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超长水池结构预应力技术应用与分析

作　者: 时海涛
导　师: 何建；王志伟
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 无粘结预应力 超长矩形水池 温度应力 数值模拟
分类号: TU757
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以哈尔滨文昌污水处理厂二期工程曝气池为工程实例,探讨了预应力技术在超长矩形水池结构中的应用。通过对超长矩形水池池壁的内力分析和结构设计,讨论了预应力筋在超长矩形水池中的施工工艺的方法,研究了预应力技术在水池结构设计中的适用性与可行性。主要研究内容如下：(1)通过对无粘结预应力技术在超长结构中的应用研究,讨论了超长水池结构设计中的关键问题。对于超长水池结构,在满足承载能力极限状态的前提下,关键还要满足正常使用极限状态的要求,即水池的抗渗性的要求。水池结构的设计关键在于控制裂缝的宽度,而预应力技术恰恰能够弥补普通钢筋混凝土的缺陷,从而达到控制裂缝宽度的要求。(2)对矩形水池中无粘结预应力筋的施工工艺进行了研究。矩形水池中无粘结预应力筋分为水平和竖直两种。水平方向的预应力筋采用两端同时张拉工艺,并采用分批张拉；竖直方向的预应力筋采用一侧张拉工艺,在池壁顶端张拉。水平向两端同时张拉能保证水池壁板受力对称、均匀,竖直方向采用顶端张拉工艺施工方便,而且使壁板与底板紧密相连。(3)对超长矩形水池结构的受力进行数值模拟。定义了两种荷载工况,一种为池内满水无温度应力；一种为池内满水考虑温度应力。对模型本身的两种支承形式进行了对比,验证了壁板上端走道板在抵抗池内水压力作用时产生的积极作用,但是由于上端铰支,所以在壁板内会产生较大的温度应力,所以走道板的设置一定要结合当地的气候条件。(4)重点研究了长壁上端自由、短壁上端铰支承的情况。在这种模型中,壁板内的弯矩分布普遍出现了波动现象,而且最大弯矩并没有在温度作用的壁面,而是产生在相邻的壁面,这为实际工程设计提供了参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 研究意义  10
  1.2 矩形水池中预应力技术的应用优势  10-11
  1.3 钢筋混凝土水池的分类及组成  11-14
  1.4 钢筋混凝土矩形水池的研究现状  14-16
  1.5 本文的研究内容  16-18
第2章 预应力矩形水池的计算原理  18-36
  2.1 矩形水池计算的基本方法介绍  18-19
  2.2 矩形水池结构的荷载  19-25
    2.2.1 顶板荷载  20
    2.2.2 底板荷载  20-21
    2.2.3 壁板荷载  21-22
    2.2.4 其他荷载效应  22-24
    2.2.5 荷载组合  24-25
  2.3 矩形水池结构的计算理论  25-35
    2.3.1 基本假定  25-26
    2.3.2 预应力混凝土矩形水池的特点及构造要求  26-27
    2.3.3 预应力矩形混凝土水池的结构设计  27-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章 预应力技术在矩形水池中的应用  36-57
  3.1 工程背景  36-38
  3.2 壁板受力分析  38-45
    3.2.1 结构布置及计算假定  38-40
    3.2.2 壁板内力计算  40-45
  3.3 壁板截面设计  45-49
    3.3.1 长向壁板截面设计  45-48
    3.3.2 短向壁板截面设计  48-49
  3.4 加预应力筋的截面设计  49-52
    3.4.1 壁板竖向配筋计算  50-51
    3.4.2 壁板水平配筋计算  51-52
  3.5 预应力矩形水池施工图  52-55
  3.6 A/O池池壁无粘结预应力筋的施工要点  55-56
  3.7 本章小结  56-57
第4章 预应力超长矩形水池的数值模拟  57-74
  4.1 矩形水池结构的有限元理论  58-60
    4.1.1 平面应力状态  58
    4.1.2 弯扭应力状态  58-59
    4.1.3 平面壳体单元的合成  59-60
  4.2 预应力矩形水池的有限元模型  60-61
    4.2.1 有限元模型参数设置  60
    4.2.2 建立有限元模型  60-61
  4.3 第一种模型  61-67
    4.3.1 只有池内水压力的工况  61-65
    4.3.2 池内水压力与温度应力共同作用的工况  65-67
  4.4 第二种模型  67-73
    4.4.1 只有池内水压力的工况  67-70
    4.4.2 池内水压力与温度应力共同作用的工况  70-73
  4.5 对比分析  73
  4.6 本章小结  73-74
结论与展望  74-76
参考文献  76-80
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果  80-81
致谢  81-82
个人简历  82

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑施工 > 各项工程与工种 > 预应力加筋混凝土构件工程
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