预应力技术在市政污水厂水池结构设计中研究应用

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1、预应力技术在市政污水厂水池结构设计中研究应用　　摘要:环向预应力技术在市政污水厂圆形水池结构中的应用是一项较新的技术,由于市政污水处理厂的日益增多,其技术必将得到更广泛的应用。本文结合工程实例,从预应力损失分析、内力计算、构造设计等方面对市政污水厂采用预应力砼水池结构设计要点进行了详细阐述,并对其施工工艺要点进行了深入探讨和总结,可为同行借鉴参考。关键词:市政污水厂;二沉池;预应力损失;圆形水池:张拉中图分类号：TU99文献标识码：A一.引言8现代城市污水处理厂的初沉池、二沉池大多为圆形,此类水池一般高度不大,且直径较大,在水池池壁结构设计时,竖向计算模型往往采用底端铰

2、接,上端悬臂来考虑;水平计算模型按整体圆环进行计算。由于这种水池池壁通常高度不大,竖向设计一般采用普通钢筋混凝土即可满足强度、抗裂度要求。但在水池池壁水平向设计中,因水池直径较大,池壁在水压作用下均会产生很大的环向拉应力,若采用普通钢筋混凝土结构很难满足水池的强度、抗裂度要求.如果为了同时满足这两项指标,就必须加大水池池壁壁厚,配置过密的钢筋或者沿池壁设置竖向缝来解决这一问题。近几年,经过大量的工程实践与研究,采用环向预应力技术方案能有效地解决这一问题,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,张拉锚固后传到混凝土池壁上,通过对池壁外侧受拉区施

3、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。二.水池结构设计方案的分析与选择在进行污水厂圆形水池结构设计方案的选择时，应当首先考虑该设计方案是否能够达到排污工程的科学、安全、高效、节能、经济以及环保的要求。我国市政污水厂污水池的结构设计多种多样，符合上述要求的且具有代表性的预应力有两种，一个是绕丝法，另一个就是分段张拉无粘结预应力法。上述两种方法都具有自身的设计特点及优势，因此，在排污工程的设计工作进行时，应根据不同的工程需求，选择不同的合理的设计方案。 三.预应力水池结构分析预应力产生的应力主要包括张拉应力和预应

4、力损失组成。从张拉建立起的预应力到有效预应力产生这一过程中所出现的应力减少称之为预应力损失，预应力损失包括以下几方面：81）张拉端锚具变形和无粘结预应力筋内缩引起的预应力损失。由于张拉完毕后，预应力筋锚固到位时，无粘结预应力筋会产生内缩从而引起预应力损失。因池壁相邻上、下两排环向预应力筋锚固位置交错布置，并采用千斤顶超张拉，其值可以降低50%采用。其计算公式参照《无粘结预应力混凝土结构技术规程》（JGJ92-2004）。2）无粘结预应力筋的摩擦损失。对于圆形水池，由于预应力筋是沿池外壁环型布置的，呈曲线形状，根据其弧度和弧线长度，在张拉时会产生预应力筋与池壁之间的摩擦引

5、起的摩擦损失，该项损失与摩擦系数成正比。因池壁上、下两排环向预应力筋锚固位置交错布置，并采用千斤顶张拉，其值也降低50%采用。其计算公式参照《无粘结预应力混凝土结构技术规程》（JGJ92-2004）。3）无粘结预应力筋的应力松弛损失。预应力筋的松弛首先取决于钢筋的种类及松弛等级。工程中可采用超张拉程序进行张拉，以减少无粘结预应力筋的松弛损失。无粘结预应力筋的超张拉程序为：0→0.1σcon→1.03σcon（持荷2分钟）→σcon。84）混凝土收缩徐变引起的预应力损失σ15。该损失主要是使用期间，由于混凝土水分的不断减少，在预压应力作用下，混凝土逐渐收缩变形，从而造成预

6、应力筋的有效应力降低。该项预应力筋损失也降低50%考虑，并按《无粘结预应力混凝土结构技术规程》（JGJ92-2004）计算。5）当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时会产生混凝土弹性压缩从而影响先批张拉预应力筋的预应力损失降低即。因此，在预应力施工时，后批张拉预应力筋张拉完毕后，须再对先批张拉的预应力筋进行补张拉，从而获得更好的预应力效果。四.预应力水池结构内力计算 根据《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T92.93)的规定,以抗裂度要求控制配筋,使在各种不利荷载组合作用下,水池池壁各计算载面在施工和使用阶段均要求不得出现裂缝a水

7、池池壁无粘结预应力筋的计算考虑了以下四种荷载的组合:(1)施工阶段池内无水,池外无土;(2)试水阶段池内有水,池外无土;(3)使用阶段池内有水,池外有土:(4)检修阶段池内无水,池外有土。4.1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,如图2所示。 4.2池壁与底板的连接8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