水池技术改造工程中池壁洞口改造加固设计与分析_马梓涵.pdf
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1、Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言伴随城乡污水排放标准愈发严格,越来越多的水处理构筑物因工艺设计规模限制,已无法满足现有水处理要求。为有效利用已有水处理构筑物,减少重建带来的浪费,针对水处理构筑物的技术改造工程被广泛实施1。此类技术改造工程旨在通过对现状水处理构筑物采取开洞、加高及增加隔墙等措施,以满足改造后工艺设计要求。其中,在水池池壁不同位置设置洞口以满足水处理单元工艺设计要求最为常见。结构专业须在相应位置,根据开洞尺寸、形状及位置制订不同的加固方案,以求满足池壁强度要求的同时对原池壁产生较小影响。本文结合的工程实例,研究不同类型池壁开洞加固设计
2、方案。2项目背景本文以天津某厂内现状RH循环供水提升泵池作为案例进行研究。该泵池改造后将作为中间泵站将厂区废水加压提升至新建调蓄池,改造内容主要包括:(1)对现状内部隔墙做底部增设过水洞;(2)对现状池壁增设DN800 mm工艺管道。现有泵池(见图1)分为水池及泵坑两部分,单个内径为27.7 m5.75 m,水池净高5.8 m,原状池壁厚350 mm,底板厚700 mm;水池底板顶标高为-2.00 m,工艺最高液位为0.1 m,室外地坪标高2.670 m,设计抗浮水位按室外地坪标高考虑。本改造工程未增加任何荷载,经复核,改造后水池满足承载力要求。3池壁开洞处加固及内力计算水土侧向压力下,池壁根
3、部及跨中会处产生控制弯矩,池壁洞口周边对应产生应力集中。洞口处若无相应的加固措施满足承载力要求,会因承载力或耐久性不满足要求而产生相应破坏。规范2中6.4节规定,钢筋混凝土构筑物开孔处应采取加强措施:(1)当开孔的净距介于3001 000 mm时,孔口的每水池技术改造工程中池壁洞口改造加固设计与分析Analysis on the Reconstruction and Reinforcement Design of the Opening in theTechnical Renovation Project of the Pool Structure马梓涵,王强(中国市政工程华北设计研究总院有限
4、公司,天津 300074)MA Zi-han,WANG Qiang(North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.,Tianjin 300074,China)【摘要】污水厂技术改造工程旨在对水池进行开洞、加高及增加隔墙等措施,以满足改造后工艺设计要求。为最大限度减少改造设计对原有构筑物的影响,较为常见的现状池壁开洞加固设计成为结构设计过程中关注的焦点。论文就拟改建水池开洞加固设计问题进行研究,根据不同类型的改造洞口,通过有限元建模计算洞口处内力,优化加固设计方案。【A b s t r a c t】The t
5、echnical renovation project of the sewage treatment plant is aimed at opening,heightening and adding walls to the pool tomeet the post-renovation process design requirements.In order to minimize the impact of the renovation design on the original structure,thepool structure wall opening reinforcemen
6、t design has become the focus of attention in the structural design process.This paper studies thereconstruction and reinforcement design of the opening of the pool structure.According to different types of reconstruction openings,theinternalforceattheopeningiscalculatedthroughfiniteelementmodeling,
7、andthereinforcementdesignschemeisoptimized.【关键词】污水厂水池;技术改造工程;开洞加固设计;有限元;Midas【K e y w o r d s】pool structure of sewage treatment plant;technical renovation project;reinforcement design of opening;finite elementmodeling;Midas【中图分类号】TU992.05【文献标志码】A【文章编号】1007-9467(2023)03-0044-04【DOI】10.13616/ki.gcjsy
8、sj.2023.03.012【作者简介】马梓涵(1994),男,天津人,助理工程师,从事结构工程设计与研究。44Architectural and Structural Design建筑与结构设计侧沿受力钢筋方向应配置不小于开孔切断的受力钢筋截面积的75%加强钢筋,对矩形洞口四周加设斜筋;对圆形洞口加设环筋;(2)当开孔的净距大于1 000 mm时,对孔口四周加设肋梁;(3)当开孔直径或宽度大于构筑物壁、板计算跨度的1/4时,宜对孔口设置边梁。就水池改造工程而言,现状池壁已经浇筑成型,通常没有条件按上述要求设置附加钢筋并满足锚固长度要求。另外,传统计算池壁洞口处内力是将池壁按照双向/单向板取手
9、册4系数进行计算,再对洞口截断钢筋面积以附加钢筋的形式进行补强。但按照此方法计算的内力往往较大,计算所需附加钢筋面积较大,加固洞口时将剔除更多池壁部分,对原有结构造成不必要的破坏。本着尽量减少对于原结构构件的破坏与影响,并使构件受力明确合理的原则3。本文利用Midas有限元模型对开洞处受力情况进行分析,制订有针对性的洞口加固方案。3.1M i das 有限元分析软件本工程采用Midas Gen有限元软件进行拟改造水池模型计算,通过有限元模型计算,能够更好地考虑池壁间弯矩分配等效应,对池壁开洞处应力集中、应力重分配所产生的弯矩予以准确计算,实际工程中结合有限元分析结果,对洞口加固设计做出更合理的
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