預應力二沉池結(jié)構(gòu)設計

蘇安軍 許 淼 劉 曉

(中國寰球工程公司，北京 100012)

?

預應力二沉池結(jié)構(gòu)設計

蘇安軍 許 淼 劉 曉

(中國寰球工程公司，北京 100012)

介紹了無粘結(jié)預應力技術(shù)的工藝原理，結(jié)合圓形水池的受力特點，闡述了預應力技術(shù)在二沉池結(jié)構(gòu)設計中的應用，指出使用無粘結(jié)預應力技術(shù)提高了水池的抗震性、耐久性及抗?jié)B性。

水池，預應力，池壁，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

1 概述

二次沉淀池是污水處理場中一個重要的工藝水池，一般簡稱為二沉池。二沉池為圓形無蓋水池，且中間有個緩慢轉(zhuǎn)動的刮泥機，起攪拌二沉池中污水的作用。本文主要講述二沉池的結(jié)構(gòu)設計。

2 預應力圓形水池設計研究

根據(jù)預應力體系的特點，預應力混凝土結(jié)構(gòu)可分為有粘結(jié)和無粘結(jié)兩大類。有粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)，是指沿預應力筋全長，預應力筋完全與混凝土粘結(jié)、握裹在一起的預應力混凝土結(jié)構(gòu)。無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)，與預應力筋伸縮變形自由、不與混凝土粘結(jié)、握裹，這種結(jié)構(gòu)的預應力筋全長涂有特制的防銹材料，外套防老化的塑料(PE)管。隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，無粘結(jié)預應力技術(shù)在圓形構(gòu)筑物中應用越來越成熟。它的工藝原理是：在綁扎池壁鋼筋的時候，將預應力筋按設計逐環(huán)固定在模板內(nèi)，然后澆筑混凝土，待混凝土達到強度后，利用預應

力筋與混凝土無粘結(jié)、可自由滑動的特點，在預應力筋兩端進行張拉，利用錨具將預應力筋固定在斷頭的錨固板上，再用混凝土封閉錨固端，從而達到給池壁施加預壓力的效果。這時的圓形水池就像被套了一個“鋼箍”一樣，有效防止池壁開裂。

計算模型假定為：池壁為一受力圓環(huán)，池壁頂部自由，底部簡支在底板上。為實現(xiàn)池壁底部支座為鉸接，底板需做成杯口，待底板混凝土澆筑完畢，并達到強度后，再支模施工池壁，且池壁與底板需增加4mm氯丁橡膠板以實現(xiàn)池壁與底板的彈性連接。之所以把池壁底部做成彈性的簡支座，是因為池壁需預壓增加池壁混凝土的預應力。如果池壁與底板一起澆筑，為剛性支座，那么池壁的預應力將無法施加。對于底板，計算假定為彈性地基上的圓形板(周邊自由)，考慮池壁的嵌固作用。圓形水池池壁計算假定見圖1，池壁與底板連接見圖2。

同時，二沉池的底板比較大，按照土中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最大長度不超過30 m。所以，底板須滿足徑向和最外圓周長度要求。舉例：直徑37 m二沉池，由于徑向和最外圓周長度均超過30 m。所以，增加環(huán)形膨脹加強帶，使底板徑向滿足伸縮長度要求；增加4條徑向膨脹加強帶，使底板最外圓周長度滿足伸縮長度要求。底板平面布置圖見圖3。

池壁的預應力計算，首先要確定錨固肋的個數(shù)及布置。根據(jù)CECS 216—2006給水排水工程預應力混凝土圓形水池結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第6.1.4條，池壁或環(huán)梁的環(huán)向預應力筋，當其長度超過30 m時，宜采用兩端張拉；當預應力筋長度超過60 m時，宜采取分段張拉和錨固。同時，需滿足第6.1.5條，預應力筋的張拉控制應力值σcon，對于采用后張法施工的預應力筋，不宜超過0.75fptk，且不應小于0.4fptk，錨固肋的數(shù)量還要考慮預應力筋的損失。舉例：37 m直徑二沉池，設置了6個錨固肋，預應力筋圓弧角

度120°，同一標高處有3段預應力筋，每段預應力筋圓弧長度為38.7 m。同時，相鄰標高處的預應力筋應該交錯布置，這樣可以保證整個池壁的預壓力大致相同。采用預應力的池壁，混凝土設計為C40或更高標號混凝土。

3 結(jié)語

無粘結(jié)預應力在圓形水池應用中，有很多優(yōu)點：1)水池的整體性和抗震性得到加強。2)使用預應力混凝土解決了施工期間的溫度應力問題和季節(jié)變化的溫度應力問題，無需設置伸縮縫。3)由于池壁混凝土預先施加了壓力，水池的抗?jié)B性、耐久性也大大提高。4)造價成本低，與普通混凝土水池比較，池壁厚度大大降低，減少了混凝土和鋼筋的用量。

[1] 沈世杰.給水排水工程結(jié)構(gòu)設計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[2] 薛偉辰.現(xiàn)代預應力結(jié)構(gòu)設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[3] 張彩萍.預應力圓形鋼筋混凝土水池在施工階段的裂縫控制的探討[J].工程建設與設計,2012(20)：180-181.

[4] 李 欣.無粘結(jié)預應力圓形水池結(jié)構(gòu)設計探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(10)：91-92.

[5] 何德湛.無粘結(jié)預應力技術(shù)在圓形水池中的推廣和應用[J].特種結(jié)構(gòu)，2000，17(1)：109-110.

Design for structure of prestressed secondary sedimentation tank

Su Anjun Xu Miao Liu Xiao

(ChinaHuanqiuContracting&EngineeringCorp.,Beijing100012,China)

This paper introduces the process principle of unbonded pre-stressed technology, combining with the force characteristics of circular pool, elaborated the application of pre-stressed technology in secondary clarifier structure design, pointed out that the use of unbonded pre-stressed technology improved the seismic performance, durability and impermeability of the pool.

pool, pre-stress, pool wall, reinforced concrete structure

1009-6825(2016)28-0050-02

2016-07-27

蘇安軍(1984- )，男，工程師； 許 淼(1983- )，男，工程師； 劉 曉(1982- )，女，工程師

TU318

A