预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用 (1)

2017年10月规划与设计预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用许文博张国栋周阳(中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津市300000)摘要：近几年，经过大量的工程实践与研究，应用环向预应力技术方案能有效地解决水池的强度、抗裂度要求．即预应力筋随池壁曲线布置在池壁外测，预应力筋与水池池壁之间没有粘结，张拉锚回后传到混凝土池壁上，通过对池壁外侧受拉区施加预压应力的办法来克服强度，满足抗裂性能要求，从而使污水池的安全度、经济性得以大幅度提高。本文通过实例分析预应力技术在市政污水厂水池结构设计中的应用。关键词：市政污水厂；预应力技术：水池结构设计中图分类号：X703．3文献标识码：A文章编号：1673—0038(2017)41—0091—021工程概况某污水处理厂一期工程，其日处理量近期和远期分别为3万、53万，污水初沉池和二沉池分别由内、外两部分组成，均为圆形。初沉池外池与内池的内径分别为52．16m和24．28m，地上和地下分别为1．3m和3．4m，高为4．7m，池项无盖，整体是半地下室的结构。水池的地板厚度为0．8m，外池的壁厚为0．3m，内池的壁厚在0．3～0．4m之间，二沉池的内径为45m，池壁厚为0．25m，壁高为5．Om，底板壁厚为0．45m，池内的水深为4．6m。内池池壁和底板均利用C30混凝土，外池池壁利用C40混凝土。2水池结构设计方案的分析与选择本工程为了设计方案更具有安全性、经济性、先进性，选择分段张拉无粘结预应力工艺就要选择良好的无粘结预应力筋材料。根据以往工程实践，预应力筋是否合适与锚具、张拉工艺、张拉效果有着密切联系。经过对比，本工程选择低松弛无粘结钢绞线效果要好得多，张拉锚固容易控制。并且，低松弛钢绞线的钢丝是经过多次冷拔后并经消除应力热处理，其弹性极限和屈服强度都得到提高，而且应力松弛率大为降低，有利于提高混凝土的抗裂度和减少预应力筋的用量。3预应力水池结构分析与计算本工程采用(bi15．O无粘结预应力钢绞线，钢绞线强度标准值=1570MPa，张拉控制应力=0．7=1099MPa。无粘结预应力筋是由7+5高强钢丝组成的，通过专用设备涂以润滑防锈油脂，外包塑料套管而成的一种新型预应力筋，由于这种筋不与混凝土粘结，所以张拉时摩擦损失小，经济效益好，选用XM15—3锚具进行预应力钢绞线张拉锚具。3．1预应力损失分析①无粘结预应力筋内缩、张拉端锚具变形出现的预应力损失。在完成张拉操作以后进行卸荷，这时无粘结预应力筋将会出现内缩的现象，这种情况下可能会引起预应力损失。同时，由于本工程利用千斤顶张拉，池壁环向预应力筋锚固的位置出现相互交错的现象，经过详细计算以后可以得到内缩值降低50％。②由无粘结预应力筋引起的摩擦损失。本工程主要采用圆形设计，从整体上来看圆形水池预应力筋呈现曲线的形状，沿着池外壁进行环向布置，严格按照水池的弧线长度以及弧度，在张拉过程中不可避免的会在预应力筋和池壁之间出现很大的摩擦损失，同时随着摩擦系数的增大该项损失也会增大。池壁主要有上下两排环向预应力筋，这里需要注意的是，预应力筋锚固位置形成交错的特殊结果，在张拉过程中必须使其值降低50％才能采用千斤顶。③由无粘结预应力筋引起的应力松弛损失。预应力筋是否松弛主要由钢筋种类及松弛等级所决定，因此，为了减少由无粘结预应力筋造成的松弛损失，本工程应用超张拉程序展开张拉操作。④由混凝土收缩徐变引起的预应力损失。预应力损失也可能是因为混凝土收缩徐变造成的，所以必须降低50％对预应力筋损失进行考虑。⑤由弹性压缩引起的预应力损失。因无粘结预应力筋采用分批张拉时，其张拉后批无粘结预应力筋会产生混凝土弹性压缩影响先批张拉预应力筋的预应力损失降低即trl7。因此，在施工中，后批张拉预应力筋张拉完毕后，再对先张拉的预应力筋进行补张拉，且获得良好的效果。3．2构造设计①锚固肋的设置。为了便于预应力筋的分段张拉和锚固，尽可能减少施工过程中的预应力损失，沿水池池壁外侧均匀设置5根扶壁柱，便于预应力筋张拉与锚固等构造要求。②池壁与底板的连接。在污水池结构设计中，为了消除竖向弯矩对水池底板的影响，水池池壁与底板采用杯槽式柔性连接。即底板四周浇筑成槽口，槽口外壁混凝土待池壁预应力筋张拉后进行浇筑，同时为了防止水池池壁根部渗漏，池壁与槽口之间内侧采用油麻沥青嵌缝，然后用水泥砂浆和细石混凝土浇筑密实。无粘结预应力筋张拉端均设置在水池池壁的扶壁柱上，张拉后锚固于扶壁柱，最后用混凝土封堵4水池预应力施工4．1预应力筋铺设·无粘结预应力筋根据施工图计算预应力筋下料长度，并进行下料。爱好在屋顶栽花种草。这些国家在开展屋顶绿化后，在城市生态环境、城市管理费用、城市景观美化等方面都产生了良好效益。随着中国改革开放的发展，城市经济和建筑技术的发展，城区内的建筑越建越高，居住密度愈来愈高，