预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用

预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用

发表时间：2017-08-15T15:21:49.640Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第9期作者：曾卫华

[导读] 通常情况下，市政的污水厂以圆形水池为主，在这类水池结构设计施工中。

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 430010

摘要：在市政设施建筑中，污水厂的水池建筑属于较为关键的一种类型，在这类水池的结构设计当中，预应力技术是一种重要的施工技术。本文针对此技术展开了详细分析，以期为各同行提供参考。

关键词：市政；污水厂；水池结构；预应力

前言

通常情况下，市政的污水厂以圆形水池为主，在这类水池结构设计施工中，常常采取一种环向的预应力技术，随着我国各地区市政的污水厂建设项目不断增多，该技术也不断得到广泛使用。

一、设计方案的选择

对污水厂的圆形水池进行结构设计时，常常会用到两种预应力技术，一种是分段张拉无粘结预应力筋法，另一种是绕丝法，目前我国大部分水池的结构设计均运用了这两种预应力技术。在实际运用过程中，这两种方法所需的材料不同，性能也各不相同，当然施工方法也有所不同，与此同时，在实际使用过程中的特点不相同。因此，在实际结构设计及后期施工过程当中，要根据工程施工要求来选择合适的预应力技术，必要时也可以两种方法共同使用。

其中，在使用分段张拉无粘结预应力筋法时，对于无粘结的预应力筋质量要求非常高，如果选择的预应力筋质量较差，则对后期的张拉工艺及其效果等均会造成严重影响，三者之间的联系十分密切。

二、水池结构的预应力分析与计算

（一）分析预应力的损失

（1）无粘结的预应力筋发生内缩，或张拉锚具出现变形等会造成预应力的损失。通常情况下，张拉操作完成后需要展开卸荷，此时预应力筋很可能有内缩现象出现，在此状态下导致预应力出现损失。

（2）预应力筋发生摩擦而造成预应力的损失。大部分污水厂的水池以圆形结构设计为主，其预应力筋从整体上呈现出曲线形状沿池外壁环向地布置，在张拉操作时需要严格按照圆形水池弧度及弧线长度进行，此操作过程当中预应力筋与池壁间出的摩擦使不可避免的，因此造成预应力的损失。此外，随摩擦系数不断增加损失程度也会加大。

（3）因预应力筋所引发应力松弛，进而使预应力出现损失。在此过程中，预应力筋出现松弛与否主要是受到钢筋种类、松弛等级而决定，所以在实际操作中为了尽可能将预应力筋松弛造成的损失减少，工程的张拉操作施工中通常会按照超张拉程序进行。

（4）因混凝土的收缩徐变所引发损失，因此在实际张拉过程中，可以考虑降低50%的损失。

（5）因弹性压缩所造成的损失。在开展分批张拉施工的过程当中，混凝土很可能会出现弹性压缩的现象，而张拉完成之后需要采取无粘结的预应力筋辅助施工，在混凝土发生弹性压缩的状态下，如果先分批张拉可能会使预应力筋出现一系列改变，可以有效缓解低预应力的损失量。

（二）计算内力

在受到荷载组合作用影响的状态下，污水厂的水池池壁不可出现任何载面裂缝问题，所以，实际施工需要合理控制好配筋。根据相关的要求规定，计算水池池壁的无粘结预应力筋内力时，需要综合考虑下面四种荷载组合，第一，在水池池壁施工阶段，应该确保池内无水，池外无覆土。第二，水池试水阶段，池内水位应按有关规范逐级加到设计要求高度，池外无覆土。第三，在水池的使用期间，水池的水量应该与试水期要求保持一致。第四，水池检修期间，池内空池无水，池外有覆土。

（三）构造设计

（1）设置锚固肋

在实际的施工过程当中，应该尽可能地将预应力损失降低，这样能够显著提高分段张拉、预应力筋锚固的施工效果。在操作的时候为了尽可能满足张拉及预应力筋锚固状态下的构造要求，务必沿水池池壁外侧均匀设置多个扶壁柱(根据圆形水池半径确定数量)，也就是锚固肋，以提高预应力筋锚固的施工效果。

（2）链接池壁与底板

在进行圆形水池的结构设计时，需要对其竖向、弯矩作用进行充分考虑，要将此作用对底板所造成的影响有效消除，积极采取杯槽式的柔性连接后方能进行张拉操作，这一环节施工完成之后才可以展开混凝土浇筑施工。除此之外，为了确保水池的池壁根部位不会出现渗漏问题，可以在槽口、池壁之间加强嵌缝施工，密实浇筑混凝土后能够提升混凝土的凝固效果。最后，在水池池壁的扶壁柱上设置拉端，可以通过张拉施工后对扶壁柱进行锚固，然后再借助混凝土封堵即可[2]。

三、水池的预应力施工

（一）预应力筋铺设施工

预应力筋铺设施工主要采取下料铺设的方法进行，在铺设施工的过程中需要考虑施工图中的下料长度，实际铺设时需要借助水平仪来设定水池池壁上的预应力筋位置，与此同时，明确水池池壁上的每个预应力点坐标位置后，再按照设计的要求来配备好预应力筋的根数，然后在进行分束设置、定位，之后展开牢固绑扎操作。

（二）预应力筋的张拉施工

进入张拉预应力筋环节后，通常会在张拉的过程中积极采取双控手段，这种手段指的是借助控制力的方式来实施张拉，这也是该施工环节的主要内容，与此同时，在这个基础上开展伸长预应力操作。值得注意的是，张拉操作需在混凝土强度达到设计要求强度后方能进行，完成预应力张拉后要严格检验锚固肋的端部、水池池壁等部位有无裂缝出现，并将做好相关记录。在很多工程施工中，环向预应力筋

张拉顺序应以自下而上的方式进行，同一环内的数段预应力筋宜同时同步两端张拉。对于一般圆形水池，需要沿水池池壁的四周设置六个锚固肋，运用120°的张拉，并且在不同位置设置三组钢绞线，进而形成了一个封闭形的应力[3]。结束语

综上，在市政设施中，污水厂的圆形水池结构设计会运用到大量预应力施工技术，采取无粘结式预应力筋设计能够有效解决应力作用对池壁刚度及强度造成的影响，便于满足施工要求和使用要求，同时又能对投资成本进行合理控制。此外，对水池池壁运用钢绞线低松弛、无粘结施工，能够使其强度、弹性得到显著提升，降低了松弛度的同时有可以减少预应力筋的用量，提高混凝土的抗裂刚度，全面保障了整个水池结构的施工质量，并且采取双控设计手法，还能全面提升水池结构的设计效果。

参考文献：

[1]唐旭.预应力技术在市政污水厂水池结构设计中分析应用[J].中外建筑,2010,12(04):145-147.