供直接使用或供處理用的貯水容器,前者稱貯水池,後者稱水處理池(如冷卻池、沉澱池、澄清池和過濾池等)。

  分類和組成 水池可用土、鋼、鋼筋混凝土和磚石等材料建造。水池的平面形狀有圓形、方形、矩形和多邊形等;可以是單格的,也可以是多格的。水池按位置的高低可分為架空式、地面式、半地下式及地下式等4種。水池一般由底板和壁板組成,有些水池設有頂板。當平面尺寸較大時,為瞭減少頂板的跨度,,可在水池中設中間支柱。

  設計要求 在水壓及其他荷載的作用下,池體的各部分應有足夠的強度、剛度和耐久性;貯存水的滲透量應在允許的范圍內;水池的材料應能防腐和抗凍,對水質無影響。

  土水池 用天然或人工填築的土體作為水池。當土體為密實的粘性土時,由於本身具有較好的抗滲能力,可不設防滲透層。對其他土體,可在表面鋪設30~40厘米厚的夯實粘性土。此外,還可以噴塗瀝青材料、敷設橡膠或塑料薄膜等以構成防滲透層。有時還用漿砌塊石、漿砌混凝土砌塊作為保護層。

  鋼水池 用鋼板焊接而成。為瞭增加鋼板的剛度,可在板上設加勁肋。鋼水池具有重量輕、密封性好等優點,但容易銹蝕,應采取防銹措施。由於使用年限短而平時維修工作量大,一般隻用於小型水池。

  鋼筋混凝土水池 鋼筋混凝土具有水密性好、使用年限長和維修費用低等優點,應用十分廣泛。鋼筋混凝土圓水池一般由圓板、圓柱殼、圓錐殼和球殼等旋轉殼體組成(見圖)。在殼體相接處常設置環梁,以加強殼體間的連接。鋼筋混凝土矩形水池由方形板和矩形板組成。為瞭減少板的厚度,可在板上加肋。

  鋼筋混凝土水池的底板多為整體灌築,壁板和頂板可整體灌築或預制裝配。當地基土質較好,底板位於地下水位之上且水池的平面尺寸較大時,為瞭消除池壁下端彎矩對底板的影響,可將底板與池壁下端的基礎分開,兩者之間設置構造縫,此時底板可按構造設計。此外,應在灌築暫停處設施工縫。為瞭使水池適應溫濕度變化而引起的尺寸伸縮或地基的不均勻沉降,應在水池的適當部位,根據需要單設或合並設置貫通底板、壁板和頂板的伸縮縫或沉降縫。除壁板上的水平施工縫外,在其他縫中宜設置止水帶或采取其他有效措施,以防滲漏。止水帶可用金屬、橡膠或塑料制造。

  在水壓力和其他荷載作用下,水池的底板、壁板或頂板一般均處於拉彎狀態。當應力較大時,混凝土易開裂而引起滲漏。采用預應力混凝土可防止裂縫出現,或使裂縫寬度減小。預加應力的方法有張拉高強度鋼筋、鋼絲束或纏繞高強度鋼絲等,可以提高裝配式水池的抗滲能力和水池的裝配化程度,節約模板,並加速施工進度。

  磚石水池 磚石具有價廉、就地取材和施工方便等優點,廣泛用於建造各種類型的水池。但磚石一般僅用於水池的壁板,而頂板和底板仍多用鋼筋混凝土建造。由於磚石抗拉和拉彎強度較低,抗滲性和整體性差,一般隻用於非地震區的中小型水池中。為瞭提高水池的抗滲性,可在砌體表面抹防水水泥砂漿或鋼絲網防水水泥砂漿。為瞭減小砌體的厚度和增強其整體性,可在砌體的水平灰縫中配置直徑4~6毫米的鋼筋,或在砌體中設置鋼筋混凝土梁或柱。

  結構計算 水池所受的荷載除自重外,還有水壓力、土壓力和下述各種荷載。在地震區,地震時可能引起自重慣性力、動水壓力及動土壓力;在寒冷地區,如無防寒措施,有可能產生冰壓力。此外,水池內外的溫濕度差及季節溫濕度差,也在水池中產生溫濕度應力。

  對土質水池,應驗算各部分土體在自重及其他荷載(包括土體內的孔隙水壓力)作用下的穩定性。在計算鋼、鋼筋混凝土和磚石圓水池時,可將整個水池結構分為圓板、圓柱殼、圓錐殼、球殼和環梁等構件並考慮構件間的相互連接進行計算(見水塔)。

  由正方形板和矩形板組成的鋼和鋼筋混凝土矩形水池可用有限元法進行較為精確的分析,或采用近似方法計算。矩形水池高寬比大於2的稱為深池;小於0.5的稱為淺池;介於0.5~2.0之間的稱為一般池。深池壁板在高度的中間部分受頂板和底板的影響很小,可按水平框架進行計算;在靠近頂板和底板的某一高度范圍內(通常取等於寬度的一半),壁板受頂、底板的影響較大,應按三邊支承一邊自由的雙向板計算;在平面尺寸較小時,深池的底板和頂板可按四邊嵌固的板計算。淺池的壁板高度小、寬度大,中間部分受相鄰壁板的影響很小,可作為豎直的單向板計算;壁板兩側邊部分因受相鄰壁板的影響,應按雙向板計算。一般池的底板、壁板和頂板都是雙向板,當每塊板的四邊都有支承時,整個水池可看作連續的雙向板,各板的邊緣彎矩可用雙向板的彎矩分配法求得;然後用疊加法求各板的跨中彎矩。在目前所采用的雙向板彎矩分配法中,假定矩形板的邊緣彎矩是按正弦曲線分佈的,這一假定對均佈荷載情況比較合理;但對非均佈荷載(如作用於壁板上的水壓力是三角形的荷載),則有一定的誤差。此外,彎矩傳遞系數還沒有反映與板接觸的地基的影響。

  無論是圓形水池或是矩形水池,作用在底板上的地基反力應按彈性地基理論計算。但當水池的平面尺寸較小時,地基反力可以假定按直線規律變化。

  對鋼、鋼筋混凝土和磚石水池,都應進行強度計算。對池壁較薄的鋼水池和鋼筋混凝土水池還應驗算剛度。當鋼筋混凝土水池的構件為軸心受拉或小偏心受拉時,應進行抗裂度的驗算;當構件為受彎、大偏心受拉或大偏心受壓時,應進行裂縫開展驗算,裂縫的寬度應不大於容許值。除瞭各種外荷載可能導致裂縫外,由於水泥的水化熱以及溫濕度的變化,水池的各部分將發生收縮,當收縮受到基底的約束時,就在構件中引起拉應力而可能出現裂縫。為瞭防止裂縫的出現或減小裂縫的寬度,可采取下列措施:①每隔一定距離設置伸縮縫;②在底板與墊層間設置滑動層,以減少墊層對底板的摩擦力;③采用小直徑的變形鋼筋;④在施工中采取措施,以減少混凝土中的溫濕度變化。

  對半地下式及地下式的水池,當底板處於地下水位之下時,應驗算水池的抗浮穩定性。

  

參考書目

 鐵道部第一勘測設計院:《水池》,中國鐵道出版社,北京,1980。

 湖北給水排水設計院:《鋼筋混凝土圓形水池設計》,中國建築工業出版社,北京,1977。