浅析环锚式无粘结预应力在圆形水池中的应用
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摘要：圆形水池的池壁在水压力作用下，承受环向拉力，故在池壁中按照一定间距配置无粘结预应力钢绞线，希望通过预应力张拉，在池壁上建立有效压应力，以平衡环向拉力。圆形水池中无粘结预应力已是比较成熟的技术，圆形水池预应力一般均采用扶壁肋、承压板等锚固点，而采用环锚式的比较少见。
关键词：圆形水池；无粘结预应力；环型锚具
Abstract: The wall round pool in water under pressure, bear the hoop tension, so the wall in accordance with certain spacing of unbonded prestressed steel strand, hope that through prestressing, the establishment of an effective stress in the wall of the pool, to balance the hoop tension. Unbonded prestressed circular water tank has been relatively mature technology, circular poolprestressed generally uses the buttress rib, bearing plate and anchor point, and adopts the ring anchor relatively rare.
Key words: circular pool; Unbonded prestressing; ring
中图分类号：TU74
1.工程概况
江苏省XX市城市污水处理厂一期工程二沉池，结构形式采用现浇无粘结预应力钢筋砼圆形水池结构，共计4座。内径为36m，壁厚350mm，池高5m，池壁内布置了10圈无粘结预应力钢绞线，设计要求锚具选用OVM的HM15-2T环型锚具。
附图1：预应力钢绞线展开图，沿池壁圆周共有6处锚具槽集中点（上下相邻错开），每个集中点处有5个锚具槽
附图2：锚具槽及锚具定位详图
2.工程特点
2.1为减小环向预应力钢筋在张拉时的应力损失，最大限度地在砼内产生有效压应力，池壁下端采用滑动支座，池体底板与池壁采用杯口连接。
2.2环型锚具是以夹片型锚具为基础，设计可以双向穿索。固定端和张拉端为一体的锚具，采用夹片进行锚固。
2.3预应力筋张拉只能采用变角张拉。且一次张拉过程中3台千斤顶必须同时工作，协调难度较大。
3. 环锚原理
在同一块开有数目相同但锥孔方向相反的锚板上，通过变角张拉装置（偏转器），利用夹片将钢绞线的首尾锚固在该锚板上，通过钢绞线张拉变形的挤压作用，使结构环受到径向分布的挤压力和切向拖拽力，从而使结构截面形成环形的预压应力。
4.工艺流程及操作要点
施工准备绑扎圆形水池池壁非预应力钢筋焊接固定无粘结预应力筋位置的架立筋铺设无粘结预应力钢筋预留锚具槽的位置隐蔽验收安设两侧模板浇筑混凝土混凝土养护龄期安装环锚夹具、张拉设备三组（每组两根）首尾相连的预应力筋同时张拉封锚。
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、锚固端保护层厚度、张拉伸长值及砼压缩变形等因素。
4.2 无粘结预应力筋的铺设和固定。无粘结预应力筋的竖向及水平方向的位置应按设计要求进行绑扎和固定。铺设钢绞线时，应从下部开始，每一固定点都要用22# 铅丝绑牢。预应力钢筋的铺设应逐根理顺，不得有扭绞现象，应平顺、平滑、平缓过渡。
4.3 锚具槽位置的预留，采用聚苯乙稀泡沫板置于锚具槽位置固定好。
4.4 张拉
4.4.1张拉工艺采用以张拉应力为主，伸长值作为校核的方法进行，实际伸长值与理论计算伸长值偏差不超过6%，否则应停止张拉，分析原因并采取措施后方可继续张拉。本工程的钢绞线伸长值为110mm（不包含锚具移动量）。
4.4.2预应力的张拉，应采用同一环内的数段预应力筋同时、同步张拉，以减少分批张拉时的应力损失。
4.4.3预应力采用一次超张拉的施工工艺进行，按下列程序进行张拉：0初应力（0.1σcon）0.6σcon1.0σcon 1.03σcon（超张拉，持荷2分钟）锚固（σcon）。
4.4.4本工程张拉时的控制应力为σcon=0.70fptk=1302mpa。超张拉1.03时的张拉应力1.03σcon=1341mpa，单根预应力筋的张拉控制应力为p=182.3KN，单根预应力筋超张拉时的控制张拉力为1.03p=187.7KN。
4.4.5预应力钢筋的实测伸长值，应从张拉应力达到初应力（0.1σcon）时开始测量，但必须加上初应力下的推算伸长值。
本工程预应力筋均需采用变角张拉，根据实际情况所采用的变角角度为30°。张拉顺序为：环向筋从下往上隔圈张拉环向筋从上往下隔圈张拉。每组筋均采用三个张拉槽同时张拉的方式，在一端装上变角垫块，用手提式千斤顶逐组进行同时张拉，张拉时需要做好统一协调工作，避免出现张拉时间不统一造成各段应力不一的现象。同时，在另一端派专人查看每根筋夹片的跟进顺序，并用色笔在池壁上做好记号，对于张拉力不足的采用用千斤顶逐根进行补足张拉。
整个工程预应力张拉实际伸长值为理论伸长值的96％一105％，均在允许范围内，未发生断丝等异常现象。在张拉过程中，进行了张拉力抽样检测、有效预应力和预应力损失测定、混凝土应力应变测定等测试。测试结果表明，张拉力控制准确，建立的有效预应力乃至建立在池体混凝土上的预压应力满足设计要求。
4.5封锚。预应力筋张拉后，在距锚具不小于30mm处将外露预应力筋切除，清理锚具及外露预应力筋上的油漆和张拉孔杂物，用C45细石微膨胀砼填实。
5.无粘结预应力施工技术要求
5.1预应力钢筋
5.1.1预应力筋采用带有专用防腐涂层和外包层的无粘结预应力钢绞线，钢绞线选用标准强度fptk=1860mPa，弹性模量E=1.95×105mPa，延伸率≥3.5%，公称直径d=15.2mm（7Φ5），其质量要求应符合《无粘结预应力钢绞线》JG161和《无粘结预应力筋专用防腐脂》JG3007的规定。
5. 1.2预应力钢筋进厂时，每一合同批号应附有质量证明书，每盘应挂标牌，在标牌上应注明供应方预应力筋品种、强度级别、规格、执行标准号、净重、检验日期等。
5. 1.3对进场预应力筋，应按照现行国家标准的规定，抽取试件，进行物理力学性能检验，其质量要符合有关标准规定。
5.1.4预应力钢筋下料时采用割断机切割或砂轮切割机切割，不得采用电弧焊切割。
5.1.5无粘结预应力钢筋在敷设前，仔细检查预应力钢筋的外皮破损情况，当存在局部破损时，可用水密性胶带缠绕修补，胶带搭接宽度不应小于其宽度的1/2，缠绕层数不小于2层，缠绕长度应大于破损长度每边为100mm，严重破损的预应力钢筋一律报废。
5.1.6环向预应力钢筋应靠近壁板外侧非预应力钢筋布置，且与环向非预应力筋的净距不宜小于50mm。
5.2 锚具系统
5.2.1锚具选用OVM的HM15-2T环型锚具，锚具、夹具和连接器的性能应满足现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T1430）和《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85―2002的规定。尤其要求静载锚固性能及疲劳锚固性能必须满足上述规范（规程）的要求。
5.2.2锚具、夹具和连接器进厂应具备检验合格证书，出厂检验报告、出厂证明文件等，进厂后应根据上述的规范和标准要求进行外观、硬度检验和静载锚固性能试验等，上述检验全部合格后方可用于本工程中。
5.2.3预应力钢筋的张拉机具设备和仪表必须经校验合格之后方可进厂，并定期维修，张拉设备应配套标定并配套使用。
5.3为减少砼的徐变应力损失，要求砼的强度达到设计强度的100%后方可进行预应力筋的张拉。
6.结束语
6.1无粘结预应力技术在保证钢筋混凝土水池耐久性、整体性、抗震性等方面优于传统技术，特别是在防止混凝土裂缝和变形及减小水池池壁厚度等方面取得良好效果。
6.2环锚式无粘结预应力施工无需扶壁支撑，使预留槽数目和尺寸大大减少，减少了对结构强度的削弱，也相应地减少了预留槽后期回填工作量，一次成形就位，无需预埋波纹管反穿束、灌浆等工序，池壁美观大方，提高了施工效率，降低了工程费用。