无粘结预应力在圆形水池结构设计中的应用

无粘结预应力在圆形水池结构设计中的应用

摘要：无粘结预应力技术在圆形水池结构设计中应用，是针对传统钢筋混凝土池壁在水压作用下极容易发生开裂，进而影响水池的使用寿命和质量等局限性，采用张拉工艺与预应力技术有效结合进行水池结构设计和应用，能够有效提升圆形水池的结构质量，具有更好的应用效果。本文在对无粘结预应力的应用优势分析基础上，结合工程实例，对无粘结预应力在圆形水池结构设计中的具体应用及有关注意事项进行研究，以供参考。

关键词：无粘结预应力；圆形水池；结构设计；应用

无粘结预应力技术在我国的应用实现，最早是在上世纪90年代。其中，我国对圆形水池结构的最早设计与建设中，是采用预制壁板进行拼装实现，对一些较为特殊的大型圆形水池结构，则通过现浇施工进行支持，其中都采用了连续配筋的结构技术形式，并在具体设计中，通过对预应力高强钢丝的有效缠绕保护，来对其预应力稳定进行保障。但是，随着我国城市化建设的不断推进以及污水处理需求不断增加，导致现阶段的污水处理工程中圆形水池容量也不断增大，水池结构受水压的作用影响越来越大，从而使传统的钢筋混凝土池壁在水压作用下容易发生开裂，严重影响了水池的使用寿命和质量。因此，采用无粘结预应力技术进行圆形水池结构设计和应用，以促进圆形水池的结构质量有效提升，在当前的污水处理工程设计与建设中也越来越受重视。下文将通过对无粘结预应力技术的应用优势分析，结合工程实例，对无粘结预应力在圆形水池结构设计中的具体应用进行研究，以供参考。

1无粘结预应力技术的应用优势分析

结合无粘结预应力技术的应用与研究情况，对该技术在圆形水池结构设计中的应用优势，可以从以下几个方面进行概括和总结。

1）无粘结预应力在圆形水池结构设计中应用，能够通过对混凝土本身的预应力施加，促进水池结构自身的抗震性效果显著提升，并对其结构的整体性进行有效保障，避免周围环境或者是水体活动对水池结构的影响，减少水池裂变问题及其对水池质量和使用寿命的影响。

2）无粘结预应力技术在圆形水池结构设计中应用，还能够通过对混凝土自身的预应力施加，减少混凝土自身受压力作用的影响，促进其抗渗性与耐久性提升。此外，无粘结预应力技术支持下，对圆形水池结构的无缝设计，也能够使水池内部水源渗漏得到充分避免，并有效减少水池后期维护中的成本支出，具有较为显著的成本节约效果。

3）圆形水池结构设计中采用无粘结预应力技术，能够有效避免水池结构伸缩缝存在，从而对结构整体稳定性进行保障。此外，圆形水池结构中对预应力筋的应用，也能够有效解决其结构存在的温度应力问题，减少外部温度变化对水池结构的影响，延长水池的使用寿命。

4）对容量在3000m3以上的圆形水池结构设计，采用无粘结预应力技术进行设计应用，其应用优势更加突出。这与无粘结预应力混凝土能够有效降低水池壁厚度，并且对混凝土的需求量也比较少，能够有效节约其成本，促进圆形水池设计与建设的经济性提升，有很大的关系。

5）与后张法以及电热张拉法施工相比，无粘结预应力技术在圆形水池结构设计与施工中应用，具有操作工艺简便，且施工工序明显简化、施工设备投入较少、摩擦损失低等优势，在实际应用中更受欢迎。

2无粘结预应力在圆形水池结构设计中的应用

2.1 工程实例

以某污水处理工程的圆形水池结构设计为例，该污水处理工程的占地面积约为

32.1hm2，建设完成后预计进行污水处理的规模达到3×105m3/d，此外，该污水处理工程的施工建设中，共设置有4个直径为56m、高约5.6m的吸附与再生沉淀池，同时还设置有直径约为54m、高约5m的二沉池。如下图1所示，即为该污水处理工程中的二沉池结构形式示意图。

图1 某污水处理工程的二沉池结构形式图

2.2 无粘结预应力技术的设计应用分析

根据上述污水处理工程及其吸附与再生沉淀池、二沉池施工情况，在进行该污水处理工

程的圆形水池结构设计中，共提出了三种方案，并且各方案设计中主要针对圆形水池结构施工的裂缝以及温度应力、伸缩缝等问题进行分析和完善。其中，方案一在进行上述污水处理工程的圆形水池结构设计中，是通过混凝土后浇带设置，来有效解决和控制其结构施工中的混凝土收缩与裂缝问题。即，在进行圆形水池结构的两侧混凝土施工完成后，停止两个月左右，再进行混凝土后浇带浇筑施工。该设计方案中，由于对上述圆形水池结构的温度应力问题及影响设计考虑不足，并且在进行上述圆形水池结构施工中，极容易因时间推移出现混凝土裂缝，进而严重影响混凝土结构的整体性和稳定性，因此，在实际设计与施工应用中存在一定的局限性。方案二在具体设计与施工中，是通过进行膨胀加强带的设置和施工应用，即在混凝土中增加膨胀剂，以提高混凝土本身膨胀应力，从而有效解决混凝土结构中的伸缩缝与裂缝问题。这种设计与施工方案在实际应用中，由于受混凝土本身的膨胀应力有限性影响，并不能完全有效的解决混凝土结构施工中的伸缩缝与裂缝问题，而且膨胀剂的增加使用，还会对混凝土中的有效矿物成本以及混凝土施工开展等，产生较大的影响，进而影响其设计与施工的效果。方案三则是采用无粘结预应力施工技术，通过在上述污水处理工程的圆形水池结构设计中采用无粘结预应力钢绞线来满足其结构设计与施工的有关要求，并通过无粘结预应力技术的作用优势发挥，有效减少和避免圆形水池结构设计与施工中存在的温度应力、裂缝、伸缩缝等问题，促进水池结构设计与施工的质量效果提升。

结合上述污水处理工程圆形水池结构设计方案，在具体设计开展中，在对圆形水池的池壁设计中，先通过对其圆形水池的竖向与环向受力进行分析，并在对施工材料的合理选择和应用上，严格按照有关施工要求和技术标准，选择合适强度等级的混凝土材料进行施工应用，以确保圆形水池结构中的混凝土施工质量和效果，同时对预应力筋的选择，设计采用无粘结预应力钢绞线，其他钢筋材料则以带肋钢筋为主，来满足该污水处理工程的圆形水池结构设计与施工要求。对池壁厚度以及池壁环拉力、池壁竖向弯矩、池壁环压力等结构设计参数的计算和分析中，根据有关要求，结合上述污水处理工程的实际情况，对池壁厚度最终设计确定为300m，而对池壁的环压力计算和分析，在进行池壁拉环力计算确认后，对圆形水池结构施工中所需的预应力钢筋数量进行确认，并在实际计算与分析中，主要针对池壁的避免温差以及池内水压的作用影响进行综合考虑，从而确保所计算获取的池壁环拉力符合工程设计的要求。

此外，在进行上述污水处理工程的圆形水池结构中池壁板底设计时，具体设计中，通过在池壁板底中进行杯口设置，并在池底板下面进行橡胶板铺设，从而通过在杯口中插入池壁板，以满足有关设计要求。该设计环节，在具体操作中，通过先进行内侧杯口混凝土浇筑，再进行池壁板混凝土浇筑，来确保混凝土施工的顺利开展，并加强对杯口缝隙的有效防护处