水平向预应力技术应用于地上矩形混凝土水池模板.docx

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1、水平向预应力技术应用于地上矩形混凝土水池混凝土矩形水池在石化系统应用较多。以往的混凝土地上水池，凡长度超越18m者多有不同程度的开裂和渗漏。其主要原因有：（1）池壁内外温差与池壁中面季节温差的综协作用；（2）长期空池，且未设伸缩缝，受池壁中面季节温差与湿差的综协作用，（3）设伸缩缝的水池存在施工质量问题或止水带腐蚀、老化。针对上述问题，并为满足厂方提出的不留伸缩缝和池壁裂缝宽度不超越O.Inini的要求，在沧州炼油厂曝气池的设计中不设伸缩缝（图4-15-1）,而使用肯定间距扶壁的作用，将单向水压变成双向水压，使绝大部分水压的作用方向与池壁内外温差、中面季节温差及湿差引起的应力作用方向相协调。这

2、样，除去池壁混凝土本身的抵制能力外，其余超额内力均由张拉水平向部署的波形预应力筋形成的平均弯矩与有效预压力两种内力来平均，从而得到一个结构比较合理且比较经济的方案。第1章工程概况沧州1炼油厂.2座6000m3曝气池的预应力筋均采用7s5无粘结钢丝束，预应力钢材的抗拉强度大于或等于1570MPa,无粘结束的部署及间距如图475-2所示。1号曝气池混凝土于H月末浇筑，次年1月初张拉。由于施工单位未能及时将恒温水注满各池,出现了池壁中面季节温差与湿差（干缩）的最不利组协作用。同期施工的32mX16mX3m隔油池和32mX19mX3.Im厚迭池，由于掺了肯定量的UEA膨胀剂而未设伸缩缝，在2月最冷日（

3、最低气温一13C）,32m长的外池壁中部出现裂缝。1号曝气池的纵向（水平方向）内隔墙长38m,因未配预应力筋，中部也出现贯通裂缝。而曝气池的预应力混凝土外池壁未出现裂缝。由于施加了预应力，池壁厚度仅为25Omnb壁内水平钢筋的含钢率为0.24%,整池用钢量为78kgm3,与原设计方案相比,节省混凝土258m3,钢筋14t,UEA膨胀剂与原t,氧凝防水原料0.7t,以及止水带等，而耗用无粘结预应力钢丝束仅2.253节省1520万元。第2章预应力曝气池的设计地上混凝土矩形水池的池壁越厚，对抗水压及控制混凝土裂缝越有利；但在保证施工可能性的条件下，池壁越薄对抗温度应力越有利。所以，要设计一个抗水压与

4、抗温、湿度应力性能及经济指标均较好的矩形混凝土地上水池并非易事。混凝土矩形水池在温、湿度应力作用下从开裂到渗漏有两种情况：一种是在曲折拉应力与轴向拉应力交替作用下开裂；另一种是当水池长度超越18m或20m,又未设伸缩缝，因池壁中面温差、干缩引起的应变超越一个定量（当前掌握的数据是1/10000）时，混凝土池壁就会被拉裂,形成贯通裂缝。对此，最有效的设防措施是在混凝土池壁间有目的地树立一整套定性定量的曲折压应力、轴向压应力及其相对应的轴向压应变，以防裂缝发生或将裂缝宽度控制在肯定范围内。当前最有效的手段就是采用后张无粘结预应力技术。在设计时间隔肯定距离设置扶壁，将不利的悬臂结构体系的单向高位水压

5、改变成双向水压,并依据水平裂缝控制为0.Imm时池壁（25Omm厚，非预应力竖向钢筋为中12100）所能承担的竖向水压高度来确定最大扶壁间距。其余绝大部分水压均以扶壁为边界条件，改变成水平向水压，与池壁内外温差、中面季节温差以及湿差引起的内力方向协调。这样就能够通过合理地部署抛物线形预应力筋树立相对应的曲折压应力、轴向压应力以及预压应变，平均由高位水压和温湿差引起的曲折拉应力、轴向拉应力以及拉应变。同时因为有了扶壁，也保证了预应力筋的部署与平均弯矩的树立（图4-15-3）。抛物线形预应力筋的等效荷载作用图如图4T5-3（b）的所示。从图4-15-3中可看出，在扶壁处平均弯矩与池壁内外温差引起的

6、弯矩同向，而与水压弯矩反向；在扶壁间池壁中部，平均弯矩与水压和池壁内外温差引起的弯矩反向；而有效预压应力（扣除全部应力损失后的预应力值）则与中面季节温差和湿差引起的收缩拉应力反向，预压应变与收缩拉应变反向。因此在设计计算时，只需验算下述4种情况：1.冬季最冷时正常运行状态下扶壁间池壁中部截面处受水压应力、池壁内外温差应力、中面季节温差应力、预应力等效荷载下的应力相同作用。2 .冬季最冷时空池状态（以应变控制），受中面季节温差应力、中面湿差应力、有效预压应力相同作用。3 .夏季池壁内外温差等于零时正常运行状态下扶壁边缘截面处，受水压应力、预应力等效荷载下的应力相同作用。4 .对预应力张拉结束瞬间

7、状态下各截面，计算用的预应力等效荷载值未扣除与时间有关的应力损失，并且此时混凝土强度取70%。如果不采用设置扶壁改变水压方向并用水平向波形预应力筋一次性综合解决的设计方案，而采用分别解决水压和温湿差应力的设计方案，就形成用竖向直线形预应力筋战胜悬臂体系的单向高位水压，再用水平向直线形预应力筋战胜温湿差应力以解决因留设伸缩缝出现的问题,其结果是池壁厚度无法减小，按悬臂体系6min为400Innb按一端固定一端简支6min为350三。竖向预应力筋过短，张拉时锚具变形所占比例过大，应力损失过大，有时竟达40%。另外，由于直线张拉不能树立起平均弯矩（图4-15-4）,对受弯构件，预应力筋的储备功能浪费

8、50%60%.例如，某厂的鼓风曝气池，建于1991年5月，池壁高5.2m,厚35Onlnb在池顶平面内每隔8m设一道混凝土拉梁，使池壁顶端的计算简图为简支。在与沧州】炼油厂曝气池同样平面尺寸条件下，其竖向直线预应力钢丝束用量为4.23水平向直线预应力钢丝束用量为3.43共计7.6t,如果考虑池壁高度差，其预应力钢丝束用量为沧州炼油厂曝气池的3.9倍。在池顶平面内每隔8m设置拉梁，对生产和使用均带来不便。第3章设计中存在的问题1 .池底板约束对池壁预应力值树立的影响底板的约束显著地影响池壁预应力值的树立，有时衰减达50%左右。这与池壁根部构造有关，也与底板的刚度有关。本设计的底板厚度已接近下限，

9、故只能承认约束的影响，从预应力钢丝束的部署着手来满足设计要求（图4T5-2b）。因水压与温湿差组合的最不利区段在水位中部2m范围内，所以在相对标高1.53.511范围内加密预应力筋的配置，单位面积上的有效预应力值即（:/人为1.6W加2。标高3.55.0m处，Npc/A为1.42Nm112o而在标高1.5m以下，考虑底板的约束过大、水平水压接近于零和温湿差的影响衰减等因素，只配了2根钢丝束，即（:/人为1.03”师2。到当前为止，尚未探讨出减少底板约束影响的理想措施。2 .正交隔墙约束对预应力值树立的影响正交隔墙约束对池壁预应力值树立的影响比底板约束的小，但又与框架柱对框架梁预应力值树立的约束

10、影响不同，设计中按5%10%的折减量考虑，并在张拉时采用肯定手段来弥补。3 .扶壁与壁板的整体工作在扶壁受弯的设计计算中考虑了肯定宽度范围内的池壁壁板作为扶壁的翼缘与扶壁相同工作，并将扶壁受弯计算所需钢筋的50%分布在作为翼缘的池壁壁板内，其目的也在于保证事实上的相同工作不被破坏。如果将计算所需的全部钢筋均部署在扶壁宽度内，则会造成受力钢筋含量的突变，在整体工作的初期，就造成扶壁边缘池壁壁板的破裂。所以，美国ACl规范明确规定，若将全部受方钢筋部署在腹板内，必须在相邻的翼缘间配置肯定量的附加钢筋，以防止壁板破裂和保证相同工作。4.基础的整体工作由于1号和2号曝气池所在的地基土是通过振冲碎石桩处

11、置后的复合地基,承载力为180kNm2,压缩模量ES为19Nmm2,设计中考虑了肯定程度的应力重分布，按扶壁基础与池壁基础相同工作的假设设计。除上述设计中考虑的4个问题外，还有诸如池壁中面季节温差应力计算时考虑混凝土徐变、有限制的微裂缝降低刚度、边界条件等因素的折减系数取值等只能定性而不能较精确定量的问题。为此，施工2号曝气池时，有目的地在池壁内埋设了50个钢筋应力计和若干温、湿度计,并在不同地位的锚头后埋设了10个传感器，以通过1年1个周期的测验来验证设计中的假定及采用的数据。第4章问题改进扶壁刚度还可适当加大；扶壁与池壁基础整体王作的假设可行，但某些构造措施须改进，特殊是水平向抗扭的构造措

12、施还应进一步加强。施工现场安全施工注意事项1、施工人员进入施工现场前，必须要进行施工安全、消防知识的教育和考核工作，对考核不合格的职工，禁止进入施工现场参加施工。2、进入施工现场必须戴好安全帽，系好帽带，并正确使用个人劳动防护用品.3、严格执行操作规程，不得违章指挥和违章作业，对违章作业的指令有权拒绝并有责任制止他人违章作业。4、施工作业时必须正确穿戴个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽。不许私自用火，严禁酒后操作。5、穿拖鞋、高跟鞋、赤脚或赤膊不准进入施工现场。6、穿硬底鞋不得进行登高作业。7、在高空、钢筋、结构上作业时，一定要穿防滑鞋.8、现场用电,一定要有专人管理，同时设专用配电箱，严

13、禁乱接乱拉，采取用电挂牌制度,尤其杜绝违章作业，防止人身、线路，设备事故的发生。9、电钻、电锤、电焊机等电动机具用电、配电箱必须要有漏电保护装置和良好的接地保护地线，所有电动机具和线缆必须定期检查,保证绝缘良好，使用电动机具时应穿绝缘鞋，戴绝缘手套。10、工地施工照明用电，必须使用36伏以下安全电压,所有电器机具在不使用时，必须随时切断电源,防止烧坏设备.11、在用喷灯、电焊机以及必要生火的地方，要填写用火申请登记和设专人看管，随带消防器材等，保证消防措施的落实。施焊时，特别注意检查下方有无易燃物，并做好相应的防护，用完后要检查，确认无火后再离开.12、未经安全教育培训合格不得上岗，非操作者严

14、禁进入危险区域；特种作业必须持特种作业资格证上岗。13、凡2m以上的高处作业无安全设施,必须系好安全带；安全带必须先挂牢后再作业。14、高处作业材料和工具等物件不得上抛下掷.15、从事高空作业人员要定期体验。凡患有高血压、心脏病、贫血症、癫痫病以及不适于高空作业的人员，不得从事高空作业。16、机械设备、机具使用,必须做到“定人、定机”制度;未经有关人员同意，非操作人员不得使用。17、电动机械设备，必须有漏电保护装置和可靠保护接零，方可启动使用.18、未经有关人员批准，不得随意拆除安全设施和安全装置；因作业需要拆除的，作业完毕后，必须立即恢复。19、井字架吊篮、料斗不准乘人。20、酒后不准上班作

15、业.21、作业前应对相关的作业人员进行安全技术交底。22、在高空以及施工现场作业，如配管放配线，设备安装及开通调试中,必须要严格执行安全技术规程，顺利进行作业严禁违章操作，造成不应发生的事故。23、在整个施工过程中，必须严格执行国家、省市、各部委关于工程消防法规和有关条款。24、经常配齐、保养消防器材，做到会保养、会使用。认真贯彻逐级消防责任制，做好消防工作。25、现场人工断料，所用工具必须牢固,掌饕子和打锤要站成斜角，注意扔锤区域内的人和物体。切断小于30Cm的短钢筋,应用钳子夹牢,禁止用手把扶，并在外侧设置防护箱笼罩或朝向无人区。26、多人合运钢筋，起、落、转、停动作要一致，人工上下传送不

16、得在同一直线上.钢筋堆放要分散、稳当、防止倾倒和塌落。27、在高空、深坑绑扎钢筋和安装骨架,须搭设脚手架和马道。28、绑扎立柱、墙体钢筋，不得站在钢筋骨架上和攀登骨架上下。柱筋在4m以内,重量不大，可在地面或楼面上绑扎，整体竖起；柱筋在4m以上，应搭设工作台。柱梁骨架应用临时支撑拉牢，以防倾倒。29、绑扎基础钢筋时,应按施工设计规定摆放钢筋支架或马凳架起上部钢筋,不得任意减少支架或马凳。30、绑扎高层建筑的圈梁、挑檐、外墙、边柱钢筋，应搭设外架或安全网。绑扎时挂好安全带。31、起吊钢筋骨架，下方禁止站人，必须待骨架降落到离地Im以下始准靠近,就位支撑好方可摘钩。32、吊运短钢筋应使用吊笼，吊运超长钢筋应加横担,捆绑钢筋应使用钢丝绳千斤头,双条绑扎，禁止用单条千斤头或绳索绑吊。33、吊运在楼层搬运、绑扎钢筋，应