預(yù)應(yīng)力技術(shù)在市政污水廠水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用

楊海燕+王景濤

摘 要：從以往大多數(shù)的工程經(jīng)驗(yàn)中能夠明顯的看出，如果想要在最大響度上的滿足構(gòu)件的抗裂性要求，采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力技術(shù)方案往往能夠收到意想不到的效果。本文在研究的過程中選擇了上海市某污水廠作為研究對(duì)象，從多個(gè)方面對(duì)市政污水廠水池結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行了系列的論述，希望能夠相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供良好的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力技術(shù)；市政污水廠；水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.010

0 引言

在對(duì)市政污水廠進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，環(huán)向預(yù)應(yīng)力技術(shù)是目前很多設(shè)計(jì)人員都普遍采用的一種新型的技術(shù)，其在目前的市政污水廠設(shè)計(jì)的過程中得到了十分廣泛的應(yīng)用。通常情況下，在設(shè)計(jì)一處市政污水處理廠的過程中多數(shù)的沉淀池都為圓形結(jié)構(gòu)，同時(shí)水池的高度比較小，所以在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，在選擇計(jì)算模型時(shí)應(yīng)當(dāng)將其作為上端懸臂、底端鉸接的情況處理，在進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)的過程中利用水平設(shè)計(jì)模型進(jìn)行有效的計(jì)算。以下將結(jié)合上海市某市政污水廠水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行系統(tǒng)的闡述。

1 工程概況

該污水廠為一期工程，計(jì)劃每日處理污水量近期為3萬t/d，而遠(yuǎn)期則為53萬t/d，其中污水沉淀池以及二沉池是由兩部分所組成及內(nèi)部以及外部，兩者均為圓形。沉淀池外池和內(nèi)池的內(nèi)徑分別為52.16m以及24.28m，地上和地下的高度分別為1.3m以及3.4m，從該結(jié)構(gòu)的整體來看，是一個(gè)半地下室的結(jié)構(gòu)。水池的地板厚度為0.8m，外池的壁厚為0.3m，內(nèi)池池壁的材料為C30混凝土，而外池池壁的材料則為C40混凝土。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析及選擇

在對(duì)污水廠水池進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要使用的兩種環(huán)向預(yù)應(yīng)力方法主要包括分段張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法以及繞絲法，目前我國很多市政污水處理廠都是采用的這兩種方法進(jìn)行的設(shè)計(jì)。但是這兩種方法因?yàn)檫x擇的材料不同，所在自身的施工方法也存在著比較大的差異，在實(shí)際運(yùn)用的過程中往往呈現(xiàn)出的是不同的特點(diǎn)。在對(duì)本工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了比較充分的考慮，本著安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則最終選擇了分段張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法進(jìn)行施工工作。

在應(yīng)用該種方法的過程中，應(yīng)當(dāng)選擇質(zhì)量較好的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，從以往的工程經(jīng)驗(yàn)上來看，其質(zhì)量的好壞以及選擇的工藝是否合理將會(huì)對(duì)后期的質(zhì)量產(chǎn)生比較大的影響。本工程在實(shí)際施工的過程中使用了低松弛無粘結(jié)鋼絞線作為了施工材料，從最終的施工結(jié)果上來看，效果還是十分令人滿意的，張拉錨固的相關(guān)工作也很容易被控制。另外，在實(shí)際施工過程中首先對(duì)該種施工材料進(jìn)行了多次冷拔，并對(duì)其進(jìn)行了消除應(yīng)力的相關(guān)熱處理工作，通過這樣的處理之后，其屈服強(qiáng)度以及天性極限都得到了比較明顯的提升，而且通過實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)其應(yīng)力松弛率也呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。從采用這種方法所帶來的效果上來看，不斷有效的降低了預(yù)應(yīng)力筋的使用數(shù)量，還使得混凝土的抗裂程度得到了比較顯著的提高。

3 預(yù)應(yīng)力水池結(jié)構(gòu)分析及計(jì)算

為了能夠最大限度上的提高錨具的使用頻率，本工程選用了I類錨具，其不但能在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土中得到廣泛的運(yùn)用，還能有效的使用到大型水池結(jié)構(gòu)中去。同時(shí)本工程所選用的低松弛無粘結(jié)鋼絞線是由7φ5高強(qiáng)鋼絲構(gòu)成，并在鋼絲表面涂上了一層潤滑油，從而良好的起到防銹油脂的作用，而且還能有效的在套管外側(cè)形成新型預(yù)應(yīng)力筋的作用，這種新型的預(yù)應(yīng)力筋不會(huì)和混凝土產(chǎn)生粘結(jié)的現(xiàn)象，在其張拉的過程中由于摩擦損耗的能量將會(huì)得到極大的降低，有效的提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 預(yù)應(yīng)力損失分析

3.1.1 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋收縮、張拉段錨具出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力損失

在進(jìn)行完相應(yīng)的張拉工作之后就可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行卸荷的工作，在這個(gè)過程中其就可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)縮的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象造成的直接后果就是預(yù)應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生一定的損失。另一方面，本工程所采用的的是千斤頂張拉的方式，池壁環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋錨固的位置可能會(huì)出現(xiàn)相互交錯(cuò)的情況，通過筆者的詳細(xì)技術(shù)能夠得到該內(nèi)縮值一般會(huì)降低一般以上。

3.1.2 由無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋而引起的摩擦損失

在設(shè)計(jì)本工程的過程中主要還是將其按照?qǐng)A形進(jìn)行設(shè)計(jì)，而這將直接導(dǎo)致其內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力筋將會(huì)呈現(xiàn)曲線的形狀，所以在對(duì)其張拉的過程中為了保證最終的質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照水池的形狀對(duì)其進(jìn)行張拉工作。但是從施工現(xiàn)場(chǎng)得到的反饋來看，在張拉的過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋和池壁四周產(chǎn)生十分大的摩擦，導(dǎo)致了能量的降低。該項(xiàng)目池壁是由上下兩排環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)成中的，從而導(dǎo)致了這些預(yù)應(yīng)力筋的錨固位置彼此會(huì)出現(xiàn)交錯(cuò)的情況，所以一般在實(shí)際施工的過程中應(yīng)當(dāng)將其適當(dāng)?shù)慕档椭笤偈褂们Ы镯敗?/p>

3.1.3 由無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋引起的應(yīng)力松弛損失

通常情況下，預(yù)應(yīng)力筋是否會(huì)產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，主要會(huì)受到鋼筋的種類以及松弛等級(jí)所影響，所以在本工程進(jìn)行的過程中為了最大限度上的降低這種影響，使用了超張拉程序進(jìn)行操作。

3.1.4 由彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失

通常情況下如果使用分批張拉的方法進(jìn)行施工的過程中，混凝土一般都會(huì)產(chǎn)生彈性壓縮的現(xiàn)象，在張拉完成以后使用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，但是在這種情況下，最先一批進(jìn)行張拉的預(yù)應(yīng)力筋的性能會(huì)出現(xiàn)比較大的變化，嚴(yán)重情況下可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的能力產(chǎn)生損失的現(xiàn)象發(fā)生。所以在實(shí)際施工的過程中，應(yīng)當(dāng)盡量先張拉后批次的預(yù)應(yīng)力筋，之后再對(duì)先批預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，只有這樣才能在最大限度上防止能量損失的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 內(nèi)力計(jì)算

當(dāng)在計(jì)算的過程中應(yīng)當(dāng)保證水池壁在最不利的荷載組合作用下，水池池壁的任何截面都不應(yīng)當(dāng)有裂縫的產(chǎn)生，而如果能對(duì)配筋進(jìn)行良好的控制的話，就能達(dá)到這一目的。按照相關(guān)規(guī)定的要求，在對(duì)水池池壁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算的過程中應(yīng)當(dāng)盡可能的采取以下幾種何在組合：（1）在施工的過程中水池內(nèi)不應(yīng)當(dāng)有誰，而且水池外部也不應(yīng)當(dāng)存在圖層；（2）在之后的試水過程中池內(nèi)應(yīng)當(dāng)留有充足的水分，水池之外應(yīng)當(dāng)理由一部分的土；（3）在施工完畢的試用階段，其工作環(huán)境應(yīng)當(dāng)與試水階段保持一致；（4）如果水池在使用的過程中出現(xiàn)問題的話檢修是必不可少的，而在檢修的過程中應(yīng)當(dāng)與施工階段的作業(yè)操作保持一致。

3.3 構(gòu)造設(shè)計(jì)

3.3.1 錨固肋設(shè)置

在實(shí)際施工的過程中應(yīng)當(dāng)盡量的降低由于預(yù)應(yīng)力引起的損失，針對(duì)于分段張拉及錨固預(yù)應(yīng)力筋來說是十分有利的。通常情況為了能夠讓張拉、錨固預(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)造要求符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，通常情況下會(huì)在水池池壁的外側(cè)設(shè)置5根扶壁柱并將其進(jìn)行較為均勻的設(shè)置。

3.3.2 池壁和底板連接

在對(duì)污水池結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)充分的考慮豎向彎矩對(duì)其的作用，應(yīng)當(dāng)采取一定的措施彎矩對(duì)其造成的不利影響降低到最小。筆者建議可以嘗試采用杯槽式柔性連接對(duì)其進(jìn)行控制，同時(shí)也可以將底板周圍澆筑成為槽口，在對(duì)其進(jìn)行充分的張拉之后在澆筑混凝土。另一方面為了避免能夠在水池壁根部出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)在槽口和池壁間進(jìn)行嵌縫措施，在最大程度上的對(duì)其進(jìn)行密實(shí)，通過這種做法能夠?qū)⑺嗌皾{以及混凝土之間形成比較好的效果。

4 小結(jié)

通過以上的論述我們就能夠比較清楚的發(fā)現(xiàn)，如果能在大型污水池工程中良好的使用無粘性預(yù)應(yīng)力筋的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的話，將會(huì)有效的提高水池池壁的剛度以及強(qiáng)度，能在最大限度上的提高工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，選擇鋼絞線低松弛無粘結(jié)方式對(duì)水池池壁進(jìn)行施工的話可以有效的提升強(qiáng)度以及彈性。在實(shí)際運(yùn)用的過程中合理的采取了這些方法并產(chǎn)生了非常好的效果。

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