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1、大型污水水处理池池预应力力施工技技术张工文11刘航2李晨光光2（1、中中国纺织织工业设设计院，北北京100003771；北京京市建筑筑工程研研究院，北北京10000399）提要介绍绍了某大大型污水水处理工工程中预预应力水水池的结结构方案案和预应应力施工工技术，并并进一步步探讨了了预应力力技术在在大型水水池中的的应用。关键词水水池，预预应力，防防腐蚀锚锚具，施施工1工程概概况某大型污污水处理理项目包包含多个个大型矩矩形水池池，如事事故调节节池（70.46mm79.38mm8.008m）、射流曝曝气池(322m80mm9m)、UASSB厌氧池(200m68mm9.55m)等，这这些水池池由于体体型
2、巨大大，且贮贮水水位位较高，在在使用荷荷载下较较易出现裂缝缝，导致致渗漏。为为防止池池壁、池池底混凝凝土在水水压力、水水温度的的作用下下出现裂裂缝，在在池壁、池池底中配配置了无无粘结预预应力筋筋，在拉拉梁中配配置了有有粘结预预应力筋筋。该工程主主要用于于污水处处理，属属于二、三三类环境境，采用用了L&L全封闭闭防腐蚀蚀锚具，另外，由于采用了不同的结构方案，各水池的预应力筋布置各不相同，本文介绍了各水池的预应力施工特点。2结构方方案2.1事事故调节节池图1事故故调节池池平面尺尺寸示意该工程事事故调节节池平面面布置如如图1所示。从图1可可以看出出，该事事故调节节池由三三个连体体水池组组成，每每个水
3、池池的轴线线长度均均为70.46mm，宽度度分别为23.46mm、23.46mm、32.46mm。事故故调节池池池底上上表面到到池壁顶顶高度为为8.008m，满贮贮水时，最最高水位位为7.66m。地基基为素土土强夯。由由于为事事故调节节池，结结构除承承受水压压力外，还还将承受受80-900高温水水所带来来的温度度作用。可可以看出出，如采采用常规规钢筋混混凝土结结构，在在上述水水压力和和温度作作用下，结结构将产产生较大大的内力力，导致致池体开开裂。为为提高水水池的抗抗裂能力力，应主主要从两两个方面面采取措措施：一一方面是是结构方方案的优优化，即即通过采采用合理理的池壁壁和池底底厚度等等方法，减减
4、小结构构所承受受的拉应应力；另另一方面面是通过过采用预预应力技技术，对对受拉截截面施加加预压作作用，从从而减小小结构所承承受的拉拉应力。这这两种措措施可以以相互配配合采用用，以达达到最佳佳的使用用性能。确定采用用的结构构方案平平面布置置如图2所示，池池底采用用变截面面设计，中中间薄，两两边厚，池池底最薄部部位厚3000mm，最厚厚部位厚厚10000mmm。考虑虑到池壁壁截面应应力自下下而上迅迅速减小小，采用用变截面面池壁，池池壁根部部厚9000mm，顶部部厚3000mm，仅在在池2顶部设设置短方方向的拉拉梁。a池底变变截面布布置b池顶拉拉梁布置置图2事故故调节池池结构布布置2.2 UASSB厌
5、氧池池UASBB厌氧池池结构平平面布置如图3所示。图3 UUASBB厌氧池池结构平平面布置置UASBB厌氧池池池底上上表面到到池壁顶顶高度为为9.55m，满贮贮水时，最最高水位位达8.66m。从图3中可以以看出，UASSB厌氧池池是由两两个连体体水池组组成，每每个水池池的平面面尺寸为为34.58mm20.14mm，采用用了扶壁壁柱、拉拉梁的结结构方案案。除了了在池壁壁上设置置扶壁柱柱外，池池内也等等间距设设置了结结构柱，拉拉梁位于于池壁中中部，而而不是池池顶，这这一方面面是由工工艺要求求确定的的，同时时也改善善了整个个池体的的受力性性能，扶扶壁柱和和拉梁的的三维示示意图见见图4。经有有限元优优
6、化分析析后确定定的池壁壁厚度为为3500mm。该池池地基也也为素土土强夯，池池底采用等截面面设计，厚厚度6800mm。图4 UUASBB厌氧池池扶壁柱柱和拉梁梁布置示示意2.3射射流曝气气池射流曝气气池结构构平面布布置见图图5。图5射流流曝气池池结构平平面射流曝气气池池底底上表面面到池壁壁顶高度度为9.002m，满贮贮水时，水位高度为8.0m。从图5可以看出，该射流曝气池由两个连体水池组成，每个水池的轴线长度均为80.14m，宽度为16.35m。为改善结构的受力性能，射流曝气池也采用了扶壁柱、拉梁的结构方案，与UASB厌氧池不同，射流曝气池采用双层拉梁方案，如图6所示。经有限元优化后，边池壁厚
7、度为350mm，中池壁厚度为500mm。该池地基也为素土强夯，池底采用等截面设计，厚度580mm。图6射流流曝气池池扶壁柱柱和拉梁梁示意3预应力力筋的布布置本工程抗抗裂控制制等级为为一级，即即在荷载载效应标标准组合合下不允允许出现现拉应力力：为实现上上述抗裂裂控制要要求，首首先用ANSSYS有限元元分析软软件对各各水池按按活荷载载不利组组合进行行了内力力和变形形分析，根根据荷载载短期效效应标准准组合下下有限元元分析结结果计算算出的最最大拉应应力计算算所需预预应力钢钢筋的数数量，非非预应力力筋按承承载力验验算确定定。预应应力筋的的曲线形形状按有有限元分分析得到到的应力力或弯矩矩分布图图布置，池池
8、底由于于拉应力力较小，且且在不同同工况作作用下可可能出现现反向受受力情况况，池底底预应力力筋采用用直线布布置；对对于可能能承受正正反两方方向的中中池壁及及中池壁壁上的扶扶壁柱，也也采用对对称直线线布置预预应力筋筋。事故调节节池的边边池壁预预应力筋筋布置见见图7。图7事故故调节池池边池壁壁预应力力筋布置置由图7可可见，对对于事故故调节池池的边池池壁，其其竖向应应力主要要为内侧侧受拉，且且随高度度逐渐减减小，因因此预应应力筋贴贴池壁内内侧布置置，到池池顶趋于于中心线线；水平平应力的的分布则则较竖向向应力有有较大不不同，对对于短池池壁而言言，跨中中部位池池壁外侧侧受拉，支支座部位位内侧受受拉，因因此
9、预应应力筋采采用了抛抛物线形形状布置置；对于于长池壁壁，支座座内侧受受拉，而而离开支支座一定定距离后后，水平平方向基基本没有有拉应力力，因此此采用了了图示的的预应力力筋布置置方式。图8为UUASBB厌氧池池边池壁壁的预应应力筋布布置。图8 UUASBB厌氧池池边池壁壁预应力力筋布置置由图8可可见，对对于UASSB厌氧池池的边池池壁，其其竖向应应力分布布主要呈呈现池壁壁根部内内侧受拉拉，中部部外侧受受拉，顶顶部应力力很小的的特点，因因此竖向向预应力力筋采用用了抛物物线与直直线相接接的布置置方式，以以尽可能能符合其其拉应力力分布；由于长长池壁和和短池壁壁均设置置了扶壁壁柱，水水平应力力的分布布基本
10、相相同，即即跨中部部位池壁壁外侧受受拉，支支座部位位内侧受受拉，因因此预应应力筋采采用了抛抛物线形形状布置置。对于射流流曝气池池的边池池壁，其其竖向应应力和水水平应力力分布与与UASSB厌氧池池基本相相同，即即跨中部部位池壁壁外侧受受拉，支支座部位位内侧受受拉，因因此预应应力筋采采用了抛抛物线形形状布置置。4预应力力筋的施施工4.1全全封闭防防腐蚀锚锚具图9 LL&L全封闭闭防腐蚀蚀群锚构构造由于该工工程属污污水处理理工程，且且位于江江边，对对防腐蚀蚀的要求求较高，为为进一步步提高预预应力筋筋的防腐腐蚀性能能，设计计采用了了L&L系列全全封闭防防腐蚀锚锚具，该该锚具的的应用使使预应力力筋又多多
11、了两道道防线。L&L系列全全封闭防防腐蚀群群锚的构构造如图图9所示。单根无粘粘结预应应力筋张张拉端锚锚具构造造如图10所示。封端罩图10单单根无粘粘结张拉拉端构造造4.2预预应力筋筋的铺设设预应力筋筋的铺设设与非预预应力钢钢筋的绑绑扎同步步进行，对对于上述述水池，由由于池底底、池壁壁、拉梁梁、扶壁壁柱等构构件中均均要施加加预应力力，在铺铺设预应应力筋时时，配合合土建施施工顺序序，按先先底板，后后池壁和和扶壁柱柱，最后后拉梁的的顺序进进行预应应力筋铺铺设，曲曲线预应应力筋的的定位按按固定马马凳或定定位钢筋筋实现。直直线预应应力筋利利用非预预应力钢钢筋进行行固定。池池壁内预预应力钢钢筋定位位示意图
12、图如图11所示。图11 池壁预预应力筋筋铺放示示意图另外，为为保证池池顶标高高，同时时也为使使水池外外立面保保持整洁洁，预应应力张拉拉端通过过设置穴穴模而不不露出混混凝土表表面，单单孔锚具具的张拉拉端穴模模做法如如图10所示。对对于有粘粘结预应应力，采采用镀锌锌波纹管管作为预预留孔道道。在铺铺设波纹纹管时，设设置灌浆浆孔，并并保证波波纹管连连接处的的密闭性性。4.3预预应力筋筋的张拉拉由于池底底、池壁壁、扶壁壁柱以及及拉梁等等构件中中均要施施加预应应力，应应尽量减减小施加加预应力力时，各各构件间间的不均均匀变形形。因此此需要配配合土建建施工，制制订最优优的预应应力张拉拉顺序。由由于张拉拉预应力
13、力时，占占荷载主主要比重重的水荷荷载尚未未施加，池池底、池池壁、梁梁、柱等等有可能能在预应应力等效效荷载的的作用下下出现变变形，另另外，水水池混凝凝土的浇浇筑是先先底板，后后池壁和和扶壁柱柱，最后后是拉梁梁，施工工周期较较长，先先浇筑的的混凝土土达到设设计强度度时，后后续构件件可能尚尚未浇筑筑，结构构整体也也尚未形形成。如如张拉方方案设置置不当，在在张拉过过程中可可能出现现不期望望出现的的情况。综综上考虑虑，本工工程预应应力张拉拉除考虑虑对称性性原则外外，还采采取了如如下张拉拉原则：1、 随土建施施工顺序序进行张张拉土建施工工的顺序序，是先先浇筑池池底，然然后浇筑筑池壁、扶扶壁柱、最最后浇筑筑
14、拉梁。为为使结构构受力均均匀，减减少预应应力次内内力的影影响，同同时也符符合施工工顺序，减减少张拉拉占用的的工期，张张拉顺序序也按底底板、扶扶壁柱、池池壁及拉拉梁的顺顺序进行行张拉，也也就是当当混凝土土强度达达到设计计强度时时，即可可对该部部位进行行张拉。2、 预应力筋筋分级张张拉预应力筋筋的张拉拉至少应应分两级级进行，这这同样是是为了保保证结构构受力均均匀。当当混凝土土强度达达到张拉拉要求后，整整体结构构尚未形形成前，首首先应张张拉部分分预应力力筋，待待整体结结构形成成后，应应张拉剩剩余的预预应力筋筋，实现现结构的的内力重重分布，以以尽量减减小不均均匀变形形。5结论本文以某某大型污污水处理理
15、工程中中预应力力水池的的设计和和施工为为例，介介绍了有有关的结结构方案案及预应应力技术术的特点点和节点点构造，从从中可以以得到如如下结论论：大型水池池抗裂要要求较为为严格，如如按一、二二级抗裂裂要求设设计，一一般应采采用预应应力技术术以提高高抗裂能能力。在对大型型水池的的结构方方案进行行比选时时，应综综合考虑虑其受力力性能和和经济指指标，只只要其内内力和变变形在规规范容许许范围内内，应尽尽可能选选择更为为经济的的方案。污水处理理工程的的预应力力水池，一一般属二二、三类类环境，应应采用连连续封闭闭的预应应力锚固固系统，本本文介绍绍的L&L全封闭闭防腐蚀蚀锚具即即可使预预应力锚锚固系统统处于全全封闭保保护状态态。参考文献献1 Dan E. Braansoon, Defformmatiion of conncreete strructturees, McGGraww-Hiill, Innc., 199772 无粘结结预应力力混凝土土结构技技术规程程JGJJ92-200043 混凝土土结构设设计规范范GB5500110-220022