CN102086523B - 预应力电解槽摇篮架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力电解槽摇篮架，它包括电解槽槽壳(7)、电解槽AB梁(8)，预应力拉杆(5)上端头与摇篮架悬臂端(1)连接，其下端头与摇篮架底部大梁(2)连接。在摇篮架悬臂端(1)上有预应力拉杆上支点(3)，在摇篮架底部大梁(2)上有预应力拉杆下支点(3a)，预应力拉杆(5)通过预应力拉杆上支点(3)与摇篮架悬臂端(1)连接、通过预应力拉杆下支点(3a)与摇篮架底部大梁(2)连接。在预应力拉杆(5)上端头和下端头有锚固端(6)。加劲板(4)的上段设置在摇篮架悬臂端(1)与电解槽槽壳(7)之间，其下段设置在摇篮架悬臂端(1)与摇篮架底部大梁(2)相交处，位于预应力拉杆(5)之上。

Description

预应力电解槽摇篮架
技术领域
本发明涉及一种电解槽摇篮架结构，属于铝电解槽技术领域。 
背景技术
摇篮架是电解铝生产的关键构件，现代大型铝电解槽多采用摇篮式槽壳，其下部结构主要是由电解槽槽壳和一系列的摇篮架组成。槽壳的长边荷载主要依靠摇篮架承受。在实际使用过程中，发现槽壳长边的变形是影响槽壳工作能力的主要因素。而引起电解槽变形的主要原因是随着电解槽启动运行，槽大面端温度升高，在内衬吸纳膨胀应力和焊接内应力及热应力作用下，槽壳膨胀由摇篮架侧臂提供限位，由于此力较大，在摇篮架端部产生较大的剪力和弯矩。因此多会在摇篮架根部发生剪切和拉裂破坏。目前大型电解槽主要通过船型设计在U型端部增加加劲板，虽然摇篮架在端部增大端面对抗弯剪应力有效，但由于焊缝受拉易在此处形成薄弱处，同时每个电解铝厂所用电解槽数量多，而每台电解槽摇篮架数量多，由此摇篮架的质量对项目投资及生产成本产生较大的影响。目前电解槽摇篮架存在如下问题：
(1)            摇篮架形状类似一U型构件，悬臂端承受较大的弯矩和剪力，采用悬臂结构抵抗不利的弯矩和剪力，传力不明确，受力结构不合理，结构耗钢量较大；
(2)            悬臂结构用焊缝工作量大，且悬臂端工作时焊缝受拉，容易造成施工方面的缺陷;用悬臂结构控制悬臂端端部变形，容易使结构端部变形较大。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种预应力电解槽摇篮架，该摇篮架结构简单、工作可靠，能够改善摇篮架和电解槽内部的受力性能，同时较大地降低电解槽的成本，以克服现有技术存在的因槽壳膨胀引起电解槽摇篮架悬臂端端部变形大，在摇篮架端部产生较大的剪力和弯矩，在摇篮架根部发生剪切和拉裂破坏等不足。
本发明的技术方案为：它包括摇篮架悬臂端、摇篮架底部大梁、电解槽槽壳、电解槽AB梁，预应力拉杆上端头与摇篮架悬臂端连接，其下端头与摇篮架底部大梁连接；在预应力拉杆上端头和下端头有预应力拉杆端部锚固端。
预应力拉杆的数量为2个，分别连接在摇篮架悬臂端与摇篮架底部大梁两侧。
在摇篮架悬臂端上有预应力拉杆上支点，在摇篮架底部大梁上有预应力拉杆下支点，预应力拉杆通过预应力拉杆上支点与摇篮架悬臂端连接、通过预应力拉杆下支点与摇篮架底部大梁连接。
预应力拉杆采用高强度的钢筋、钢绞线制作，其两端头有螺纹。
在预应力拉杆之上、电解槽槽壳之下、摇篮架悬臂端与摇篮架底部大梁之间设置加劲板，其中加劲板的上段与摇篮架悬臂端连接，下段与摇篮架底部大梁连接。
本发明的方案是对电解槽摇篮架底部大梁与悬臂端之间预加预应力，使摇篮架悬臂端受力由纯受弯构件改变为受拉与小弯矩受力相结合的构件，避免悬臂端顶部变形过大并充分发挥高强材料应力，使结构在受荷载作用前施加的预压力，减小或抵消荷载所引起的悬臂端内侧拉应力，从而使悬臂端的拉应力较小甚至处于受压状态，大幅度减少悬臂端作用力矩，使构件焊缝由受拉改为受压,有效减少悬臂端组合型钢腹板厚度和高度，及两端翼缘材料用量，达到受力合理，变形较小的目的。
附图说明
图1为原有电解槽结构；
图2为本发明的结构示意图、主视图；
图3为本发明的结构示意图、侧视图。
具体实施方式
本发明的实施例：如图2所示意，它包括摇篮架悬臂端1、摇篮架底部大梁2、电解槽槽壳7、电解槽AB梁8，预应力拉杆5上端头与摇篮架悬臂端1连接，其下端头与摇篮架底部大梁2连接。
预应力拉杆5的数量为2个，分别连接在摇篮架悬臂端1与摇篮架底部大梁2两侧。从图2看，2个预应力拉杆5位于摇篮架悬臂端1与摇篮架底部大梁2前后两侧，从图3看，2个预应力拉杆5位于摇篮架悬臂端1与摇篮架底部大梁2左右两侧。
在摇篮架悬臂端1上有预应力拉杆上支点3，在摇篮架底部大梁2上有预应力拉杆下支点3a，预应力拉杆5通过预应力拉杆上支点3与摇篮架悬臂端1连接、通过预应力拉杆下支点3a与摇篮架底部大梁2连接。
在预应力拉杆5上端头和下端头有预应力拉杆端部锚固端6。
预应力拉杆5采用高强度的钢筋、钢绞线制作，其两端头有螺纹，可以采用高强度的螺栓。
加劲板4的上段设置在摇篮架悬臂端1与电解槽槽壳7之间，其下段设置在摇篮架悬臂端1与摇篮架底部大梁2相交处，位于预应力拉杆5之上。
预应力拉杆5穿过电解槽摇篮架悬臂端1和摇篮架底部大梁2的上支点3、下支点3a，固定并施加预应力，通过施加预应力来抵抗温度膨胀应力，解决摇篮架悬臂端端部位移过大问题。
本发明技术方案的施工步骤为：
第一、在摇篮架悬臂端1和摇篮架底部大梁2上分别焊接高强高强预应力拉杆端部上、下支点3、3a；
第二、按照计算及构造要求将摇篮架悬臂端1与摇篮架底部大梁2相焊接；
第三、将摇篮架悬臂端1与摇篮架底部大梁2间焊接高强加劲板4；
第四、将高强度预应力拉杆5穿过摇篮架悬臂端1和摇篮架底部大梁2上的预应力拉杆上、下支点3、3a，张拉预应力拉杆5；
第五、预应力拉杆5通过应力或应变控制张拉预应力大小终止张拉，锚紧高强预应力拉杆5的端部锚固端6，预应力摇篮架施工完成。 

Claims (5)

1.一种预应力电解槽摇篮架，它包括摇篮架悬臂端（1）、摇篮架底部大梁（2）、电解槽槽壳（7）、电解槽AB梁（8），其特征在于：预应力拉杆（5）上端头与摇篮架悬臂端（1）连接，其下端头与摇篮架底部大梁（2）连接；在预应力拉杆（5）上端头和下端头有预应力拉杆端部锚固端（6）。
2.根据权利要求1所述的预应力电解槽摇篮架，其特征在于：预应力拉杆（5）的数量为2个，分别连接在摇篮架悬臂端（1）与摇篮架底部大梁（2）两侧。
3.根据权利要求1所述的预应力电解槽摇篮架，其特征在于：在摇篮架悬臂端（1）上有预应力拉杆上支点（3），在摇篮架底部大梁（2）上有预应力拉杆下支点（3a），预应力拉杆（5）通过预应力拉杆上支点（3）与摇篮架悬臂端（1）连接、通过预应力拉杆下支点（3a）与摇篮架底部大梁（2）连接。
4.根据权利要求1所述的预应力电解槽摇篮架，其特征在于：预应力拉杆（5）采用高强度的钢筋、钢绞线制作，其两端头有螺纹。
5.根据权利要求1所述的预应力电解槽摇篮架，其特征在于：在预应力拉杆（5）之上、电解槽槽壳（7）之下、摇篮架悬臂端（1）与摇篮架底部大梁（2）之间设置加劲板（4），其中加劲板（4）的上段与摇篮架悬臂端（1）连接，下段与摇篮架底部大梁（2）连接。
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