某蓄水池隔墙倒塌事故1报总工办2002.11.19改重点分析.doc

某蓄水池隔墙倒塌事故分析 姓 名：张 学 峰 单 位：二十二冶一公司 某蓄水池隔墙倒塌事故分析 张学峰 （中国二十二冶一公司） 摘要：某铁厂新建钢筋混凝土蓄水池，注水后隔墙发生倒塌。本文对倒塌原因进行了分析，并总结了施工教训。 关键词：倒塌、级配、水灰比、导流墙、荷载、配筋 一、工程概况及结构形式 某铁厂新建容量为24422.4立方米、地下埋深4.1米、地面以上2.3米的钢筋混凝土蓄水池，池内沿长度方向设两道钢筋混凝土隔墙，形成三格池子。其平面布置如图1。 水池底板厚500毫米，②、③轴线为钢筋混凝土隔墙，厚度450毫米，双层对称配筋如图2。 该水池结构于2001年10月13日施工完毕，后由业主自行安排队伍进行池外壁内侧刚性防水施工。水池完工24天后，于11月6日开始注水，东侧池格注水6.4米深并溢入中间池格1米多深（中间池格未注水），西侧池格注水深度为5.4米。由于池内水量不均，隔墙受到不利荷载作用。 二、水池注水后破坏情况 （一）池内隔墙破坏情况 东侧池格注水后于次日（11月7日）清晨六点③轴隔墙突然倒塌，整个隔墙从北（剩余约4.7米未倒，但向西位移了0.5米）至南（剩余约8米未倒，但向西面位移2米）向西发生破坏性倒塌，南、北两端剩余未倒的墙体上布满约45度斜裂缝，见图3。在破坏面上，纵向钢筋部分在池子顶部崩出混凝土外表；部分φ14水平钢筋被拉断且有颈缩，其余钢筋被拔出；隔墙倒塌时水平破坏面距下八字脚150-200毫米处（即水平施工缝处），长达36米，竖向钢筋（φ16@150）折断，此外南侧6米长竖向钢筋折断区，北侧1米长竖向钢筋折断区。倒塌的墙体混凝土呈粉碎性块状；在池顶部隔墙与池壁联接部位有部分水平钢筋呈扭曲状。 （二）、池外壁损坏情况 池外壁出现多条裂缝，裂缝方向近于竖直，部分裂缝已有渗水。 三、破坏原因分析 （一）材质方面 水池混凝土设计强度等级为C30，施工中采用骨料级配20毫米粒径占的比例较大，水泥用量亦偏大，水灰比控制也不够；从工程完工到注水时（9月底10月初）气温偏低。基于上述原因，混凝土强度达不到预期值。 （二）对③轴墙的受力分析 隔墙本为导流墙，作为导流墙，注水后水可自由循环，不存在水对墙体有不利荷载的作用。然而由于设计不合理，注水后使隔体在竖向及横向均产生弯矩与剪力。 1.墙体平面内（竖向平面）如图4。 墙体在其自身竖向平面内可简化为下端固定高6.4米的悬臂板，从结构设计上计算如下： 模型简化：已知长80m，高6m，厚450mm，混凝土C30，fcm=16.5N/mm2，钢筋Ⅱ级，fy=fy’=310N/mm2，a=a’=30mm。 沿竖直方向取1000mm宽混凝土墙为计算单元，其计算模型为一悬臂梁，b×h=1000mm×450mm，l=6000mm，受力包括： 水压力： q=1.2γl=1.2×9.8×6=70.56kN/m 自重： G=1.2×25×1.0×0.45×6=81kN 悬臂梁底部受力为G、M、V，其中M=ql2/6=70.56×62/6=423kN.m 1.1 底部截面偏心受压，按双筋截面对称配筋计算（实际配筋为对称配筋）： G+ fyAs = f’yA’s+fcmbx ① M= f’yA’s(h0-a’)-G(h/2-x/2) ② As=A’s，由①得：x=G/(fcmb)=811000/(16.5×1000) =4.9mm2 a’=60mm 需重新按不对称配筋计算： e0=M/G=423×106/(81×103)=5222mm0.3h0=0.3×420=126mm e=5222+h/2-a=5222+450/2-30=4967mm 取A’s=ρ’min×bh0=0.002×1000×420=840mm2 下面再按单筋计算： G+ASfy=fcmbx ③ M+G·（h/2-a）=fcmbx·(h0-x/2) ④ 由④ 423×106+81×1000×(450/2-30) =16.5×1000×x×(420-x/2) 得：x=69 代入③得 As=(16.5×1000×69-81×1000)/310=3411mm2 取单筋、双筋计算所得较小值3411mm2，配筋：Φ22@150，实有As=3421mm2 1.2 悬挑板构造要求：板厚≥L/12=6400/12=533mm，原设计不满足此要求。 1.3 若取池壁厚为600mm，重新按单筋截面计算： G=1.2×25×1.0×0.6×6=108kN h=600mm，h0=570mm，a=a’=30mm 代入④得： 423