高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构及方法

本发明属于建筑施工，具体的说，涉及一种高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构及方法。

背景技术：

1、高位水池是一种出水过流建筑物，兼具保水溢流和调压功能。其地面以上的部分为预应力混凝土池体结构，地下的部分为普通钢筋混凝土池体结构。

2、由于预应力混凝土池体与地下普通钢筋混凝土池体间存在截面突变，此处在预应力、温度变化等其它不利荷载作用下会出现较大的拉应力集中，最大应力超过混凝土轴心抗拉强度标准值，易发生结构损伤。因此，需要一种对突变处进行加固以满足结构强度要求的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构及方法，本发明通过在环绕池体截面突变处设置若干环形钢筋，使若干环形钢筋均匀分布，且外圈环形钢筋的横断面之间的连线呈等腰直角三角形布置，进而达到对池体截面突变处进行加固的目的，有效地解决了池体截面突变处应力集中导致结构损伤的技术问题，提高了池体结构的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，包括通过混凝土浇筑形成混凝土结构的环绕池体截面突变处的若干环形钢筋，若干环形钢筋均匀分布，外圈环形钢筋的横断面之间的连线呈等腰直角三角形布置，混凝土浇筑后的混凝土结构对应形成相似等腰直角三角形，且相似等腰直角三角形的两直角边分别对应连接既有预应力混凝土池体外壁和既有普通钢筋混凝土池体的顶部；

4、外圈环形钢筋之间设置有闭口箍筋，每列环形钢筋之间设置有竖向单肢箍筋，每行环形钢筋之间设置有水平向单肢箍筋；每列或每行的单独的环形钢筋上均设置有单独的箍筋。

5、既有预应力混凝土池体设置在地面以上，其内部均匀布设有预应力钢绞线，并在圆周池体的0°、90°、180°和270°方向上设有用于张拉钢绞线的扶壁柱；

6、既有普通钢筋混凝土池体设置在地面以下，既有预应力混凝土池体与既有普通钢筋混凝土池体的内壁平滑连接，外壁呈截面突变，突变处，既有普通钢筋混凝土池体与既有普通钢筋混凝土池体的厚度差值＞既有预应力混凝土池体的壁厚。

7、混凝土结构的斜边上设置有对应的隔热层，隔热层的厚度为5-10cm。

8、混凝土结构的竖向直角边上设置有对应于既有预应力混凝土池体上的预留孔的若干水平植入钢筋，混凝土结构的水平直角边上设置有对应于既有普通钢筋混凝土池体的预留孔的若干竖向植入钢筋，通过水平植入钢筋和竖向植入钢筋与预留孔的配合使混凝土结构紧密连接既有预应力混凝土池体与既有普通钢筋混凝土池体，在突变处形成钢筋混凝土加腋。

9、竖向单肢箍筋包括竖直段及分别箍设在每列上下两端的环形钢筋上的上折弯段和下折弯段；

10、水平向单肢箍筋包括平直段及分别箍设在每行左右两端的环形钢筋上的左折弯段和右折弯段。

11、竖直段和平直段的长度≥10cm，竖直段与上折弯段、竖直段与下折弯段、平直段与左折弯段、平直段与右折弯段之间的折弯角度＞135°。

12、水平植入钢筋和竖向植入钢筋的直径均为2-3cm；

13、若干水平植入钢筋之间的竖向间距和水平间距均为20-30cm；若干竖向植入钢筋的水平间距和竖向间距均为20-30cm；水平植入钢筋和竖向植入钢筋的锚固长度均≥25cm；

14、水平植入钢筋和竖向植入钢筋的露出部分的长度均≥12.5cm。

15、闭口箍筋、水平向单肢箍筋、竖向单肢箍筋的直径均为0.8-1.2cm；

16、沿环形钢筋上布置的水平向单肢箍筋之间的间距为20-30cm，沿环形钢筋上布置的竖向单肢箍筋之间的间距为20-30cm；

17、环形钢筋的直径为2-3cm，环形钢筋之间的水平间距和竖向间距均为20-30cm。

18、高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固方法，基于上述高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构而实施，包括如下步骤：

19、步骤一：对既有预应力混凝土池体和既有普通钢筋混凝土池体的连接突变处的表面做凿毛处理；

20、步骤二：对既有预应力混凝土池体的池体外壁和既有平通钢筋混凝土池体的顶部外延进行定位打孔并注入植筋胶粘剂；

21、步骤三：布设对应的钢筋和隔热层；

22、步骤四：浇筑形成钢筋混凝土加腋。

23、步骤三中的钢筋包括：水平植入钢筋、竖向植入钢筋、环形钢筋、闭口箍筋、水平向单肢箍筋、竖向单肢箍筋。

24、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明在池体截面突变处设置若干环形钢筋，使若干环形钢筋均匀分布，外圈环形钢筋的横断面之间的连线呈等腰直角三角形布置，混凝土浇筑后的混凝土结构对应形成相似等腰直角三角形，且相似等腰直角三角形的两直角边分别对应连接既有预应力混凝土池体外壁和既有普通钢筋混凝土池体的顶部；并通过在外圈环形钢筋之间设置闭口箍筋，在每列环形钢筋之间设置竖向单肢箍筋，在每行环形钢筋之间设置水平向单肢箍筋；使得截面突变处得到加固，既有预应力混凝土池体与既有普通混凝土池体之间平滑过渡，解决了应力集中导致结构损坏的技术问题，提高了结构的可靠性。

25、综上所述，本发明结构合理，通过设置对应的环形钢筋并浇筑混凝土结构使得既有预应力混凝土池体和既有普通钢筋混凝土池体之间平滑过渡，提高了结构的可靠性，并避免了突变处出现应力集中的现象。

技术特征：

1.一种高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：包括通过混凝土浇筑形成混凝土结构的环绕池体截面突变处的若干环形钢筋，若干环形钢筋均匀分布，外圈环形钢筋的横断面之间的连线呈等腰直角三角形布置，混凝土浇筑后的混凝土结构对应形成相似等腰直角三角形，且相似等腰直角三角形的两直角边分别对应连接既有预应力混凝土池体外壁和既有普通钢筋混凝土池体的顶部；

2.根据权利要求1所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：既有预应力混凝土池体设置在地面以上，其内部均匀布设有预应力钢绞线，并在圆周池体的0°、90°、180°和270°方向上设有用于张拉钢绞线的扶壁柱；

3.根据权利要求2所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：混凝土结构的斜边上设置有对应的隔热层，隔热层的厚度为5-10cm。

4.根据权利要求3所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：混凝土结构的竖向直角边上设置有对应于既有预应力混凝土池体上的预留孔的若干水平植入钢筋，混凝土结构的水平直角边上设置有对应于既有普通钢筋混凝土池体的预留孔的若干竖向植入钢筋，通过水平植入钢筋和竖向植入钢筋与预留孔的配合使混凝土结构紧密连接既有预应力混凝土池体与既有普通钢筋混凝土池体，在突变处形成钢筋混凝土加腋。

5.根据权利要求4所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：竖向单肢箍筋包括竖直段及分别箍设在每列上下两端的环形钢筋上的上折弯段和下折弯段；

6.根据权利要求5所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：竖直段和平直段的长度≥10cm，竖直段与上折弯段、竖直段与下折弯段、平直段与左折弯段、平直段与右折弯段之间的折弯角度＞135°。

7.根据权利要求6所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于： 水平植入钢筋和竖向植入钢筋的直径均为2-3cm；

8.根据权利要求7所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构，其特征在于：闭口箍筋、水平向单肢箍筋、竖向单肢箍筋的直径均为0.8-1.2cm；

9.一种高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固方法，其特征在于：基于如权利要求1-8任一所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构而实施，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固方法，其特征在于：步骤三中的钢筋包括：水平植入钢筋、竖向植入钢筋、环形钢筋、闭口箍筋、水平向单肢箍筋、竖向单肢箍筋。

技术总结
本发明公开了高位水池预应力混凝土池体截面突变处加固结构及方法，加固结构包括通过混凝土浇筑形成混凝土结构的环绕池体截面突变处的若干环形钢筋，若干环形钢筋均匀分布，外圈环形钢筋的横断面之间的连线呈等腰直角三角形布置，混凝土浇筑后的混凝土结构对应形成相似等腰直角三角形，且相似等腰直角三角形的两直角边分别对应连接既有预应力混凝土池体外壁和既有普通钢筋混凝土池体的顶部；外圈环形钢筋之间设置有闭口箍筋，每列环形钢筋之间设置有竖向单肢箍筋，每行环形钢筋之间设置有水平向单肢箍筋；每列或每行的单独的环形钢筋上均设置有单独的箍筋。本发明解决了池体截面突变处应力集中导致结构损伤的技术问题，提高了池体结构的可靠性。

技术研发人员：陈震,陈福正,郭泽锋,李晓克,严振瑞,欧泽锋,官世娟,赵顺波
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/27