張風(fēng)玲

中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司西安分公司，中國·陜西 西安 710018

從以往大多數(shù)的工程經(jīng)驗中可以明顯的分析出：如果想要最大限度地滿足構(gòu)件的抗裂性要求，需要利用到應(yīng)用環(huán)向預(yù)應(yīng)力技術(shù)方案，以提高污水池結(jié)構(gòu)的安全性能，保證其經(jīng)濟性能夠有效地提高。論文選取中國某一處的市政污水場一期工程為例，從各個角度對市政污水廠水池結(jié)構(gòu)設(shè)計中的預(yù)應(yīng)力應(yīng)用進(jìn)行分析，確保其能夠滿足當(dāng)下社會中對污水處理的各項需求。

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

1 引言

在設(shè)計市政污水廠水池結(jié)構(gòu)的過程中，工程中實施效果最好的一種施工技術(shù)就是環(huán)向預(yù)應(yīng)力技術(shù)，這也是在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中利用率最高的一項施工技術(shù)。因為市政污水廠大多都有圓形的水池，并沒有較高的高度，所以在設(shè)計的過程中需要選擇好相應(yīng)的計算模型，做好各項情況的處理和銜接，論文將結(jié)合某一處工程實例來進(jìn)行闡述。

2 工程概況

論文選取的污水處理廠案例中，其一期工程的日處理量近期是4 萬噸左右，遠(yuǎn)期是50 萬噸左右（都是以天為單位）。污水處理廠的沉淀池是有內(nèi)外兩個部分的，其結(jié)構(gòu)都是圓形。在工程中，初沉淀池的外池內(nèi)徑為52.16m，內(nèi)池內(nèi)徑為24.28m，地上為1.3m，地下為3.4m，高為4.7m；在池頂并沒有蓋板結(jié)構(gòu)，并且采用了半地下室結(jié)構(gòu)來進(jìn)行整體設(shè)計；水池的底板厚度、內(nèi)外池的壁厚分別為0.4m 和0.36m；沉淀池的內(nèi)徑、池壁厚、壁高、底板壁厚、池內(nèi)水深分別為46m、0.25 米、5m、0.44m、4.7m。另外，內(nèi)池的池壁以及底板與外池的池壁的材料不同，前者采用C30 混凝土，而后者則是C40 混凝土[1]。

3 結(jié)構(gòu)方案分析和選擇

3.1 方案選擇

一般來說，在市政污水廠的水池結(jié)構(gòu)工程設(shè)計時會考慮分段張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法和繞絲法兩種方法，這兩種方法在施工工藝、材料性能、施工情況應(yīng)用等方面都具有較大的差異，所以在具體的選擇過程中還是需要設(shè)計人員能夠結(jié)合實際情況。在論文案例中，因為安全性和經(jīng)濟性原因，可以選擇分段張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法，本論文也是通過分段張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法來展開敘述。

3.2 方案分析

因為分段張拉無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用過程中需要用到較好的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，并且預(yù)應(yīng)力筋與張拉工藝、錨具、張拉效果都有著非常緊密的關(guān)系，本論文案例中采用低松弛無粘結(jié)鋼絞線進(jìn)行施工，可以有效地提高施工效果以及控制好張拉錨固工作。另外，需要在低松弛鋼絞線鋼絲經(jīng)過冷卻工藝后還是需要進(jìn)行熱處理來消除應(yīng)力，可以有效地提高屈服強度和彈性極限，而有效地降低應(yīng)力松弛率，這有利于提高經(jīng)濟效益和減少成本支出，保證混凝土的抗裂度較高[2]。

4 預(yù)應(yīng)力水池結(jié)構(gòu)分析和計算

4.1 要點分析

在水池結(jié)構(gòu)工程中所需要使用到無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行施工，而無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線需要用到I 類錨具來進(jìn)行處理。I 類錨具的應(yīng)用型很廣，其能夠在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，也能夠在大型的水池結(jié)構(gòu)中有效應(yīng)用。因為在本論文案例中施工所用的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線是采用7φ5 高強度鋼絲構(gòu)成的，為了防止生銹，需要在這種高強度鋼絲的表面涂抹一層均勻的潤滑油，充當(dāng)防銹油脂的功能。需要注意的是，這種新型預(yù)應(yīng)力筋是不能夠與混凝土相粘結(jié)的，這樣就可以有效的減小在張拉過程中的摩擦損失，有效的增強了降級效益。

4.2 預(yù)應(yīng)力損失分析

在進(jìn)行水池結(jié)構(gòu)工程中，需要做好各個因素的綜合分析措施，而預(yù)應(yīng)力損失則是其中的關(guān)鍵分析點。一般來說，工程預(yù)應(yīng)力損失是需要從多個方面來進(jìn)行分析的。

4.2.1 預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮和錨具變形的情況導(dǎo)致

一般來說，在完成張拉階段措施之后就可以進(jìn)行卸荷工作了，但是這個時候無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可能會出現(xiàn)內(nèi)縮的情況，在這種情況下有可能會導(dǎo)致比較嚴(yán)重的預(yù)應(yīng)力損失。在工程中會多次利用千斤頂工具，而張拉過程也需要利用到千斤頂來進(jìn)行，而在應(yīng)用千斤頂進(jìn)行張拉時池壁環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋錨固的位置可能會出現(xiàn)相互交錯的現(xiàn)象，經(jīng)過詳細(xì)的計算分析之后可以有效地減小內(nèi)縮值。

4.2.2 預(yù)應(yīng)力筋的摩擦損失問題

因為大部分的市政污水廠水池工程中采用的水池結(jié)構(gòu)都是圓形設(shè)計，所以在整體結(jié)構(gòu)上水池的圓形結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋會出現(xiàn)曲線的形態(tài)，進(jìn)行環(huán)向布置的過程中。由于按照相應(yīng)的設(shè)計弧度，肯定會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋和池壁產(chǎn)生摩擦損失，并且該摩擦損失較大，造成嚴(yán)重的后果，會直接導(dǎo)致經(jīng)濟效益的擴損。另外，由于兩者之間的摩擦系數(shù)增大，也會相應(yīng)地促進(jìn)摩擦損失的增大。在池壁中主要會有上排和下排兩個環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋，所以需要施工人員密切注意的是因為預(yù)應(yīng)力筋錨固位置可能會形成相互效果，在這種情況下必須要求張拉過程的內(nèi)縮值減小50%之后才能夠使用千斤頂[3]。

4.2.3 預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力松弛情況

在水池工程中所使用的鋼筋種類以及松弛程度決定了預(yù)應(yīng)力筋是否松弛，而預(yù)應(yīng)力松弛將會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，造成重大的經(jīng)濟損失。為了減小因為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋引起的應(yīng)力松弛損失，在本工程的案例中可以采用超張拉程序來開展張拉操作。

4.2.4 混凝土問題

預(yù)應(yīng)力損失也與混凝土收縮徐變相關(guān)，要在降低50%的預(yù)應(yīng)力筋損失的情況下進(jìn)行考慮。

4.2.5 由彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失

在采用分批張拉方式的過程中，混凝體有很大幾率會產(chǎn)生彈性壓縮，在張拉完成之后會應(yīng)用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，所以在這種情況下前批張拉的預(yù)應(yīng)力筋可能會因為一系列原因而發(fā)生多項變化，可以有效地減小預(yù)應(yīng)力損失，增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在實際情況里，還需要施工人員能夠注重后續(xù)預(yù)應(yīng)力筋和前批預(yù)應(yīng)力筋的是施工順序，施工時要保證前批預(yù)應(yīng)力筋的施工要在最后一個環(huán)節(jié)，減少預(yù)應(yīng)力損失。

4.3 內(nèi)力計算

由于實際使用情況中常常會有非常規(guī)載荷組合作用于水池池壁上，這就需要保證水池池面不能夠有裂縫問題，所以必須要合理地去計算并控制配筋。一般情況下，會出現(xiàn)多種載荷組合方式：第一種是在施工階段保持水池內(nèi)干燥，并且水池外不可以存在土層；第二種是在試水階段要保證池內(nèi)必須有水，池外必須要有土；第三種是保障試用階段和試水階段能夠有相同的配置；第四種必須要保障檢修階段能夠與施工階段的各項操作保持相同。

4.4 構(gòu)造設(shè)計

4.4.1 錨固肋位置

如果在水池工程中能夠減小因為預(yù)應(yīng)力引起的各項損失，那么就會有利于分段張拉和錨固預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)得到相應(yīng)的滿足，所以為了能夠做到上減小預(yù)應(yīng)力損失，還是需要對水池池壁進(jìn)行處理，要沿著水池池壁的外側(cè)均勻地設(shè)置好多根扶壁柱（本工程中設(shè)置了5 根）。

4.4.2 池壁與底板鏈接

在設(shè)計水池結(jié)構(gòu)的過程中，需要充分地考慮到豎向彎矩的作用，要消除豎向彎矩可能對底板造成的不良影響。在工程中可以采用杯槽式柔性鏈接，并且在底板的周圍澆筑成槽口，在完成了張拉過程之后再進(jìn)行混凝土澆筑工藝。同時，因為水池壁根部常常會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，為了解決這個問題，還需要在池壁和槽口之間做好嵌縫措施。

5 水池預(yù)應(yīng)力施工

5.1 鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋需要用下料的方式進(jìn)行鋪設(shè)，但是必須要考慮到施工圖計算中下料長度問題。在預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)過程中，水平儀是一項必不可少的裝置，做好定點工作，并且要設(shè)置好每一道預(yù)應(yīng)力點的位置以及配筋根數(shù)，并且進(jìn)行分束以后設(shè)置定位鋼筋，最后再進(jìn)行扎綁工藝[4]。

5.2 張拉預(yù)應(yīng)力筋

在張拉過程中，需要用到雙控的手段，就是采用控制力方式來展開張拉操作，這也是張拉預(yù)應(yīng)力筋的主要手段。在進(jìn)行雙控時需要進(jìn)行無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力伸長操作，要注意的是需要保證材料混凝土試驗值達(dá)到相應(yīng)的強度后才可以進(jìn)行張拉，且完成每一對預(yù)應(yīng)力筋的張拉工作后還需要檢驗錨固肋端部和水池池壁部位的裂縫問題，做好檢查記錄。

6 結(jié)語

論文對中國某處市政污水廠水池結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行展開敘述，介紹了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法的主要使用方式，這種方法具有較好的效果，能夠提高下水池池壁的剛度和強度，解決了水池池壁裂縫問題。相對于繞絲法，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋方法是具有其優(yōu)勢的，特別是在本論文的案例中，提高了池壁的平整性和強度，降低了裂縫產(chǎn)生的可能性，使得企業(yè)能夠減少維護(hù)成本和預(yù)應(yīng)力筋投入成本，從而使得企業(yè)能夠獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效益，得到非常好的處理效果，這也是無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力法能夠得到廣泛運用的主要原因。