專利名稱：構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，主要適用于給排水領(lǐng)域城市污水處理廠提標(biāo)升級改造工程及現(xiàn)有危狀構(gòu)筑物水池的加固工程。
背景技術(shù)：
隨著國家對環(huán)保事業(yè)的逐漸重視，尤其在“十二五”期間，國家著力保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，進(jìn)一步提高城鎮(zhèn)污水處理水平，對C0D、氨氮排放總量繼續(xù)進(jìn)行減排；這樣，全國將涌現(xiàn)出一大批的污水處理提標(biāo)改造工程。由于現(xiàn)有的污水處理設(shè)施受到場地、池容等條件限制，因此，我們需要對原有的污水處理設(shè)施的構(gòu)筑物水池進(jìn)行改造和擴(kuò)容，也就是我們常說的污水處理廠提標(biāo)工程。另外，目前由于國內(nèi)并沒有針對構(gòu)筑物水池的專業(yè)結(jié)構(gòu)計算軟件，結(jié)構(gòu)設(shè)計者大 都依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，取出簡單構(gòu)件模型通過手算加經(jīng)驗進(jìn)行工程設(shè)計；有時力學(xué)模型簡化和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算常出現(xiàn)一些概念性的錯誤，造成計算彎矩偏小，使構(gòu)筑物水池在使用中出現(xiàn)過大的變形、裂縫和漏水等影響正常使用的現(xiàn)象。為了保證污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通常需要對這些池體進(jìn)行加固處理，以滿足它應(yīng)有的使用功能，這就是我們常說的危狀構(gòu)筑物水池的加固工程。目前在污水處理廠提標(biāo)的水池改造工程和危狀構(gòu)筑物水池的加固工程采用的方法，大概分為如下幾種I、拆除原有構(gòu)筑物水池，重新建造單體以滿足所需的正常使用功能。2、采用加厚池壁、底板或者通過外貼碳纖維布、鋼板等模式，使加固后構(gòu)筑物水池滿足結(jié)構(gòu)承載力要求。3、改變結(jié)構(gòu)受力模式，采用在池壁外壁增加扶壁柱或者在水池內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土拉梁、柱的模式，改變原有水池的受力，使之滿足使用要求。但現(xiàn)有的改造方式存在施工工序復(fù)雜、工程進(jìn)度慢、改造工程成本高、且存在影響原有污水處理廠正常運(yùn)行等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、進(jìn)度快、成本低的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，以解決目前城市污水處理廠提標(biāo)工程、危狀構(gòu)筑物水池加固工程中所需時間長、投資高，且影響原有構(gòu)筑物正常使用的工程技術(shù)難題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水池的池壁上部均勻張拉一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線，各預(yù)應(yīng)力鋼絞線均位于水池內(nèi)部，且兩端分別與不同方向上的池壁錨固形成對拉結(jié)構(gòu)，所述池壁所受拉力垂直于其所在的平面。所述池壁上均勻開設(shè)一組垂直池壁所在平面的通孔，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩端分別穿過相對布置的兩個通孔，并在末端布置錨具進(jìn)行張拉錨固。[0012]所述通孔里側(cè)采用遇水膨脹的浙青麻絲填充，填充方式采用沾滿浙青麻絲環(huán)狀分層，逐層鑿實(shí)壓密；迎水面采用雙組分聚硫膠泥封堵，嵌入深度不小于3cm。所述錨具為15-1型夾片式錨具。所述池壁上一體澆注有扶壁柱。所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線，并外套高密度聚乙烯套管。所述填充型環(huán)氧涂層鋼絞線的鋼絲間隙由熔融粘結(jié)的環(huán)氧樹脂完全填充，外層環(huán)氧樹脂涂層厚度不小于500 u m。所述池壁上方澆注一圈擋水墻。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型在水池的池壁上部均勻張拉一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線，改變壁板的受力條件，減小了池壁和底板所承受的彎矩，達(dá)到不需要對原有池壁進(jìn)行 處理，即可增加水池有效容積的目的，從而大大減小了工程投資，降低了工程造價；另外，通過張拉鋼絞線來給池壁上部增加一個向內(nèi)的水平力，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的在池內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土拉梁和支撐柱，不僅加快了工程進(jìn)度，縮短了施工工期，而且不影響原構(gòu)筑物水池的正常使用。

圖I是本實(shí)用新型的平面圖布置圖。圖2是圖I的A-A向剖視圖。圖3、圖4是圖2的A部放大圖(包括兩種不同結(jié)構(gòu))。圖5是本實(shí)用新型中加固前扶壁柱的荷載分布圖。圖6是本實(shí)用新型中超靜定結(jié)構(gòu)條件下的荷載分布圖。圖7是本實(shí)用新型中加固后扶壁柱的荷載分布圖。圖8是本實(shí)用新型中加固前扶壁柱的彎矩分布圖。圖9是本實(shí)用新型中增設(shè)擋水墻后、加設(shè)鋼絞線前扶壁柱的彎矩分布圖。圖10是本實(shí)用新型中加設(shè)擋水墻和鋼絞線后扶壁柱的彎矩分布圖。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2所示，本實(shí)施例在原有水池的池壁2(池壁內(nèi)側(cè)一體澆注有扶壁柱5)上部均勻張拉一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線1，各預(yù)應(yīng)力鋼絞線I均位于水池內(nèi)部，且兩端分別與不同方向上的池壁2錨固形成對拉結(jié)構(gòu)，所述池壁2所受拉力垂直于其所在的平面。本例中，水池為長方體形狀，池壁2上部均勻開設(shè)一組垂直池壁2所在平面的通孔3，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線I兩端分別穿過相對布置的兩個通孔3 (兩通孔軸線重合且位于水池相互平行的兩個側(cè)壁上，安裝完成后預(yù)應(yīng)力鋼絞線與前述兩側(cè)壁垂直)，并在末端布置錨具4實(shí)現(xiàn)張拉錨固。為了避免錨具受到池內(nèi)污水的腐蝕，本實(shí)施例在通孔3里側(cè)采用遇水微膨脹的浙青麻絲填充，填充方式采用沾滿浙青麻絲環(huán)狀分層，逐層鑿實(shí)壓密；迎水面采用雙組分聚硫膠泥封堵，嵌入深度不小于3cm。由于預(yù)應(yīng)力鋼絞線I長期處于干濕交替的污水環(huán)境中，鋼絞線的防腐顯得尤為重要。本實(shí)施例采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線，在水中使用壽命達(dá)到20年以上。填充型環(huán)氧涂層鋼絞線的鋼絲間隙由熔融粘結(jié)的環(huán)氧樹脂完全填充，外層環(huán)氧樹脂涂層厚度不小于500 ym，其它施工按照《環(huán)氧涂層七絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線》。另外，由于環(huán)氧樹脂涂層對紫外線輻射極為敏感，而水池中的預(yù)應(yīng)力鋼絞線I又處于干濕交替的環(huán)境中，經(jīng)常受太陽光直射，因而需要外套HDPE (高密度聚乙烯)套管，這樣也有助于避免在材料加工、運(yùn)輸及施工過程中環(huán)氧涂層受到創(chuàng)傷。對于環(huán)氧涂層鋼絞線來說，錨具4的選擇尤為重要。環(huán)氧涂層越厚，其防腐屏障越強(qiáng)，但為保證涂層的均勻分布，避免出現(xiàn)局部缺陷，尤其應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力鋼絞線環(huán)氧涂層在錨固區(qū)段的設(shè)計。本例中錨具4采用卡齒寬而深的15-1型夾片式錨具，且錨固區(qū)段的HDPE套管必須剝除，以確保錨固的安全。所述池壁2上方澆注一圈擋水墻6，以適應(yīng)改造后水池容積的增加。本實(shí)施例的布置方法包括如下步驟I、理論計算出所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線I的數(shù)量和高度位置 根據(jù)改造目標(biāo),將原來有效水深為L1的水池,改造后使之有效水深達(dá)到L2,使原先的池容增加L2Zl1-I倍。a、計算池體上部所需的拉力和其位置高度根據(jù)加固后所需的容積，計算出改造后所需的有效水深L2,從而得出彎矩M2,再減去池壁2原先能承受的彎矩M1，得出池體上部所需的拉力R和位置高度H。注意R的值小于或等于超靜定結(jié)構(gòu)的％。b、計算所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線I的數(shù)量考慮安全系數(shù)k為2，計算得到所需鋼絞線的截面積A，即可得到所需鋼絞線的數(shù)量。例如扶壁柱5間距(本例中預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩個錨固端分別與相互平行的兩個側(cè)壁上的扶壁柱錨固，因此扶壁柱間距即為預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩個錨固端之間的距離)S為3m，有效水深5m的構(gòu)筑物水池，加固達(dá)到有效水深為6m ;也就是池體容積增加20%。I、原有池壁根部的彎矩M1M1 =-^Lx^ = 50x5 x3 = 625.QKN .m
6 6式中，qkl為池內(nèi)水位高度5m時，池壁根部側(cè)向靜水壓力值，其計算公式為IOXL1=10X5 = 50。2、改造后，未加水平向內(nèi)拉力時，池壁根部彎矩M2M2 =^^xS = 60x6 x3 = \0m.0KN-m
2 6 6式中，qk2為池內(nèi)水位高度6m時，池壁根部側(cè)向靜水壓力值，其計算公式為IOXL2=10X6 = 60。3、假設(shè)鋼絞線加設(shè)的位置H為5. 5米，得出所需的拉力R
r n n M2-M1 1080-625R = ~--L =-= 82.7 KN
H5.5
q,, x SxL4,60x3x 64R0 = ~- =-^-r = 123.4KN
5xH2 x(3L2 -H) 5 X 5.52 X (3x6-5.5)R0指鉸接點(diǎn)高度為H時，也就是H高度沒有任何位移時，在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的拉力。由上述結(jié)果可知，R ^ R0 ;滿足要求，即鋼絞線加設(shè)高度為5. 5m時滿足本例要求。4、采用15. 2鋼鉸線，鋼絞線的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fptk= 1860N/mm2 ;單根鋼絞線的公稱面積A = 139mm2 ;安全系數(shù)k取2 ;計算所需鋼絞線的根數(shù)「0051權(quán)利要求1.一種構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水池的池壁(2)上部均勻張拉一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線(I )，各預(yù)應(yīng)力鋼絞線(I)均位于水池內(nèi)部，且兩端分別與不同方向上的池壁(2 )錨固形成對拉結(jié)構(gòu)，所述池壁(2 )所受拉力垂直于其所在的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述池壁(2)上均勻開設(shè)一組垂直池壁(2)所在平面的通孔(3)，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線(I)兩端分別穿過相對布置的兩個通孔(3 )，并在末端布置錨具(4 )進(jìn)行張拉錨固。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述通孔(3)里側(cè)采用遇水膨脹的浙青麻絲填充，填充方式采用沾滿浙青麻絲環(huán)狀分層，逐層鑿實(shí)壓密；迎水面采用雙組分聚硫膠泥封堵，嵌入深度不小于3cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述錨具(4)為15 — 1型夾片式錨具。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述池壁(2)上一體澆注有扶壁柱(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線(I)采用填充型環(huán)氧涂層鋼絞線，并外套高密度聚乙烯套管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述填充型環(huán)氧涂層鋼絞線的鋼絲間隙由熔融粘結(jié)的環(huán)氧樹脂完全填充，外層環(huán)氧樹脂涂層厚度不小于500 u m0
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述池壁(2)上方澆注一圈擋水墻(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、進(jìn)度快、成本低的構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，以解決目前城市污水處理廠提標(biāo)工程、危狀構(gòu)筑物水池加固工程中所需時間長、投資高，且影響原有構(gòu)筑物正常使用的工程技術(shù)難題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是構(gòu)筑物水池的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水池的池壁上部均勻張拉一組預(yù)應(yīng)力鋼絞線，各預(yù)應(yīng)力鋼絞線均位于水池內(nèi)部，且兩端分別與不同方向上的池壁錨固形成對拉結(jié)構(gòu)，所述池壁所受拉力垂直于其所在的平面。本實(shí)用新型適用于給排水領(lǐng)域城市污水處理廠提標(biāo)升級改造工程及現(xiàn)有危狀構(gòu)筑物水池的加固工程。
文檔編號E04G23/02GK202509790SQ201220012559
公開日2012年10月31日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者葉盛華, 吉喬偉, 唐穎棟, 陳燁 申請人:中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院