某大型污水处理工程中预应力水池施工技术VIP免费

大型污水处理池预应力施工技术张工文1刘航2李晨光2（1、中国纺织工业设计院，北京1000371；北京市建筑工程研究院，北京100039）提要介绍了某大型污水处理工程中预应力水池的结构方案和预应力施工技术，并进一步探讨了预应力技术在大型水池中的应用。关键词水池，预应力，防腐蚀锚具，施工1工程概况某大型污水处理项目包含多个大型矩形水池，如事故调节池（70.46m×79.38m×8.08m）、射流曝气池(32m×80m×9m)、UASB厌氧池(20m×68m×9.5m)等，这些水池由于体型巨大，且贮水水位较高，在使用荷载下较易出现裂缝，导致渗漏。为防止池壁、池底混凝土在水压力、水温度的作用下出现裂缝，在池壁、池底中配置了无粘结预应力筋，在拉梁中配置了有粘结预应力筋。该工程主要用于污水处理，属于二、三类环境，采用了L&L全封闭防腐蚀锚具，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结构方案2.1事故调节池该工程事故调节池平面布置如图1所示。从图1可以看出，该事故调节池由三个连体水池组成，每个水池的轴线长度均为70.46m，宽度分别为23.46m、23.46m、32.46m。事故调节池池底上表面到池壁顶高度为8.08m，满贮水时，最高水位为7.6m。地基为素土强夯。由于为事故调节池，结构除承受水压力外，还将承受80--90℃高温水所带来的温度作用。可以看出，如采用常规钢筋混凝土结构，在上述水压力和温度作用下，结构将产生较大的内力，导致池体开裂。为提高水池的抗裂能力，应主要从两个方面采取措施：一方面是结构方案的优化，即通过采用合理的池壁和池底厚度等方法，减小结构所承受的拉应力；另一方面是通过采用预应力技术，对受拉截面施加预压作用，从而减小结构所承受的拉应力。这两种措施可以相互配合采用，以达到最佳的使用性能。确定采用的结构方案平面布置如图2所示，池底采用变截面设计，中间薄，两边厚，池底最薄部位厚300mm，最厚部位厚1000mm。考虑到池壁截面应力自下而上迅速减小，采用变截面池壁，池壁根部厚900mm，顶部厚300mm，仅在池2顶部设置短方向的拉梁。图1事故调节池平面尺寸示意a池底变截面布置b池顶拉梁布置图2事故调节池结构布置2.2UASB厌氧池UASB厌氧池结构平面布置如图3所示。图3UASB厌氧池结构平面布置UASB厌氧池池底上表面到池壁顶高度为9.5m，满贮水时，最高水位达8.6m。从图3中可以看出，UASB厌氧池是由两个连体水池组成，每个水池的平面尺寸为34.58m×20.14m，采用了扶壁柱、拉梁的结构方案。除了在池壁上设置扶壁柱外，池内也等间距设置了结构柱，拉梁位于池壁中部，而不是池顶，这一方面是由工艺要求确定的，同时也改善了整个池体的受力性能，扶壁柱和拉梁的三维示意图见图4。经有限元优化分析后确定的池壁厚度为350mm。该池地基也为素土强夯，池底采用等截面设计，厚度680mm。图4UASB厌氧池扶壁柱和拉梁布置示意2.3射流曝气池射流曝气池结构平面布置见图5。图5射流曝气池结构平面射流曝气池池底上表面到池壁顶高度为9.02m，满贮水时，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射流曝气池扶壁柱和拉梁示意3预应力筋的布置本工程抗裂控制等级为一级，即在荷载效应标准组合下不允许出现拉应力：为实现上述抗裂控制要求，首先用ANSYS有限元分析软件对各水池按活荷载不利组合进行了内力和变形分析，根据荷载短期效应标准组合下有限元分析结果计算出的最大拉应力计算所需预应力钢筋的数量，非预应力筋按承载力验算确定。预应力筋的曲线形状按有限元分析得到的应力或弯矩分布图布置，池底由于拉应力较小，且在不同工况作用下可能出现反向受力情况，池底预应力筋采用直线布置；对于可能承受正反两方向的中池壁及中池壁上的扶壁柱，也采用对称直线布置预应力筋。事故调节池的边池壁预应力筋布...