预应力施工技术在圆形污水池中的应用

　　摘要：本文主要结合圆形污水池池壁混凝土无粘结预应力施工工艺、张拉过程控制及张法张拉应力伸长值的计算作一些简单介绍。
　　关键字：无粘结预应力；施工工艺；技术参数；伸长值计算
　　1.工程概述
　　新民市污水处理厂位于辽宁省新民市市区以南的瓦房村，该厂原有2.5万吨污水处理系统。为加大污水处理能力，现新建一套污水处理系统，增加污水处理能力为2.5万吨/日。新建构筑物包括两个无粘结预应力圆形污水处理池，池体非预应力混凝土强度为C30，预应力混凝土强度为C40，池壁厚度300mm，高度4.8米，内半径16.0m，距中轴线15°依次设置杯口。
　　2.钢绞线基本材料
　　新民污水处理厂无粘结预应力钢筋采用高强度底松弛钢绞线，，标准强度，每根公称面积140。钢束均采用单端张拉，锚下张拉控制应力：。采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主。伸长量误差范围为。伸长量以达到控制应力的10%开始算至100%。
　　
　　3.工艺原理
　　无粘结预应力混凝土是指配有无粘结预应力筋，靠锚具传力的一种预应力混凝土。其施工过程是：先将预应力筋铺设在模板中，待浇筑混凝土达到规定强度后，进行张拉锚固。
　　用于圆形构筑物池壁的无粘结预应力混凝土施工工艺，就是在绑扎构筑物池壁钢筋的同时，将预应力筋按设计要求逐环固定在模板内，然后浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，利用无粘结预应力筋与混凝土不粘连，可滑动的特点，在被扣除两侧进行张拉，再利用工作锚具将钢绞线锁紧固定于端头的锚固板上，用混凝土封闭锚固端，从而达到对圆形构筑物产生预压应力的效果
　　4.施工工艺
　　施工工艺流程如下：施工准备→安设外侧模板→绑扎圆形构筑物池壁钢筋及杯口承压板→架设固定无粘结预应力筋位置的架立筋→铺设绑扎无粘结预应力钢筋→安放端头承压板及甩筋→隐蔽验收→安设内侧模板→浇筑混凝土→混凝土养护→安装锚夹具、张拉设备→预应力筋张拉→锚固封堵。
　　4.1无粘结预应力筋下料
　　钢绞线的下料长度，应计算确定，综合考虑其曲率、张拉伸长值及混凝土压缩变形等因素，并应根据不同的张拉方法和锚固形式，适当增加预留长度50～100mm。
　　4.2杯口承压板和甩筋的设置
　　杯口承压板和甩筋的埋设位置准确，可用螺栓固定于模板内表面，以确保承压板表面与浇筑混凝土表面平整，平整度不宜大于3mm，且必须保持张拉作用线与承压板面垂直。无粘结预应力筋的外露长度根据张拉机具所需的长度确定，曲线筋末端的切线应与承压板相垂直；甩筋外露长度满足设计要求。
　　3.3无粘结预应力筋的铺设和固定
　　无粘结预应力筋水平方向的位置按设计要求进行绑扎和固定，其竖向间距可用特制的定位支架来控制主筋位置的准确性。铺设钢绞线时，从下部开始，每一固定点都要用22#铅丝绑牢。无粘结预应力筋的位置保持平顺，其安装偏差符合标准要求，预留洞口处钢绞线绕行，距洞口15cm。
　　4.4混凝土的浇筑和养护
　　混凝土宜采用大流动性的泵送混凝土施工，浇筑时严禁碰撞无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋件，张拉端、固定端（杯口位置）混凝土必须振捣密实。混凝土应一次浇捣完毕，不得留有施工缝，浇筑完后，按要求进行养护。
　　4.5张拉机具的检验
　　张拉设备的校验期限，正常使用不宜超过半年，新购置的设备和使用过程中发生异常情况的要及时进行配套校验，并出据校验报告，根据检验结果计算压力表读数。
　　4.6张拉
　　待结构混凝土强度达到80%上时，即可按设计给定的张拉顺序和张拉应力，依次进行张拉。
　　(1)张拉前应在杯口处搭设操作平台，对杯口上锚固筋的埋件位置、数量以及锚固肋的混凝土质量进行检查，对承压板表面进行清理并涂刷防腐涂料。
　　(2)张拉顺序如下：安装锚夹具→安装千斤顶→给油张拉→伸长值校核→持荷顶压→二次张拉→卸荷锚固→填写记录。
　　(3)张拉应自下而上，逐环进行，为使池壁对称受力，采用2台千斤顶对一环两根无粘结预应力筋同时张拉。
　　5.张拉机具校核与仪表读书计算
　　根据张拉力值选用无粘结预应力筋张拉机具QYC270型油压千斤顶、压力表Y150-60MPa和与之配套的油泵，由辽宁省工程质量检测中心校核，专业人员使用和管理，并定期维护和校验。
　　0907649号千斤顶与压力表校核结果
　　标准值（KN） 0 30 60 90 120 150 180 210
　　压力表示值
　　（MPa） 0 6.5 13.5 20.5 27.5 34.5 41.3 48.2
　　Y=a+bxa=-0.39b=0.231785714r=0.99999
　　用內插法计算10%、50%、100%对应压力表的示值：
　　10%对应的压力表示值：126.945/30=4.2MPa；
　　50%对应的压力表示值：（210.375+458.175）/30=22.3MPa
　　100%对应的压力表示值：（737.46+607.11）/30=44.8MPa
　　0907660号千斤顶与压力表校核结果
　　标准值（KN） 0 30 60 90 120 150 180 210
　　压力表示值
　　（MPa） 0 6.5 14 21.0 28.0 35.0 42.0 49.0
　　Y=a+bxa=-0.29b=0.235119047r=0.99995
　　用內插法计算10%、50%、100%对应压力表的示值：
　　10%对应的压力表示值：126.945/30=4.2MPa；
　　50%对应的压力表示值：（214.2+469.35）/30=22.8MPa
　　100%对应的压力表示值：（749.7+617.4）/30=45.6MPa
　　6.张拉有关数量值计算
　　在张拉无粘结预应力筋时,一般采用双控方法进行张拉,即以应力控制方法进行张拉,并以无粘结预应力筋伸长值为校核控制，实际伸长值与理论伸长值控制在±6%以内。
　　6.1控制应力计算：
　　σcon＝0.75×Rby＝0.75×1860MPa＝139.5KN
　　标准强度值：Rby＝1860MPa
　　弹性模量：Ep＝1.95×105Mpa
　　截面积：Ap＝140mm2∕根
　　6.2无粘结钢绞线摩擦损失
　　按照理论计算，根据钢绞线技术操作规程，无粘结预应力筋与池壁之间摩擦损失σ1按下式计算：
　　（N/mm2）
　　根据工程情况K=0.004，μ=0.12，θ=π/2，x==1/2×3.14×16.3=25.6m，＝0.75×1860=1395，代入得：
　　1395×（1-）=352
　　6.3预应力钢绞线张拉理论伸长量计算
　　根据本工程情况，按下面计算：
　　半圆弧跨中点处有效预应力为1395-352=1043
　　单根钢绞线平均张拉应力为：
　　（1395+1043）/2=1219
　　另外，；；
　　若允许偏差范围-5%～+10%，则伸长允许范围为306.85～355.3
　　上述材料与实际张拉值对比情况表
　　张拉伸长值对比表（mm）
　　杯口位置 束号 理论伸长值 实际伸长值 偏差范围（%）
　　-1
　　323 330 2.2
　　 -2
　　323 311 -3.7
　　 -3
　　323 342 5.9
　　-1
　　323 332 2.8
　　 -2
　　323 344 6.5
　　 -3
　　323 339 5.0
　　7.结论
　　1.采用无粘结预应力混凝土技术施工的圆形构筑物工序少、工艺先进、施工速度快、工程质量容易控制，经济效益也很明显。
　　2.节省原材料，与普通预应力混凝土技术相比，池壁混凝土厚度可大大减小，提高了圆形构筑物的整体性和刚度。

《预应力施工技术在圆形污水池中的应用》

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