地下三种布置方式。贮液池的容量一般由工艺决定，其形式和尺寸等主要根据使用要求、地质情况、材料供应、施工条件等方面来确定，因而在设计中需要考虑的因素较多，受力较复杂。 　　在贮液池的工程设计中，对于高温水池毋庸置疑须考虑温度作用，而常温水池一般是考虑池内液压、池外土压和地下水压的作用，易忽略温度、湿度变化所引起的内力。许多已建和在建的钢筋混凝土贮液池在施工、使用过程中，普遍存在因温、湿度变化产生的温度应力而导致开裂的现象，而温度裂缝的存在或多或少改变了设计时所预定的使用功能，留下安全和经济隐患。因此，在结构受力分析中，对池壁的计算，应充分考虑温、湿差作用效应的影响。 　　2 温、湿度作用 　　由于工艺要求、季节变化以及混凝土硬化过程中产生的水化热等，导致池壁产生膨胀或收缩，当这种变形受到约束时，便会在池体中产生相应的温度或湿度应力（或内力）。 　　温度作用一般分为两种形式，即池内水温与池外气温的不同而形成的壁面温差，及施工期间混凝土浇筑完毕时的温度与使用期间的季节最高或最低温度之差，这种温差沿壁厚不变，用池壁中面处的温差代表，称为中面季节温差。 　　由于混凝土具有湿胀干缩的物理性能，当池壁混凝土因含水量变化产生的变形受到约束时，就会产生湿差应力，湿度的计算包括壁面湿差和中面湿差两部分，为计算方便，可将湿差折算为“当量温差”计算，一般近似可按10 采用。 　　3温、湿度作用下的内力计算 　　温差和湿差所产生的内力计算是一个很复杂的问题，至今还没有圆满解决，实际工程中，对温、湿差所产生的内力，通常采用规范公式进行计算。 　　3.1壁面温差的计算（如图1所示） 　　 （1） 　　 　　图1 热传导简图 　　式中： ——壁板两侧表面的温差标准值（ ）； 　　 ——壁板厚度（m）； 　　 ——包括壁板在内以及两侧面层材料的第i层材料的厚度（m）； 　　 ——壁板材料的导热系数 ； 　　 ——相应第i层材料（含壁板在内）的导热系数 ； 　　 、 ——构件表面与两侧介质的热交换系数 ； 　　 n——组成构件截面的材质数量； 　　 ——内部介质温度（ ），可按年最低月平均温度采用； 　　 ——壁板外侧的大气温度（ ），可取年最低月的统计平均温度计算。 　　3.2 壁板中面季节温差的计算 　　 （2） 　　式中： ——由于季节温差导致壁板中面的温差（ ）； 　　 ——壁板施工闭合时的大气温度（ ），设计时应根据工程及进展情况，判断施工时间，取该时间段内平均气温计算； 　　 m——壁板外侧材料的数量。 　　3.3 矩形贮液池池壁内力计算 　　a）单向受力壁板 　　 （3） 　　式中 k——系数，两端固定时，取 1 / 12；一端固定一端铰支承时，取 1 / 8； 　　 ——混凝土线膨胀系数； 　　 ——宽度，可取单位宽度 b = 1 m 计算； 　　 ——壁厚； 　　 ——端固定另一端铰支承时，计算截面至铰支承的距离；两端固支时，取 x =H； 　　H——壁板的计算长度； 　　 ——折减系数，按0. 65 采用。 　　b) 双向受力壁板 　　 （4） 　　式中 k——系数，四边固定时，取 0.1；其他情况按 x，y 方向查文献[1]或设计手册。 　　3.4圆形贮液池池壁内力计算 　　在壁面温差 的作用下： 　　（5） 　　式中 ——池壁的厚度； 　　 ——池壁材料的温度线膨胀系数； 　　 ——混凝土的泊松比； 　　 ——折减系数，按0.65采用。 　　此公式没有考虑单元构件类型和支承条件的差别，忽略了壁面温差引起的环向力，会给计算带来误差，只有当单元构件的两端皆固定时，计算结果才是精确的；当单元构件采取其它约束条件时，可选用文献[2]的查表法进行内力计算。 　　4 考虑温、湿度作用的钢筋混凝土贮液池设计 　　在贮液池设计中，温差和湿差不需同时考虑，对夏季应考虑湿差作用，对冬季应考虑温差影响而不考虑湿差。前者低温收缩与湿胀抵消；后者由于低温面的水分子浓度加大导致水分迁移，致使低温面湿度增加。因此设计时应取两者之大值进行内力计算，并均属低温一侧受拉[2]。