青贮氨化池墙体设计受力分析

周永亮，王学君，李 伟，袁 磊，徐泽君

（河南畜牧规划设计研究院，郑州 450008）

青贮氨化池墙体设计受力分析

周永亮，王学君，李 伟，袁 磊，徐泽君

（河南畜牧规划设计研究院，郑州 450008）

青贮氨化池是发展节粮型畜牧业的必备且投资较大的工程。文章在分析青贮氨化池墙体受力的基础上,提出青贮氨化池墙体设计的要点,为青贮氨化池墙体建设提供了一种经济合理的设计方案。

青贮氨化池；墙体；受力分析

青贮氨化池在人们看来不过是一种简单的建筑形式，往往得不到重视，目前，大多青贮氨化池都存在选址不合理、池内积水、使用后期墙体变形等诸多问题。这些问题轻则使青贮氨化饲料腐败变质，增加运营成本，重则青贮氨化池被废弃，影响正常生产。青贮氨化池建设中墙体的设计是最核心的部分，本文针对青贮氨化池墙体的受力形式进行分析，从而为青贮氨化池的墙体建设提供一种经济合理的设计方案。

1 青贮氨化池墙体结构概述

地上式青贮氨化池有单池和联池之分，联池的墙体分为边墙和间墙。目前，国内青贮氨化池常用的墙体结构形式主要有砌体结构、混凝土预制板结构和钢筋混凝土结构。

砌体结构是由块材和砂浆砌筑而成，常用的材料有砖、石和砌块。该结构抗压强度高而抗拉强度低，其中砖石材料砌体结构的强度往往高于其粘结材料强度［1］。

混凝土预制结构选用成品混凝土预制板，通过预制板组装增加扶壁支撑的结构形式。该结构施工速度快、整体强度较弱，预制板与扶壁间易发生断裂［2］。

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。该结构强度高，坚固、耐久、防火性能好，成本相对较高［2］。

2 青贮氨化池墙体荷载分析

墙体设计荷载需要考虑青贮氨化饲料的自重、青贮氨化饲料对墙体产生的侧压力以及机械设备碾压青贮氨化饲料产生的压力等。地下式及半地下式还应考虑覆土的侧压力。

地上式青贮氨化池边墙的受力示意图：

其中：k—青贮氨化饲料的侧压力系数；

K—土的侧压力系数；

γ—青贮氨化饲料的容重；Y—土的容重；

H—青贮氨化池的墙体高度；

h—墙体两侧地面高差；

q—车辆碾压青贮氨化饲料时产生的均布荷载。

荷载计算：

1）青贮氨化饲料重力对每米墙体的侧压力：V1=

2）青贮氨化饲料重力在h高度范围内产生的压力：V2=kγH×h

4）车辆碾压青贮氨化饲料时对墙体的压力：V4=qHk

此处将车辆碾压青贮氨化饲料时产生的轮压荷载换算成车辆作用在青贮氨化饲料表面上的均布荷载进行

计算，车辆轮压荷载可根据规范计算［3］。另外，超出墙体高度的饲料部分或顶部覆盖物产生的压力也需进行计算［4］。

青贮氨化饲料的容重与配置青贮氨化饲料的原料物理性质有关，一般取500～800 kg/m3。青贮氨化饲料的侧压力系数与青贮氨化饲料的含水量、压实程度及青贮氨化饲料相互间的摩擦力有关。土的容重与侧压力系数根据当地的土质情况进行选取［5］。

3 青贮氨化池墙体受力分析

青贮氨化池墙体的受力主要由青贮氨化饲料对墙体的侧压力决定，青贮氨化池墙体的受力主要验算其压力和墙体稳定性。青贮氨化池墙体高度在2.5～3.0 m之间时，墙体自重产生的基地压力能够满足要求，所以其稳定性主要受抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性控制，稳定性安全系数主要取决于青贮氨化饲料侧压力系数的取值。

抗倾覆稳定性验算：

抗倾覆安全系数Kt（抗倾覆力矩与倾覆力矩之比）≥1.6，即

Eaχ——青贮氨化饲料侧压力的水平分力，单位：kN/m；

Eaz——青贮氨化饲料侧压力的竖向分力，单位：kN/m；

G——池壁墙体每延米自重，单位：kN/m；

χf——青贮氨化饲料侧压力作用点离墙角的水平距离，单位：m；

zf——青贮氨化饲料侧压力作用点离墙角的高度，单位：m；

χo——池壁墙体重心作用点离墙角的水平距离，单位：m。

抗滑移稳定性验算：

抗滑移安全系数Ks（抗滑力与滑动力之比）≥1.3，即

Gn——池壁墙体每延米自重在垂直于基底平面方向的分力，单位：kN/m；

Gt——池壁墙体每延米自重在平行于基底平面方向的分力，单位：kN/m；

Ean——青贮氨化饲料侧压力在垂直于基底平面方向的分力，单位：kN/m；

Eat——青贮氨化饲料侧压力在平行于基底平面方向的分力，单位：kN/m；

μ——池壁墙体基底的摩擦系数。

由公式可以得出，墙体的稳定性主要取决于青贮氨化饲料的侧压力系数k和池壁墙体基底的摩擦系数μ的大小，所以青贮氨化饲料的容重、压实程度及墙体下部的土质都会影响墙体受力的计算结果。同时，增大青贮氨化池墙体的自重也可以增大墙体稳定性。

此外，除了应其验算其墙体受力强度及稳定性外，还应根据需要，验算墙体结构的抗裂性和最大裂缝宽度，以保证墙体安全和使用功能。

4 结论与建议

1）为满足大型养殖场机械化取料，青贮氨化池宜采用垂直墙体。此外，青贮氨化池墙体内侧应光滑，砖石砌体应用砂浆抹面。

2）为稳定墙体，墙体断面宜做成上窄下宽的梯形，避免墙体因温度变化产生裂缝。同时，根据相应规范对墙体伸缩缝的要求，砌体结构的墙体伸缩缝最大间距为40～50 m，缝宽20～30 mm［2］；混凝土结构的墙体伸缩缝最大间距为20～30 m，缝宽20～30 mm［6］。

3）为节省成本，青贮氨化池联池间墙宜做成两端闭合的空心双墙，单墙厚度为实体间墙的1/3～1/2，里边填土夯实并用混凝土灌顶，总宽度1.0～1.5 m。

4）为保证青贮氨化饲料质量，青贮氨化池联池间墙顶端中间应留一条排水沟，从后端到开口端有1%的坡降以便排水。

5）根据地质条件，地基有明显变化时应设置沉降缝。水工挡土墙伸缩缝间距为15～20 m，混凝土挡土墙伸缩缝间距为20～30 m［7］。

6）根据地基规范要求，除岩石地基外，青贮氨化池墙体基础埋置深度不宜小于0.5 m。季节性冻土地区的基础埋置深度依据规范设计［8］。

［1］GB50003-2011砌体结构设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［2］GB50010-2010混凝土结构设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［3］GB50240-2002混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［4］GB50009-2012建筑结构荷载规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［5］GB15618-1995土壤环境质量标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，1995.

［6］GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［7］GB50240-2002混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［8］GB50007-2011建筑地基基础设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

S816.9

B

2095-3887（2014）02-0074-02

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.02.025

2013-12-12

郑州市金水区科技攻关计划项目（金科［2013］-农业07）

周永亮（1972-），男，硕士。从事畜牧工程技术研究与推广工作。

徐泽君（1966-），男，研究员，博士，硕士生导师，从事畜牧工程技术研究与推广工作。