砌体圆拱式化粪池的受力性能分析及研究

【摘要】：砌体结构是一种古老的结构，因其取材容易，在我国有悠久的历史；薄壳结构因其受力较好在我国也有广泛的应用。砖薄壳结构融二者的优点，20世纪六、七十年代我国就大量在屋盖和楼盖结构中采用。化粪池作为建筑物主体的附属工程，城市生活、生产污、废水的主要处理设备之一，在城市建设和发展中起着不可忽视的作用，如何有效地、充分地利用化粪池的化粪功能，提高其功效，湖南工程学院教授级高级工程师朱培立在传统化粪池的基础上，深入研究，发明了砌体圆拱式单井口多格化粪池，并申请了专利。 无模砌体圆拱式单井口多格化粪池，与传统的三井口化粪池相比具有以下几方面的优点： 1．无模砌体圆拱式单井口多格化粪池利用了圆拱结构抗压性能好的特点，使结构受力更合理。 2．无模砌体圆拱式单井口多格化粪池工艺成型时，无需任何模板，工艺简单，工期短，材料省。 3．无模砌体圆拱式单井口多格化粪池基坑开挖时，由于是圆池圆坑，无需支护，且不易发生滑坡塌方，节省造价。 4．无模砌体圆拱式单井口多格化粪池只设一个作业井口，失盖掉人的概率大大减少，万一失盖掉人，池内也有“丁”字形隔墙阻挡和提供攀沿。 5．无模砌体圆拱式单井口多格化粪池一个池内多格化粪，路途短、实效好、造价省。 6．无模砌体圆拱式单井口多格化粪池只有一个井口露出地面，池上覆土可以提供更多的绿化用地，环保、经济、社会价值更高。 本研究在总结前人研究经验的基础上，对无模砌体圆拱式单井口多格化粪池进行研究，主要完成了如下工作： 1．对项目进行了可行性论证。 2．运用薄壳理论对砖砌圆拱式单井口三格化粪池的球形砖薄壳顶盖、圆柱壳池壁进行计算，通过选择合理的截面尺寸，采取有效的构造措施，保证结构的安全性和耐久性。 3．利用有限元程序对整个结构建模，分析其应力及应变的分布情况，并与试验结果相对应，从而得出球壳顶盖和圆柱壳池壁组合结构组合化粪池内力分布规律。 4．通过现场静载试验，对结构的承载力进行验证，理论和试验相吻合，证明该种结构是一种受力合理，安全的结构。 【关键词】：砌体 圆拱式 薄壳 单井口 无模 多格 化粪池
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU364
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 概述12-13
• 1.2 无模砌体圆拱式单井口多隔化粪池的构造13-15
• 1.3 无模砌体圆拱式单井口多隔化粪池的创新点及特点15-16
• 1.4 砌体结构的研究现状16-21
• 1.5 本研究项目推广新型墙体材料的可行性21-25
• 1.5.1 本研究项目的技术规范和引用标准23-25
• 1.5.1.1 技术规范的企业标准规定范围23
• 1.5.1.2 技术规范的企业标准规范性引用文件23
• 1.5.1.3 名词术语定义23
• 1.5.1.4 技术要求23
• 1.5.1.5 主要制作材料规范23-24
• 1.5.1.6 检验方法和验收规则24-25
• 1.6 研究的主要方法25-26
• 第2章 圆拱式化粪池薄壳顶盖的内力分析26-53
• 2.1 概述26
• 2.2 旋转壳的薄膜力26-32
• 2.2.1 壳体薄膜力的一般表达式26-29
• 2.2.2 旋转球壳的薄膜力29-32
• 2.3 环梁32
• 2.4 组合壳体的边缘干扰力32-37
• 2.5 壳体最终内力37-38
• 2.6 地下砖薄壳顶盖的算例38-52
• 2.6.1 几何尺寸38-39
• 2.6.2 池顶荷载计算39
• 2.6.3 薄膜内力及位移39-40
• 2.6.4 边缘干扰力计算40-44
• 2.6.5 壳面最终内力44-49
• 2.6.6 简便计算法49-51
• 2.6.7 壳体及环梁强度计算51-52
• 2.6.7.1 薄壳强度计算51
• 2.6.7.2 环梁计算51-52
• 2.7 结论52-53
• 第3章 圆拱式化粪池池壁内力分析53-70
• 3.1 概述53
• 3.2 圆形化粪池池壁上所受的荷载53-57
• 3.2.1 作用在池壁上的水压力53-54
• 3.2.2 作用在池壁上的土压力54-57
• 3.2.2.1 主动土压力54-56
• 3.2.2.2 被动土压力56
• 3.2.2.3 静止土压力56-57
• 3.3 池壁所受荷载组合57
• 3.4 圆形化粪池壁内力计算57-62
• 3.4.1 计算简图57
• 3.4.2 池壁内力计算57-62
• 3.4.2.1 不考虑底部约束的近似计算方法57-58
• 3.4.2.2 静力计算法58-59
• 3.4.2.3 等截面圆柱形壳体法59-62
• 3.5 池壁截面强度计算62-63
• 3.5.1 环向截面强度计算62
• 3.5.2 竖向截面强度计算62-63
• 3.6 圆拱式化粪池池壁内力算例63-68
• 3.6.1 按不考虑底部约束作用的近似计算法63
• 3.6.2 静力计算法63-64
• 3.6.3 按等截面的圆柱形壳体法64-68
• 3.6.3.1 池外无土，池内有水64-66
• 3.6.3.2 池外有土，池内无水66-68
• 3.6.3.3 池内有水，池外有土68
• 3.7 水池的抗浮计算68-69
• 3.7.1 水池自重68
• 3.7.2 整体抗浮验算68
• 3.7.3 局部抗浮验算68-69
• 3.8 结论69-70
• 第4章 化粪池结构的有限元分析70-86
• 4.1 有限元基本原理70-71
• 4.2 砌体三格化粪池整体结构分析71-82
• 4.2.1 关于模型71
• 4.2.2 结构分析71-82
• 4.3 有隔墙和无隔墙化粪池壁内力比较82-85
• 4.3.1 土压力作用82-83
• 4.3.2 水压力作用83-85
• 4.4 结论85-86
• 第5章 圆拱式化粪池薄壳顶盖的试验研究86-92
• 5.1 概述86
• 5.2 试验检验的目的、内容和范围86
• 5.3 试验检测依据与试验方法86-87
• 5.3.1 试验检测依据86
• 5.3.2 试验检测方法86-87
• 5.4 试验检测仪器87
• 5.5 试验检测步骤87-90
• 5.5.1 试验检测测点布置87
• 5.5.2 试验检测荷载布置87-88
• 5.5.3 试验检测加载步骤88-89
• 5.5.4 试验检测数据89-90
• 5.5.4.1 试验检测荷载控制数据89
• 5.5.4.2 试验检测位移控制数据89-90
• 5.6 试验检测结论90-92
• 5.6.1 试验数据分析90-91
• 5.6.2 试验检测结论91-92
• 第6章 圆拱式化粪池的工程实践92-96
• 6.1 该项目的技术查新、专利和论文支撑情况92
• 6.2 项目试用情况92-93
• 6.3 该项目的经济分析93-94
• 6.4 项目推广的措施和还需完善的工作94-96
• 结论96-97
• 参考文献97-100
• 致谢100-101
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)101-102
• 附录B (有隔墙化粪池结构分析程序)102-106

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