某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池

本项目于2018年9月份完成设计,2019年12月底完成项目施工并通过验收,运行至今,运维情况稳定。现作简单回顾,以本项目水池设计经验,回馈广大网友。

一、工艺条件

1、简要介绍

  • 本图中,标高以米为单位,其余尺寸以毫米为单位, 池体埋深-3.10米, 池体长59米,宽18米,池体净深10米,池体有效水深9.5米;
  • 本图采用相对标高,室外地坪为±0.00;
  • 本图中的工艺管线的标高,除特别说明外,均指中心标高;
  • 图中设备仅为示意,具体以实际到货为准,并核对设备接口后,方可进行安装;
  • 管道安装可根据现场实际作必要调整,支吊架根据现场实际安装;
  • 本图建筑物仅为示意,实际以土建施工图纸为准。
图片[1]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
工艺提资条件图

二、岩土工程详细勘察报告

1、地层组成
场地处于成都凹陷北段的第四系冲洪积(Qal+pl)松散堆积层之上,区内地层主要受近代河流的侵蚀和淤积,基底隶属于川西新华夏系构造体系,基底构造线方向北北东-北东向,西陡东缓,基底起伏,场地附近无构造断裂通过,覆盖层厚度较大,地形平坦,为建筑抗震有利地带。

  经勘察,场地上部为填土, 其下为第四系上更新统冲、洪积成因 (Q3al+pl)的粉质粘土、细砂及卵石层,按地层由新(上)至老(下)的顺序分别叙述如下:

1)素填土(1-1、st):灰褐色,稍湿,松散。主要由新近堆积粉质土、砂类土组成,含大量瓦砾及砼块,局部有滞水,层厚0.70-3.20m。

2)可塑粉质粘土(fn-1、2–1):灰黄色为主。含水量少量浸染状褐色的Fe、Mn质,韧性一般,无摇振反应,切面较光滑,干强度中等,层厚0.7~1.90m。

   3)细砂(3-1、x): 颜色灰黄色,稍湿,松散状。颗粒由长石、石英等组成,颗粒级配好,颗粒形状次棱角状,层厚0.90~2.10m。

4) 卵石层:灰黄色为主,稍湿~饱和。根据动力触探修正击数,按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)表3.8-2作为卵石层密实度的划分依据,其密实度可分为,松散(①、4-1)、稍密(②、4-2)、中密③、4-3)共3个亚层。

卵石呈亚圆-滚圆状,弱-中等风化,粒径20~80mm,少量大于120mm,目估卵石含量>50%。成分主要由花岗岩,砂岩等岩浆岩或沉积岩等组成,充填物以中砂为主。

2、地基土物理力学指标取值

根据地基土原位测试指标统计参数及计算结果,综合确定各层地基土的力学强度指标值,结果详见表4.4。

地基土力学强度指标取值综合表

表2.2.1  

土层编号地基土名称天然重度γ(KN/m3)承载力特征值fak(Kpa)压缩模量标准值Es(Mpa)变形模量标准值Eo(Mpa)内聚力标准值Ck(Kpa)内摩擦角标准值Ψk
1-1素填土(st)18.0603.02.5 4.0
2-1可塑粉质粘土(fn-1)18.51404.54.021.012.0
3-1细砂(x)19.01008.07.0 24.0
4-1松散卵石 ①19.01608.07.0 25.0
4-2稍密卵石 ②21.030028.025.0 29.0
4-3中密卵石 ③22.058051.445.1 30.0

 3、结论与建议

1) 场地地震设防烈度为七度,场地土为中软场地土,建筑场地类别为Ⅱ类。场地等级为三级,地基等级为二级,岩土工程勘察等级为乙级。场地内无不良地质作用,无液化土层,属抗震有利的地段。

2)地下水主要受区域地下水的补给,排泄基准面为下游水域。预计地下水水位变幅约为1.00m左右,丰水期最高水位在现自然地坪下5.00m左右。地下水对基础施工无影响。

三、结构设计

1、初步设计

  • 池体埋深-3.10米,位于2-1层 可塑粉质粘土,承载力特征值为14吨,经计算不需要单独进行地基处理。
  • 水池池体长59米,宽18米,池体净深10米,池体有效水深9.5米,考虑雨期影响设计水位高度9.8米。
  • 水池中间内分隔几乎没有,外池壁按照常规设计,为单向受力壁板,在工艺条件下,受力很大,为满足裂缝控制要求,配筋率必然很大,如下图所示:
图片[2]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
取最大的一块单向壁板进行计算,长36.8米,设计水位9.8米,三边固定,一边自由
图片[3]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
计算云图,图中显示的是池壁竖向弯矩计算结果,Maximum My = 1371.70 @ x = 18.40, y = 0.00
Maximum Mx = 899.10 @ x = 36.80, y = 9.61

计算条件:设计时执行的规范:《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002),矩形截面受弯构件,截面尺寸 b×h = 1000×1000mm ,纵筋根数、直径:第 1 种:2Φ28, 受拉区纵向钢筋的直径 d = ∑(ni·di2) / ∑(ni·di) = 28mm, 带肋钢筋的相对粘结特性系数 υ = 0.7,弯矩值 Mq = 1371.7kN·m.

最大裂缝宽度 ωmax,按给排水构筑物规范式 A.0.1-1 计算: 
ωmax = 1.8·ψ·σsq·(1.5c + 0.11d / ρte)(1 + α1)·υ / Es 
= 1.80.6679201.9(1.535+0.1128/0.0164)(1+0)*0.7/200000 = 0.204mm

显然此截面设计及配筋结果不是建设单位想要的,也是我们一个结构设计人员不愿意看到的结果,经过改良计算模型,此水池壁板厚度为350mm,基本按0.2%的构造配筋即满足了设计要求(配筋面积约770平方mm,双层双向14@200)。以下付费阅读内容是此次项目的详细设计过程、模型、图纸及运行照片。如有需要请移步至收费区,谢谢!

四、技术交流及中间验收

1、技术交流

图片[4]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
介绍设计意图
图片[5]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
图纸交底

2、中间验收

图片[6]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
外架搭设的即为新建水池
图片[7]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
池顶检查指导

3、完美收官

图片[8]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
德阳榕树花园酒店湖心亭
图片[9]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
德阳榕树花园酒店外面小憩
图片[10]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
我们需要互相信赖,一起做有意义的事情。不管我们拥有怎样的争议,愿热情不灭,以美食为纽带,陪我们过江过海,找到真正的最好的自己,一起携手未来。

4、运维情况

图片[11]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀
图片[12]-某公司废水处理四期工程生化池结构设计实战案例PKPM水池、有限元水池-金瓦刀

五、水池结构设计–YJK微课程

六、水池结构设计–PKPM多层水池结构设计

七、延伸阅读

理正系列软件-金瓦刀
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onehiker的头像-金瓦刀5月前
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THE END
希望你这辈子,用尽一生,只求一次,燃尽自己,轰轰烈烈的爱我一次。
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