預應力二沉池結構設計

蘇安軍 許 淼 劉 曉

(中國寰球工程公司，北京 100012)

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預應力二沉池結構設計

蘇安軍 許 淼 劉 曉

(中國寰球工程公司，北京 100012)

介紹了無粘結預應力技術的工藝原理，結合圓形水池的受力特點，闡述了預應力技術在二沉池結構設計中的應用，指出使用無粘結預應力技術提高了水池的抗震性、耐久性及抗滲性。

水池，預應力，池壁，鋼筋混凝土結構

1 概述

二次沉淀池是污水處理場中一個重要的工藝水池，一般簡稱為二沉池。二沉池為圓形無蓋水池，且中間有個緩慢轉動的刮泥機，起攪拌二沉池中污水的作用。本文主要講述二沉池的結構設計。

2 預應力圓形水池設計研究

根據預應力體系的特點，預應力混凝土結構可分為有粘結和無粘結兩大類。有粘結預應力混凝土結構，是指沿預應力筋全長，預應力筋完全與混凝土粘結、握裹在一起的預應力混凝土結構。無粘結預應力混凝土結構，與預應力筋伸縮變形自由、不與混凝土粘結、握裹，這種結構的預應力筋全長涂有特制的防銹材料，外套防老化的塑料(PE)管。隨著國家經濟的發展和科學技術的進步，無粘結預應力技術在圓形構筑物中應用越來越成熟。它的工藝原理是：在綁扎池壁鋼筋的時候，將預應力筋按設計逐環固定在模板內，然后澆筑混凝土，待混凝土達到強度后，利用預應

力筋與混凝土無粘結、可自由滑動的特點，在預應力筋兩端進行張拉，利用錨具將預應力筋固定在斷頭的錨固板上，再用混凝土封閉錨固端，從而達到給池壁施加預壓力的效果。這時的圓形水池就像被套了一個“鋼箍”一樣，有效防止池壁開裂。

計算模型假定為：池壁為一受力圓環，池壁頂部自由，底部簡支在底板上。為實現池壁底部支座為鉸接，底板需做成杯口，待底板混凝土澆筑完畢，并達到強度后，再支模施工池壁，且池壁與底板需增加4mm氯丁橡膠板以實現池壁與底板的彈性連接。之所以把池壁底部做成彈性的簡支座，是因為池壁需預壓增加池壁混凝土的預應力。如果池壁與底板一起澆筑，為剛性支座，那么池壁的預應力將無法施加。對于底板，計算假定為彈性地基上的圓形板(周邊自由)，考慮池壁的嵌固作用。圓形水池池壁計算假定見圖1，池壁與底板連接見圖2。

同時，二沉池的底板比較大，按照土中鋼筋混凝土結構最大長度不超過30 m。所以，底板須滿足徑向和最外圓周長度要求。舉例：直徑37 m二沉池，由于徑向和最外圓周長度均超過30 m。所以，增加環形膨脹加強帶，使底板徑向滿足伸縮長度要求；增加4條徑向膨脹加強帶，使底板最外圓周長度滿足伸縮長度要求。底板平面布置圖見圖3。

池壁的預應力計算，首先要確定錨固肋的個數及布置。根據CECS 216—2006給水排水工程預應力混凝土圓形水池結構技術規程第6.1.4條，池壁或環梁的環向預應力筋，當其長度超過30 m時，宜采用兩端張拉；當預應力筋長度超過60 m時，宜采取分段張拉和錨固。同時，需滿足第6.1.5條，預應力筋的張拉控制應力值σcon，對于采用后張法施工的預應力筋，不宜超過0.75fptk，且不應小于0.4fptk，錨固肋的數量還要考慮預應力筋的損失。舉例：37 m直徑二沉池，設置了6個錨固肋，預應力筋圓弧角

度120°，同一標高處有3段預應力筋，每段預應力筋圓弧長度為38.7 m。同時，相鄰標高處的預應力筋應該交錯布置，這樣可以保證整個池壁的預壓力大致相同。采用預應力的池壁，混凝土設計為C40或更高標號混凝土。

3 結語

無粘結預應力在圓形水池應用中，有很多優點：1)水池的整體性和抗震性得到加強。2)使用預應力混凝土解決了施工期間的溫度應力問題和季節變化的溫度應力問題，無需設置伸縮縫。3)由于池壁混凝土預先施加了壓力，水池的抗滲性、耐久性也大大提高。4)造價成本低，與普通混凝土水池比較，池壁厚度大大降低，減少了混凝土和鋼筋的用量。

[1] 沈世杰.給水排水工程結構設計手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業出版社,2007.

[2] 薛偉辰.現代預應力結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社,2003.

[3] 張彩萍.預應力圓形鋼筋混凝土水池在施工階段的裂縫控制的探討[J].工程建設與設計,2012(20)：180-181.

[4] 李 欣.無粘結預應力圓形水池結構設計探討[J].中國新技術新產品,2011(10)：91-92.

[5] 何德湛.無粘結預應力技術在圓形水池中的推廣和應用[J].特種結構，2000，17(1)：109-110.

Design for structure of prestressed secondary sedimentation tank

Su Anjun Xu Miao Liu Xiao

(ChinaHuanqiuContracting&EngineeringCorp.,Beijing100012,China)

This paper introduces the process principle of unbonded pre-stressed technology, combining with the force characteristics of circular pool, elaborated the application of pre-stressed technology in secondary clarifier structure design, pointed out that the use of unbonded pre-stressed technology improved the seismic performance, durability and impermeability of the pool.

pool, pre-stress, pool wall, reinforced concrete structure

1009-6825(2016)28-0050-02

2016-07-27

蘇安軍(1984- )，男，工程師； 許 淼(1983- )，男，工程師； 劉 曉(1982- )，女，工程師

TU318

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