体外预应力对圆形水池池壁应力的影响分析-论文.pdf

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1、第23011卷4年第4月2期特种结构V0l3lNo．2Apr．2014体外预应力对圆形水池池壁应力的影响分析刘尚春宋江(中国市政工程中南设计研究总院有限公司武汉430070)(CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteCo．，Ltd，Wuhan430070)[摘要】体外预应力是预应力钢绞线布置在混凝土截面之外的预应力，它是预应力体系的重要分支。本文采用有限元软件对体外预应力圆形水池的池壁进行受力分析，通过比较施加预

2、压力前后池壁内力的变化，以及对比常规结构(体内预应力)圆形水池池壁内力，肯定了体外预应力在圆形水池中抵抗池壁环拉力和控制抗裂度方面的作用，并展望了体外预应力的应用前景。【关键词】圆形水池预应力体外预应力有限元ABSTRACT：Externalprestressisprestressedsteelstrandswhicharearrangedintheconcretesectionoutside，itisanimportantbranchofprestressedsystem．Thispaperana~ze

3、dthestressoftheexternalprestressedcirculartankwallbyfiniteelementsoftware,bycomparingthechangesofinternalforcebeforeandafterapplyingprepressure,aswellascomparedtoconventionalstructure(internalprestressed)circulartankwallinternalforce,externalprestressedre

4、sistanceringtensionandcrackcontrollingfunctioninthecirculartankwallwereafirme~anditsapplicationprospectwasestimated．KEYWORDS：CirculatankPrestressExternalprestressFiniteelement前言效果和较长的防水年限。国际预应力协会(FIP)于1996年将体外预1作用在池壁上的荷载及其组合应力定义为预应力钢绞线布置在混凝土截面之给排水工程中大直径的圆

5、形水池，在内水压外的预应力，它是预应力体系的重要分支之一。作用和温、湿度作用下Ⅲ均会引起很大的环向体外预应力混凝土结构有很多优点：预应力钢绞拉应力。普通钢筋混凝土结构难以同时满足强度线套管布置简单，调整容易，缩短了施工时间；和抗裂度的要求，同时由于预应力钢绞线布置于结构面外侧，使得常规的解决方案就浇注混凝土方便，并为更换预应力钢绞线提供便是采用预应力混凝利。目前体外预应力钢绞线较多地应用在桥梁设土，模型为壁板和计和结构加固中。底板之间采用铰支早期水处理构筑物中应用过的缠绕丝和电座，对池壁施加预热张拉预应力

6、钢筋，由于其危险性较大且可靠度应力，以抵抗环向较低，目前已鲜有使用，本文所推荐采用预应力钢拉应力。而本文考绞线的体外预应力有着强度高、稳定可靠的优点。虑在普通钢筋混凝a．『I{1定支Hb．饺史芰埔目前大多数设计中采用的预应力模型为壁土池壁外侧施加体图1底端支座约束条件板和底板之间采用铰支座，预应力钢绞线布置于外预应力，模型为混凝土结构内。壁板与底板的连接采用杯口基壁板与底板之间采用固定支座。础，密封胶止水，由于密封胶的老化，水池的漏本文分析的对象是地面式水池，作用在池壁水现象较为常见。采用体外预应力，可以

7、将底板上的荷载为池内水压和温、湿度作用、预压力及与壁板整浇，利用结构自防水，达到较好的防水池壁自重。壁面温差取IO~Cn】。预应力钢铰线～27—特种结构2014年第2期采用15．2的钢绞线，截面面积A=140mm，进行计算分析，如图la、b所示。池壁有限元模抗拉强度标准值fnI(=l860MPa，张拉控制应力型见图2。。=0．75fnk=1395MPa，张拉力为195kN，考虑2．1底端为固定支座时的计算结果对比损失后N=195×60％×2=234kN(每处布置2根池壁环向拉力在无预压力和有预压力时沿预应

8、力钢铰线)，将预压力等效为线荷载q=N／池壁高度变化见图3；池壁竖向弯矩在无预压力R=234／20．3=11．5kN／m(R。为预应力钢铰线到水和有预压力时沿池壁高度变化见图4。由图3可池中心的距离)。知：无预压力时，池壁全高度均受拉，且从池底荷载组合为：(1)池内水压+预压力+自虱(2)到池顶逐渐增大，池顶拉力最大(322．37kN／m)；池内水压+预压力+自重+冬季温差口]。池壁竖有预压力时，池底以上约2m范围均受拉，最向