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摘要：水池结构经过长时间的使用其损耗速度会明显高于其他建筑，为节约资源，应尽可能地保证水池结构的使用寿命，这就对水池设计赋予了更高的期望。水池设计最核心的部分是内力计算，是设计的灵魂。鉴于此，本文主要分析大型污水处理厂水池结构设计。
关键词：大型污水处理厂；水池结构；设计
1、引言
污水处理厂的水池结构设计是污水处理厂建设中非常重要的工作。为了保证水池结构能够正常使用，提升使用寿命，保护周围生态环境，需要设计人员提升水池结构的防腐蚀、防渗漏能力。设计人员应当根据污水处理厂的实际环境，制定合理的设计方案，保证水池结构能够发挥出真正的作用，从而确保污水处理厂的正常运转。
2、水池结构的选择
水池结构应用广泛，类型多种多样。组成池体结构的三要素：顶板、池壁、底板。水池按照材质可分为：钢筋混凝土水池、砖砌水池、钢质水池等。按照形状可分为：矩形水池与圆形水池等。按照埋深可分为：全地上、全地下、半地上。按照使用条件可分为：顶板式、敞口式。水池的容积由工艺专业根据设备参数确定，水池的选型由土建专业结合建筑场地、工艺要求、结构受力特点等综合考量。实践经验表明，对贮水类水池，容积在3000m3以内时，圆形水池比矩形水池有更好的经济效果，容积再大，则圆形水池直径变大，池壁的环向拉力增加，势必需要较大的壁厚，而较大的壁厚易在圆形池壁上形成竖向贯通的裂缝。就场地适应性来说，矩形水池更为优秀，场地利用率高，节省空间，施工技术的复杂性低，尤其当多个水池组合或上部加盖房屋的情况下，矩形水池更为理想。
3、预应力水池结构分析以及计算
3.1、预应力的损失分析
通常情况下，相关工作人员在对于水池结构设计在市政工程当中的分析过程中，必须考虑预应力损失给工程带来的负面影响，通常情况来说，工程预应力的损失主要包括以下几个方面。(1)无粘接预应力筋内缩以及张拉端锚具变形等不同原因引起的预应力损失在卸荷过程当中，张拉工作已经完成，这个时候很有可能会出现无粘结预应力筋发生内缩现象。一旦发生内缩，很有可能会导致预应力出现损失的现象。在具体的水池结构设计过程当中，由于工作人员在市政工程当中选择使用千斤顶进行张拉，并且水池结构的池壁上下两排环向预应力钢锚固位置相互交错，大量实际预应力损失值的大小通常会降低50%。(2)无粘结预应力筋的摩擦损失通常情况下，水池结构设计在市政工程当中会选择原型设计，而原型设计水池的预应力筋是曲线状态的，沿着圆形水池外壁环向布置。由于圆形水池无粘结预应力筋自身的弧线长度以及弧度，在张拉过程当中，圆形水池池壁与预应力筋之间会发生一系列的摩擦现象，进一步导致摩擦损失。通常情况下，摩擦力损失的大小随着摩擦系数的增大而增大。
3.2、水池结构的内力计算
根据具体计算的准则要求，在水池结构设计过程当中，各种不利于荷载组合的不同作用条件下，必须要尽可能地在使用阶段过程当中要求圆形水池池壁各载面，不能出现裂缝现象。圆形水池池壁无粘结预应力筋的计算必须要认真结合荷载的组合。(1)在施工过程当中，相关工作人员要必须保证圆形水池内是处于无水状态，并且池外不能出现不同程度的土层。(2)在水池结构设计的试水过程当中，必须要保证圆形水池内一定有水，与此同时此外也不能出现任何的土层。(3)在市政工程水池结构的使用过程当中，必须要保证自身与试水阶段是完全一致的。(4)在水池结构的检修过程当中，必须要保证圆形水池的无粘结预应力需要与施工过程保持一致。
3.3、水池结构的构造设计
(1)圆形水池池壁与水池底板的连接工作相关工作人员在对市政工程中的水池结构设计工作采用杯槽式柔性连接，杯槽式柔性连接可以在一定程度上有效消除竖向弯矩对于圆形水池底板带来的一系列负面影响。在水池的底部四周尽可能地浇筑成槽口，等到预张拉后，混凝土结构再进行浇筑工作。相关工作人员想要有效地控制水池结构的池壁出现渗透现象，可以在圆形水池池壁与槽口之间尽可能的合理使用嵌缝，最后将其密封浇筑。(2)锚固肋的设置工作相关工作人员想要尽可能的在市政工程当中有效的提高水质结构，设计工作的质量需要尽可能地减少在施工过程当中预应力产生的损失现象，工作人员可以通过对预应力筋进行锚固或者分段拉张的情况，去进行锚固肋的设置。
4、大型污水处理厂水池结构设计
4.1、水池整体结构的设计
在污水处理厂水池结构设计工作中，设计人员应当到实地进行勘察，对整体施工区域的气候环境、地质条件、水文条件等因素进行合理分析，从而提升整个水池结构的设计合理性。设计人员应当对水池的结构稳定性等方面进行设计，加强对地质结构以及地基等方面的分析和计算。如果水池结构为钢筋混凝土结构，还需要对混凝土结构的抗裂性能进行设计；如果水池结构为预应力结构，还需要对载荷组合以及抗裂性能进行合理设计。在设计完毕后，设计人员需要对设计方案进行校验，确保设计方案的合理性和科学性。
4.2、水池结构表面材料的设计
污水处理厂的污水来源比较广泛，既有居民生活污水，又有工业生产污水，这就给水池结构表面材料的设计提出了更高的要求。污水中可能具有比较强的腐蚀性能，长时间腐蚀可能会导致水池内壁的抗渗性能降低，导致污水出现渗漏等问题，给周围生态环境造成比较严重的影响。因此设计人员应当保证水池结构表面材料设计的科学性和合理性，选择抗腐蚀能力强的水池表面涂层材料，提升水池内壁的抗腐蚀性能。水池结构表面材料的合理选择，还能有效降低混凝土结构裂缝的产生速度，提高了水池结构的使用寿命。
4.3、水池结构防渗漏能力的设计
水池结构的主要功能是长期存储液体，而混凝土材料由于固有的力学性能，抗拉强度低，正常工况下都是带裂缝工作。裂缝的存在会引发水池渗水（如图1所示）、锈蚀钢筋（如图1所示），这会大大降低水池寿命，尤其对于某些存储酸碱腐蚀性强的水池，除了要求有较高的结构整体强度和抗渗性，还要求有良好的防腐蚀性。钢筋混凝土水池多数情况下由裂缝控制计算配筋。水池裂缝应以预防为主，修补为辅，尽量在施工过程中严格控制。
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图1
4.4、水池结构抗浮能力的设计
水池结构的抗浮能力对于提升水池的抗渗漏能力有着非常重要的作用，对于保证污水处理厂的正常运行也有着非常重要的作用。设计人员应当对施工区域的地质环境和地下水情况进行勘察，根据地下水的最高水位数值设计合理的施工方案。设计人员不仅要对水池整体的抗浮能力进行设计，同时也需要对水池的底板、隔板、顶板等位置的抗浮能力进行设计，制定合理的施工方案。在设计完毕后，设计人员还需要进行二次核验，对设计方案进行重新计算，保证施工设计方案的科学性和合理性。
5、结束语
污水处理厂是保障社会正常运转的基础性工程，对于节约水资源、提升水资源利用率有着非常重要的作用。因此，需要加快污水处理厂的建设、提升整体运行能力、保证厂内基础设施的正常运转。设计人员应当探索新的设计方案，寻找水池结构设计中存在的问题，全面优化水池结构设计。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献
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