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非洲某站場(chǎng)工程位于撒哈拉沙漠北部，建有6座大型聯(lián)體水池，采用雙池并聯(lián)對(duì)稱(chēng)布局，每座水池由兩個(gè)單元池和一個(gè)中間閥室組成，結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特。水池底板臥地，主體位于地上，采用有蓋結(jié)構(gòu)，在池頂檢修通道入口處設(shè)置小屋。單池長(zhǎng)×寬×高為24m×18m×7.5m，最高液位5.5m，最低液位0.3m，容量2000m3。內(nèi)部設(shè)有減淤導(dǎo)流墻，左側(cè)單元池頂部建有飲用水塔一個(gè)。閥室平面尺寸 26 m×11 m，底板相對(duì)水池下凹3 m，室內(nèi)安裝管道、閥門(mén)、梁式吊車(chē)和檢修平臺(tái)等。
工程現(xiàn)場(chǎng)位于炎熱干燥的撒哈拉沙漠地區(qū)，自然條件惡劣，季節(jié)最大溫差平均 35℃，晝夜最大溫差15℃，年最大降雨量?jī)H200mm。地表覆蓋薄層細(xì)砂，地下是強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化巖石，局部存在密實(shí)粗砂和礫砂，揭露深度100m以?xún)?nèi)未見(jiàn)地下水。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，將6座水池的地基分為四類(lèi)，其中基床系數(shù)取值參見(jiàn)文獻(xiàn)。閥室地基為中風(fēng)化巖。
聯(lián)體水池作為大型水工構(gòu)筑物，其結(jié)構(gòu)形式屬于典型混合結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)包含鋼筋混凝土水池和閥室框架結(jié)構(gòu)兩大體系，通過(guò)空間變形協(xié)同和耦合效應(yīng)結(jié)合在一起，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)可以將其視為兩個(gè)空間子系統(tǒng)，分別對(duì)其受力特點(diǎn)進(jìn)行分析，并著重研究其相互間的影響和作用。杭州那泰有限元分析公司主要對(duì)基礎(chǔ)底板、水池側(cè)壁、閥室墻體、池蓋和閥室屋蓋的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有限元分析。
根據(jù)工藝管道和設(shè)備安裝要求，閥室和水池底板高差3m，閥室底部埋地。水池僅底板埋地，埋0.6m，底板受溫度作用影響不顯著。因此，將水池與閥室底板連接起來(lái)，形成緩沖池整體筏板基礎(chǔ)#閥室出水端墻外凸5m，來(lái)水端墻內(nèi)凹3m，考慮施工方便，把閥室底板延伸至與水池外側(cè)池壁平齊。
由水池地基分類(lèi)可知，單元池底板的地基土層大多為基巖，根據(jù)CRCS 138：2002第 7.1.3 條，露天環(huán)境下巖基水池最大伸縮縫間距為15m；與水池尺寸比較可知，單元池短邊可不設(shè)置伸縮縫，長(zhǎng)邊應(yīng)設(shè)一道伸縮縫；根據(jù)該規(guī)范第 7.1.4 條，伸縮縫應(yīng)貫通，但執(zhí)行該規(guī)定的難度較大，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）池體相對(duì)位移引起的管道附加應(yīng)力無(wú)法準(zhǔn)確估算，因此與伸縮縫兩側(cè)池體相連的同一管道中必須設(shè)置柔性接頭，需要修改管道設(shè)計(jì)。（2）由于水池底板埋地且埋深僅 0.6m，周?chē)翆訜o(wú)法為伸縮縫兩側(cè)池體提供足夠推力。（3）導(dǎo)流墻$池壁和頂板均要設(shè)縫，總長(zhǎng)度約100m，一旦防水失效容易引起大量滲漏。因此，采取在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮溫度作用、在施工時(shí)使用混凝土添加劑等減小混凝土收縮的措施，單元池長(zhǎng)邊不設(shè)伸縮縫，符合規(guī)范第 7.1.3 條。
氣象報(bào)告顯示，閥室內(nèi)外空氣最大溫差10℃，閥室內(nèi)空氣與池內(nèi)水體最大溫差 5℃，因此閥室外墻與池壁之間應(yīng)設(shè)置溫度縫，防止墻體與池壁連接部位開(kāi)裂；閥室入水和出水端墻的墻根與筏板基礎(chǔ)相連，頂部與屋蓋相連，給墻體提供足夠支撐以增加穩(wěn)定性。
將導(dǎo)流墻頂部與頂蓋相連，僅保留豎直墻端為自由邊。導(dǎo)流墻作為屋頂梁板的支撐，可顯著減小梁板跨度。導(dǎo)流墻將屋面板分隔為等邊雙向板格，頂蓋內(nèi)部由墻體支撐，不單獨(dú)設(shè)柱，節(jié)省了空間。水池頂梁支撐于池壁頂端，梁端池壁在集中力作用下容易開(kāi)裂，因此在池壁頂部設(shè)置構(gòu)造圈梁，與池壁同寬，圈梁的設(shè)置同時(shí)提高了頂蓋的整體剛度。
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