摘要：近些年来，我国社会经济取得了非常显著的成就，工业发展进程也在持续加快，同时随着城市的高速发展，城市人口数量的逐渐增多，对城市环境的影响也越来越大，其中污水污染是一个重要方面。在进行污水治理时，国家出台了很多法律法规，其中建立污水处理厂是一个重要举措，水池结构设计是污水厂设计的重要部分，所以做好污水厂水池结构设计是非常重要的。而预应力技术能满足水池的强度、抗裂度要求，所以预应力技术得到了广泛应用。
关键词：预应力技术；市政污水厂；水池结构设计；应用
1 工程概况
1.1某污水处理工厂在建设中，每天污水的处理量的30000t/d，长远的污水处理量为530000t/d，污水沉淀池和二沉池由两个部分组合而成，分为内部和外部，它们都呈现圆形。针对沉淀池，外池的直径为52.16m，内池的直径为24.28m；地上表面的高度为1.3m，地下表面的高度为3.4m，从整个污水处理厂的水池结构看，该水池的结构为半地下室，水池底板的厚度为0.8m，外池池壁的厚度为0.3m，内池池壁使用的混凝土材料为C30，外池池壁使用的混凝土材料为 C40。
1.2在水的压力下，圆形水池的池壁全断面受到轴向拉力的影响，通常要是水位比较高，直径比较大的圆形水池应该使用性能一般的钢筋混凝土结构，但是如果池壁厚度太大是很难对轴拉力进行抗衡的，这样会造成池壁混凝土出现开裂现象，不仅对使用效果造成影响，也是对材料的浪费，所以应该采用无粘结预应力张拉技术，该技术可以很好的减少水池的池壁厚度，也可以预防裂缝。本工程中如果使用钢筋混凝土结构进行施工，池壁的厚度要超过500mm，这个时候钢筋混凝土出现裂缝的概率依然很大，还不容易做好振捣工作，同时也大量浪费施工材料，这样要想大幅度降低池壁的厚度，还要满足裂缝要求，就要使用水平张拉无粘结的预应力，从而就可以让池壁厚度有所降低，可降低到300mm。
2 结构设计方案分析及选择
关于污水厂，在对水池结构进行设计的时候，以采用分段张拉无粘结预应力、绕丝两种方法为主，目前在我国范围内大多数污水处理厂都是采用这两种方式进行设计工作，但是因为在施工环节围绕这两种方法进行设计，由于选择的施工材料不同，选择的施工方法不同，同时具体的应用特点也存在差异，所以在设计中要对本工程的特点进行分析，遵循安全和经济的原则对设计方法进行选择，在本工程中进行施工的时候运用分段张拉无粘结的预应力技术。
关于该设计方法的使用应该选择质量良好，满足设计相关要求的无粘结预应力钢筋进行施工，从一些经验中我们知道质量的高低、施工工艺的合理程度会大大影响工程后期阶段的质量，所以在具体的设计中应该选择松弛度比较低的无粘结钢绞线，这样就可以保证施工效果，工程的实施也会有很好的效果，并且能非常好的控制张拉锚固。其次在具体的施工中要多次使用施工材料开展工作，并且通过热处理消除应力，做好这些处理工作之后，屈服和极限强度就会有非常显著的提高，应力松弛效率也会有非常明显的降低，预应力筋的使用数量也会有很大程度的降低，这样就促使混凝土开裂程度的抗衡强度有显著提高。
3 预应力水池结构分析及计算
3.1 预应力损失分析
3.1.1 无粘结预应力筋收缩、张拉段锚具出现的预应力损失
在预应力钢筋做好张拉工作以后就可以开展卸荷工作了，这个过程混凝土可能会出现内缩现象，这种现象会造成应力的损失。与此同时在本工程中通过采用千斤顶张拉方式，这种方式会使池壁环向预应力筋锚固所处的位置出现交错状况，同样会造成应力的损失，通过详细的技术查询，这两种损失能够造成内缩数值降低50%以上。
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3.1.2 由无粘结预应力筋而引起的摩擦损失
在本工程中进行设计的时候，因为以圆形水池结构进行设计，水池内部预应力筋形状为曲线，所以在对预应力筋进行张拉时为了更好的保证施工质量，应当根据水池结构形状对其进行张拉工作。但是通过与现场技术人员沟通，了解到预应力筋在张拉过程中常会出现预应力筋与池壁混凝土摩擦的现象，从而造成应力损失。此外由于该工程的池壁是由上排和下排环向预应力筋构成的，这就促使这些预应力筋的锚固位置出现相互交错的情况，造成应力损失。因此在具体的施工过程中应该合理降低预应力钢筋的间隔距离，再使用千斤顶进行张拉。
3.1.3 由无粘结预应力筋引起的应力松弛损失
一般情况下，钢筋类型和松弛等级直接影响着预应力筋松弛现象的产生，对于这种情况，为了最大程度的降低这类影响，应当使用超张拉的方式开展施工工作。
3.2 内力计算
①在开展设计工作时，要想通过采用预应力筋张拉应力对混凝土环向应力进行很大程度的降低，在池壁下端应该使用具有滑动功效的支承，张拉完成之后，进行池壁中的水槽和顶板混凝土的浇筑；其次在预应力施加的过程中不必完全填充和密封杯槽，只需衔接好池壁与底板之间的缝隙，而此时采用的材料必须具备嵌固的功效和作用。②截取宽度为1m的横条进行计算，通过对池壁各个端点的环向张拉力的计算，可以知道在池壁水平中拉力最大数值所处的位置为0.5H。此外还应该利用理正软件对预应力钢筋张拉、闭水试验以及竖向内力等施工状况进行计算，并且做好钢筋配制工作。
3.3 构造设计
（1）锚固肋设置。
在水池结构设计中设置锚固肋至关重要，要想进一步保证分段张拉的正常稳定实施，满足锚固预应力筋的具体构造要求，在水池外侧应该均匀的设置6个锚固肋，目的是减少预应力损失。其中锚固肋突出池壁板外侧的厚度要超过锚垫宽度与2倍混凝土保护层厚度之和，并且锚垫板应该与预应力筋垂直分布。
（2）池壁和底板连接。
在设计水池的时候，要从各个方面对水池的竖向弯矩进行考虑，通过运用一些行之有效的措施，降低弯矩引起的不良影响，可以使用杯槽的施工方式进行柔性化的连接，确保控制的有效性，同时还需要用混凝土浇筑底板四周，保证其施工质量。在做好这些工作之后再进行预应力钢筋张拉，浇筑混凝土。另外针对水池池壁的底部出现的渗漏现象，要想进行有效避免，需要处理好槽口和池壁之间出现的嵌缝，保证其最大限度的密封，从而使水泥砂浆和混凝土之间有良好的粘结，保证施工质量。
（3）预应力筋的布置及张拉顺序
对于预埋制孔，主要是采用金属波纹管，其内部直径为45mm，波纹管的净间隔距离不应在50mm以下，同时满足粗骨料粒径的1.25倍以上。如果预应力的金属波纹管所处的位置与普通钢筋所处的位置相互冲突的时候，先要确保预应力波纹管所处位置，并且适应的调整普通钢筋所处的位置，待池壁混凝土强度慢慢达到设计强度时，就可以进行张拉了。一般情况下，在无粘结预应力筋进行张拉的时候，要采用双控方法，通过试验，在材料混凝土试验数值达到了一定强度之后就可以进行张拉施工。在预应力张拉过程中对每一对预应力筋进行张拉之后，要查看锚固肋端部位和水池池壁位置是否有裂缝和缝隙，同时做好记录工作。
（4）池壁设置有孔洞的构造要求。
孔洞直径和边长要在1 m以下，孔洞分布的应力要求对称，并且尽量使用圆孔，其中孔洞与池壁边缘之间的净距离不小于孔洞直径或者边长。同时如果管道穿越池壁，池壁预留出来的洞孔直径比环向预应力筋间隔大时，应该将该位置的预应力钢筋的间隔距离逐渐放大，绕过管道进行布置。此外如果管道直径超过钢筋间隔距离的2倍，应该在专门的钢锚固架上设置锚固。
4结束语
综上所述，在进行市政污水厂的水池结构设计时，使用无粘性预应力筋可以很大程度提高水池池壁的刚度和强度，促使工程效益的最大化。与此同时应该使用钢绞线和低松弛的无粘结方式进行施工，此做法可以较大的提升强度和弹性。因此在设计中得到了非常广泛的应用，并且取得了良好的成效。
参考文献：
[1]吴添福.预应力技术在市政污水厂水池结构设计中应用[J].建材与装饰，2016（17）：153-154.
论文作者:董鑫,刘畅
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/13
标签：预应力论文; 水池论文; 锚固论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 应力论文; 污水论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;