專(zhuān)利名稱(chēng)：超長(zhǎng)混凝土水池結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超長(zhǎng)混凝土水池結(jié)構(gòu)，尤其涉及該結(jié)構(gòu)的無(wú)縫設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)水池結(jié)構(gòu)的無(wú)縫設(shè)計(jì)，主要目的在于是以提高水池結(jié)構(gòu)的防 滲和抗裂性能，并通過(guò)不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫的技術(shù)方法來(lái)提高超長(zhǎng)水池的整體性、 抗震性和耐久性，目前采用的技術(shù)方法主要有
第一，補(bǔ)償收縮類(lèi)混凝土。這是一種單從混凝土材料的角度，進(jìn)行材 料改良實(shí)現(xiàn)無(wú)縫設(shè)計(jì)的方法，主要通過(guò)在水泥中摻加一定數(shù)量的膨脹劑， 拌水后生成膨脹性結(jié)晶化合物_水化硫鋁酸鈣(即鈣礬石
3Ca0 A1203 3CaS04 32H20)并使混凝土適度的膨脹，在鋼筋和鄰位的 約束下，在結(jié)構(gòu)中建立0.2 0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力以抵消或部分抵消混凝土 在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力，或使其小于混凝土的拉伸極限，從而有 效地解決砼硬化過(guò)程中的收縮裂縫問(wèn)題和提高砼水池的抗?jié)B裂性能。
第二，設(shè)置溫度伸縮縫。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在長(zhǎng)度或?qū)挾确较虺^(guò)一 定范圍時(shí)，需要設(shè)置伸縮縫。所謂一定范圍，即現(xiàn)有規(guī)范《給水排水工程 構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50069-2002)規(guī)定的混凝土結(jié)構(gòu)最大間距，其主 要作用是考慮季節(jié)溫(濕)差作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，克服由荷載(或作用) 產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性裂縫，從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，通常認(rèn)為只要按此規(guī)定設(shè)縫，理 論上水池應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生滲裂問(wèn)題。但工程實(shí)踐表明，鋼筋混凝土水池的滲漏 往往是不可避免的，特別是設(shè)縫的池類(lèi)結(jié)構(gòu)、地下室等，大多數(shù)情況下均
存在著滲漏，除材料本身密實(shí)度不夠外，滲漏主要發(fā)生在設(shè)縫的位置處， 主要原因在于伸縮縫的設(shè)置構(gòu)造復(fù)雜，施工質(zhì)量難于保證，且止水材料易 腐蝕老化， 一旦滲漏很難修復(fù)。
第三，設(shè)置施工膨脹后澆帶。施工后澆帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)的是為減小砼在施 工期出現(xiàn)的溫(濕)差應(yīng)力作用所產(chǎn)生的收縮裂縫(非控制沉降性質(zhì))的 一項(xiàng)裂滲預(yù)防控制技術(shù)。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束和長(zhǎng)度這兩個(gè)因素對(duì)溫(濕) 差作用十分敏感，所以在砼澆筑施工中采用后澆帶可有效地降低構(gòu)件的約 束，特別是長(zhǎng)度對(duì)這一作用的影響，只要使?jié)补嗪鬂矌У那昂螅Y(jié)構(gòu)砼由 施工期溫(濕)差作用和收縮應(yīng)力相疊加的應(yīng)力值小于混凝土抗拉強(qiáng)度， 就可以達(dá)到消除大部分收縮裂縫的目的，進(jìn)而減少或取消伸縮縫的設(shè)置。
第四，加強(qiáng)帶取代后澆帶技術(shù)。目前混凝土結(jié)構(gòu)的無(wú)縫設(shè)計(jì)施工主要 是指以摻入膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土為結(jié)構(gòu)材料，以加強(qiáng)帶取代后澆帶， 從改良材料性能角度和施工技術(shù)措施上實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的一
種新技術(shù)，通常當(dāng)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度在60米左右設(shè)置一個(gè)后澆加強(qiáng)帶，帶寬2米， 帶內(nèi)采用大摻量膨脹劑的混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于帶外混凝土 5MPa以 上，并適當(dāng)增加帶內(nèi)鋼筋配筋量。顯然，這一技術(shù)針對(duì)的是材料本身滲裂 的問(wèn)題，最早是由中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院提出的。
第五，預(yù)應(yīng)力技術(shù)。從補(bǔ)償收縮混凝土和施工后澆帶的作用機(jī)理不難 看出，兩者主要解決的是砼的早期收縮問(wèn)題，并不能解決季節(jié)溫(濕)差 所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力、砼的后期膨脹以及混凝土徐變等因素所造成的滲裂問(wèn) 題，特別是對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的混凝土水池結(jié)構(gòu)，如果單純依靠增加配筋量、 改善砼性能以及施工養(yǎng)護(hù)等措施，不足以真正有效地解決砼的滲裂問(wèn)題， 而設(shè)置溫度伸縮縫盡管可以彌補(bǔ)這一缺陷，但其主要針對(duì)的還是使用階段 混凝土的伸縮變形問(wèn)題，而同時(shí)卻也帶來(lái)了結(jié)構(gòu)性的滲漏隱患。采用預(yù)應(yīng) 力技術(shù)，主要是通過(guò)布置在砼構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)混凝土構(gòu)件預(yù)先施加
一定大小的預(yù)壓應(yīng)力，達(dá)到調(diào)整、改變和均勻構(gòu)件的內(nèi)力分布，降低截面 拉應(yīng)力峰值，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的小偏心受壓甚至全截面受壓，從而使結(jié)構(gòu)在 使用階段也能滿(mǎn)足不開(kāi)裂或減小裂縫寬度，而預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)特有的良好的變 形恢復(fù)性能，能有效地促使早期收縮裂縫的減小與閉合，因此，利用預(yù)應(yīng) 力技術(shù)可大大地提高砼水池的防滲特別是抗裂性能，其整體性、抗震性、 耐久性等都是傳統(tǒng)分縫水池?zé)o可比擬的。這種方法目前較多地用在較大直
徑的圓形池類(lèi)或長(zhǎng)度一般小于60-70米的矩形水池結(jié)構(gòu)中，因?yàn)閳A形池類(lèi) 結(jié)構(gòu)，其直徑大，相應(yīng)周長(zhǎng)也大，目前采用的無(wú)縫設(shè)計(jì)主要是沿弧段分段 的預(yù)應(yīng)力方法。由于圓形結(jié)構(gòu)具有特殊的幾何自封閉特性，因而這一技術(shù) 主要解決的對(duì)象是大直徑帶來(lái)的環(huán)向應(yīng)力過(guò)大的荷載作用問(wèn)題，并不針對(duì) 混凝土材料本身(補(bǔ)償收縮)的問(wèn)題。
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展史上的一個(gè)重要技術(shù) 革命。預(yù)應(yīng)力筋可以替代、也可以部分替代普通鋼筋與混凝土一起工作。 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于較多地受裂縫寬度 的限制，高強(qiáng)度鋼材的強(qiáng)度一般是很難被充分利用的，而在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中， 高強(qiáng)度鋼材則是預(yù)先施加了較高的預(yù)拉力，因而可以使高強(qiáng)鋼材在構(gòu)件破 壞前達(dá)到其屈服強(qiáng)度，另外，混凝土材料優(yōu)良的抗壓特性，在預(yù)應(yīng)力作用 下能得到更充分的發(fā)揮。事實(shí)上，正是基于這一特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 的工程造價(jià)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)要節(jié)約7 20%。所以，解決水池結(jié)構(gòu)滲裂問(wèn)題的最 有效方法，就是采用預(yù)應(yīng)力。近二、三十年來(lái)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)(主要是無(wú)粘 結(jié))在池類(lèi)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已逐漸趨于普遍，較多的是應(yīng)用于圓形的水池結(jié) 構(gòu)中，矩形水池采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的相對(duì)來(lái)說(shuō)則要少得多。
圓形水池結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力通常采用的是在池壁外設(shè)置若干個(gè)扶壁柱，沿環(huán) 向分弧段布置和張拉，每一分段(弧段)至少跨越一個(gè)扶壁柱，同時(shí)連續(xù) 兩個(gè)預(yù)應(yīng)力筋弧段彼此相互錯(cuò)位搭接一個(gè)扶壁柱段。隨著預(yù)應(yīng)力筋的張拉， 預(yù)應(yīng)力沿環(huán)向作用至池壁，使池壁的環(huán)向產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，不僅有效地使得 早期混凝土的收縮裂縫得以減小與閉合，而且能極大地減少和抵消池壁內(nèi) 荷載或溫度作用產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力。
而目前采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的矩形水池，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度一般在60-70米以?xún)?nèi)時(shí)， 大多數(shù)采用的是沿長(zhǎng)方向(或短方向)分別整段布置預(yù)應(yīng)力(有時(shí)增加扶 壁柱)，雙向張拉，而沿池壁豎向設(shè)置單向張拉預(yù)應(yīng)力布置，實(shí)現(xiàn)整體一次 澆筑。預(yù)應(yīng)力的作用不僅在于解決了沿長(zhǎng)度方向的結(jié)構(gòu)設(shè)縫問(wèn)題，而且有 效地減小了池壁厚度，從而進(jìn)一步降低溫差對(duì)水池的作用。
與圓形水池的受力方式(主要為環(huán)向作用)不同，大型矩形水池池壁 主要受池壁內(nèi)外的靜水壓力和側(cè)向土壓力的作用，通常按懸臂構(gòu)件簡(jiǎn)化計(jì) 算，而在池壁水平方向，主要是考慮混凝土材料早期的固有收縮影響以及 使用階段溫(濕)差作用的影響，前者產(chǎn)生材料收縮裂縫，后者產(chǎn)生結(jié)構(gòu) 性伸縮裂縫。因而，沿池壁水平方向布置預(yù)應(yīng)力，是在以解決結(jié)構(gòu)性裂縫 為主的同時(shí)，解決材料的收縮裂縫。
從上述現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)混凝土水池結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)的技術(shù)來(lái)看，除圓形水 池固有的幾何力學(xué)特性適宜采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)外，對(duì)于構(gòu)件長(zhǎng)度在60-70米 以上的超長(zhǎng)水池，既要滿(mǎn)足防滲和抗裂的要求、又要達(dá)到不設(shè)縫的目的， 這些方法的實(shí)現(xiàn)是非常困難的。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在理論上可以采用整體連續(xù)預(yù) 應(yīng)力筋布置的方式，但由于各種因素的影響，實(shí)際應(yīng)用上是存在一定問(wèn)題 的，這些因素包括
1. 隨著池壁長(zhǎng)度的增加，所施加的預(yù)壓應(yīng)力對(duì)混凝土池壁中段的影響 可能會(huì)削弱，預(yù)應(yīng)力分布不均勻；
2. 較大的預(yù)應(yīng)力損失；
3. 預(yù)應(yīng)力鋼筋穿越、架設(shè)、分級(jí)張拉等施工操作困難；
4. 超長(zhǎng)混凝土早期收縮裂縫劇烈產(chǎn)生，并導(dǎo)致普通鋼筋初始應(yīng)力增加；
因此，在現(xiàn)有材料和施工技術(shù)條件下，當(dāng)混凝土水池長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，要 實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于圓形水池整體連續(xù)預(yù)應(yīng)力布置的方法，無(wú)論從混凝土的角度還 是從預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)、施工等角度來(lái)看，都是比較困難的。
如何克服上述的問(wèn)題是工程技術(shù)人員要解決的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種超長(zhǎng)混凝土水池結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè) 計(jì)方法，旨在解決上述的問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的 水池長(zhǎng)度總長(zhǎng)度一般超過(guò)60至70米以上；
將該水池長(zhǎng)度分段，每段的長(zhǎng)度宜為等長(zhǎng)，范圍在30 60米；
混凝土應(yīng)采用補(bǔ)充收縮混凝土；所述補(bǔ)充收縮混凝土摻加6 8%的膨脹 劑，膨脹后澆帶帶寬1 2.5米，摻加10 12%的膨脹劑；
先分段澆筑池壁混凝土，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75%時(shí)，進(jìn)行分段內(nèi)的預(yù)應(yīng)力 筋張拉；
進(jìn)行膨脹后澆帶混凝土澆筑；
當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75%時(shí)進(jìn)行后澆帶內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋張拉；
當(dāng)池壁閉合且所有混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后，進(jìn)行整體第二次預(yù)應(yīng)力張拉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是使得超長(zhǎng)混凝土水池的抗?jié)B 裂性能和結(jié)構(gòu)整體性得到了有效提高，同時(shí)不設(shè)縫的設(shè)計(jì)和池壁整體預(yù)應(yīng) 力的作用，結(jié)構(gòu)的抗震性和耐久性也得以提高。
圖1是采用本發(fā)明的施工示意圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述-
本發(fā)明是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的 水池長(zhǎng)度總長(zhǎng)度一般超過(guò)60至70米以上；
將該水池長(zhǎng)度分段，每段的長(zhǎng)度宜為等長(zhǎng)，范圍在30 60米； 混凝土應(yīng)采用補(bǔ)充收縮混凝土 1;所述補(bǔ)充收縮混凝土摻加6 8%的膨
脹劑，膨脹后澆帶帶寬1 2.5米，摻加10 12%的膨脹劑；
先分段澆筑池壁混凝土，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75%時(shí)，進(jìn)行分段內(nèi)的預(yù)應(yīng)力
筋張拉2;
進(jìn)行膨脹后澆帶混凝土澆筑3;
當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75%時(shí)進(jìn)行后澆帶內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋張拉4; 當(dāng)池壁閉合且所有混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后，進(jìn)行整體第二次預(yù)應(yīng)力張
拉；張拉控制應(yīng)力應(yīng)該精確計(jì)算好，保證整體水池池壁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力均勻施 加到池壁。
本發(fā)明在組合了目前多種抗?jié)B裂方法、并充分發(fā)揮其技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ) 上形成的，采用補(bǔ)充收縮混凝土和后澆加強(qiáng)帶將超長(zhǎng)的混凝土水池池壁分 為若干段，在各個(gè)分段和后澆帶內(nèi)采用預(yù)應(yīng)力分時(shí)張拉。
在本發(fā)明中沿池壁長(zhǎng)度方向的合理分段
采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的混凝土水池，當(dāng)長(zhǎng)度通常在小于60-70米左右范圍
時(shí)，采用整體連續(xù)預(yù)應(yīng)力布置相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)合理。因此，對(duì)于超出這一范 圍的超長(zhǎng)的水池，可以以此長(zhǎng)度為基本控制的劃分分段長(zhǎng)度的最大值，分
段長(zhǎng)度一般不宜小于20-30米，因?yàn)槔碚撋闲∮谶@一范圍長(zhǎng)度的混凝土受 溫差作用產(chǎn)生的裂縫是在可接受的范圍，這也是目前規(guī)范對(duì)混凝土水池沿 長(zhǎng)度方向設(shè)縫的限定值，但同時(shí)也不宜大于本發(fā)明建議的60-70米。 布置預(yù)應(yīng)力的膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置
在各個(gè)分段池壁之間設(shè)置后澆加強(qiáng)帶，可以解決超長(zhǎng)混凝土澆筑帶來(lái) 的早期收縮裂縫，同時(shí)由于普通鋼筋一般需要通長(zhǎng)布置，分段澆筑的混凝
土的收縮將使得這些普通鋼筋產(chǎn)生較大的初始應(yīng)力，為此，可以在后澆帶 及其鄰近范圍內(nèi)通過(guò)增加一定數(shù)量的普通鋼筋來(lái)降低或抵消普通鋼筋的初 始應(yīng)力，另外，后澆帶內(nèi)的混凝土可采用有較大摻量的補(bǔ)償收縮混凝土， 強(qiáng)度應(yīng)高于兩側(cè)混凝土的強(qiáng)度。特別地，后澆帶同時(shí)布置預(yù)應(yīng)力筋，采用 在后澆帶兩側(cè)的分段池壁外側(cè)設(shè)置扶壁柱作為張拉錨固端。 采用補(bǔ)償收縮混凝土
混凝土應(yīng)采用補(bǔ)償收縮混凝土，這可以在相當(dāng)程度上防止早期收縮裂 縫的產(chǎn)生，特別是分段長(zhǎng)度在30-60米時(shí)。但對(duì)于池壁段和后澆帶(可看 作一種特殊的池壁段)在膨脹劑摻量上需要有所區(qū)別。
預(yù)應(yīng)力的分段分時(shí)張拉
合理確定預(yù)應(yīng)力的張拉控制應(yīng)力值和分時(shí)次序。預(yù)應(yīng)力筋一般采用二 次張拉，當(dāng)分段池壁的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70-75%時(shí)，進(jìn)行第一次張拉;
然后澆筑后澆加強(qiáng)帶的混凝土，在達(dá)到同樣設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，也進(jìn)行第一次張 拉。由于池壁段與后澆加強(qiáng)帶的預(yù)應(yīng)力筋有部分是重疊的，張拉后澆帶內(nèi) 的預(yù)應(yīng)力筋后，將造成相接池壁段內(nèi)已經(jīng)經(jīng)過(guò)第一次張拉的預(yù)應(yīng)力的損失， 因此，對(duì)池壁段的第一次張拉預(yù)應(yīng)力控制力必須精確計(jì)算。
整體平衡張拉
當(dāng)全部池體閉合并當(dāng)混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分別進(jìn)行各段預(yù)應(yīng)
力的第二次張拉。張拉過(guò)程中，應(yīng)該確保所施加在各個(gè)分段池壁內(nèi)的預(yù)應(yīng) 力保持基本一致，也就是整體的平衡張拉。
權(quán)利要求
1.一種超長(zhǎng)混凝土水池結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)方法，是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的水池長(zhǎng)度總長(zhǎng)度一般超過(guò)60至70米以上；將該水池長(zhǎng)度分段，每段的長(zhǎng)度宜為等長(zhǎng)，范圍在30～60米；混凝土應(yīng)采用補(bǔ)充收縮混凝土；所述補(bǔ)充收縮混凝土摻加6～8％的膨脹劑，膨脹后澆帶帶寬1～2.5米，摻加10～12％的膨脹劑；先分段澆筑池壁混凝土，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75％時(shí)，進(jìn)行分段內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋張拉；進(jìn)行膨脹后澆帶混凝土澆筑；當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75％時(shí)進(jìn)行后澆帶內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋張拉；當(dāng)池壁閉合且所有混凝土達(dá)到100％強(qiáng)度后，進(jìn)行整體第二次預(yù)應(yīng)力張拉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超長(zhǎng)混凝土水池結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)方法，是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的水池長(zhǎng)度總長(zhǎng)度一般超過(guò)60至70米以上；將該水池長(zhǎng)度分段，每段的長(zhǎng)度宜為等長(zhǎng)，范圍在30～60米；混凝土應(yīng)采用補(bǔ)充收縮混凝土；所述補(bǔ)充收縮混凝土摻加6～8％的膨脹劑，膨脹后澆帶帶寬1～2.5米，摻加10～12％的膨脹劑；先分段澆筑池壁混凝土，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75％時(shí)，進(jìn)行分段內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋張拉；進(jìn)行膨脹后澆帶混凝土澆筑；當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到70-75％時(shí)進(jìn)行后澆帶內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋張拉；當(dāng)池壁閉合且所有混凝土達(dá)到100％強(qiáng)度后，進(jìn)行整體第二次預(yù)應(yīng)力張拉；本發(fā)明的有益效果是使得超長(zhǎng)混凝土水池的抗?jié)B裂性能和結(jié)構(gòu)整體性得到了有效提高，同時(shí)不設(shè)縫的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的抗震性和耐久性也得以提高。
文檔編號(hào)E04H4/00GK101353930SQ200710044149
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
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