后张预应力混凝土水池类结构设计

摘要：由于预应力结构具有良好的适用性、经济性、防水性和耐久性，使它成为水池类结构理想的结构材料。文章介绍了预应力结构在污水处理池及清水池结构中的应用。

关键词：预应力；水池；结构设计

中图分类号： TB21 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-12-0335-2

0 引言

适用性：预应力水池可以浇注成任何形状以适应于场地及工艺的需要。

经济性：预应力钢绞线（抗拉强度设计值为1860Mpa）比普通钢筋（抗拉强度设计值为235Mpa）强度高很多。因此，预应力水池的底板、池壁和顶板可以设计的很薄。而且可以取消全钢水池高额的周期性防腐费用。

防水性：预应力水池取消了温度伸缩缝、施工缝。特别是取消了底板中缝（渗漏很普遍）并对底板施加预应力，可最大限度地提高水池的防水性能，彻底避免水池的渗漏问题。

长期耐久性：预应力可避免混凝土的收缩裂缝，因此可保护普通钢筋。同时，由于有粘结和无粘结钢绞线都有钢管或高密度聚乙烯塑料管等不透水材料包裹，因此，预应力钢绞线被腐蚀是不可能发生的。

施工周期短：预应力水池底板没有温度伸缩缝，因此可一次浇注完毕。一般100mm×100m的水池底板可在24小时内完成混凝土浇注。池壁可分段或一次浇注完毕，顶板可一次浇注完毕。因此，预应力水池比普通水池施工速度快。

正是由于预应力水池的上述特点，它在全世界越来越受到广泛的赞誉，特别是一些有远见的业主和工程师都愿意用后张预应力技术来解决水池渗漏这一世界难题。本篇文章给出的多个新颖的预应力水池结构是由美国克罗拉多州丹佛市Jorgensen&Close结构工程设计公司设计的。该结构设计公司一直是世界范围内预应力水池结构设计的领导者。

1 圆形水池

近一段时期，预应力水池只应用于圆形水池中。从1964年起Jorgensen & Close 结构工程设计公司在世界五个国家共设计过125个预应力圆形水池，容积从10万到1亿加仑。这些预应力圆形水池主要用于清水池、沉淀池和消化池。

2 带圆角的矩形清水池

Jorgensen&Close结构工程设计公司为俄亥俄州、哥伦布市的Hap Cremean净水厂设计了6个预应力水清水池，其总容积超过4800万加仑。原来设想用圆形预应力水池，这是当时普遍采用的。但后来发现没有足够的场地来建造圆形的水池，只能采用矩形水池。经过仔细研究Jorgensen&Close结构工程设计公司提出了矩形水池加圆角的预应力水清水池方案。这样，带圆角的矩形预应力水池的施工就象圆形水池一样容易。根据带圆角的矩形预应力水池这一有划时代意义的概念，原来预想的两个圆形水池被设计成了5个带圆角的矩形预应力水池，很好地适用了该水厂狭小的场地。详见图1，图中显示的是4个带圆角的矩形预应力水池不同施工阶段的情况。图2显示的是中国大连市79m×29m×6.9m带圆角矩形预应力清水池的施工情况。

3 敞口矩形预应力水池

后张预应力混凝土特别适用于大型敞口矩形污水处理水池，如：曝气池、反应池、SBR池等。这样的预应力水池的平面尺寸已超过100m×100m以上。此外，Jorgensen&Close结构工程设计公司与中国市政工程东北设计研究院设计的预应力水池采用整体设计施工技术，没有施工缝，没有温度伸缩缝或后浇带。预应力混凝土水池不产生裂缝，主要靠对底板、池壁所采取的特殊滑动措施和不同阶段的预先张拉技术。图3显示的是中国哈尔滨市116.0m×61.2m×7.0m矩形预应力曝气池的施工情况。

4 结语

总之，预应力混凝土可以适合于各种水池。预应力水池比传统水池更经济，特别是相对于具有高额防腐涂料的钢结构水池。预应力钢绞线独有的三面防水可以彻底保证钢材不被腐蚀。由于预应力水池取消了施工缝、温度伸缩缝，而且混凝土底板、池壁始终受压，因此，可以最大限度地提高池体的耐久性，使预应力水池的抗渗性得到充分的保证。

作者简介：王漫江（1970-），男，北京人，吉林市水务集团污水处理公司工程师，研究方向：建筑学。