CN103382774A - 罐壳结构的倒u型双螺旋预应力筋布置方式及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式及其施工方法，旨在提高罐壳在预应力筋施工过程中受力性能。罐壳结构包括正向倒U型双螺旋筋（1），正向倒U型双螺旋筋（1）由双螺旋筋第一肢（2），穹顶倒U型筋（3）和双螺旋筋第二肢（4）三部分构成，双螺旋筋第一肢（2）下端锚固于共用基础底板（6）下侧，沿着双螺旋筋第一肢倾角（13）延伸至筒身与穹顶交接处（11），随后转为穹顶倒U型筋（3），绕过穹顶（12）到达对面筒身与穹顶交接处（11）区域，之后转为双螺旋筋第二肢（4），沿着双螺旋筋第二肢倾角（14）锚固于共用基础底板（6）下侧。本发明可以节省材料，操作容易，可行性较高，罐壳结构的受力性能较好。
Description
技术领域：
本发明属于建筑工程施工技术领域，涉及一种新的预应力筋布置方式及其施工方法，旨在提高罐壳结构的受力性能。
背景技术：
随着国民经济的发展，罐壳结构的重要性越来越凸显出来。与其他类似结构比较，罐壳结构以其独特优越性，在石化工业、商业、军用、民用、核电站行业发挥着重要作用。实现了大型化，占地面积少，成本比较低，结构简单，容易施工。随着科学技术的发展，技术日臻成熟，在国内建设使用也越来越多。但是罐壳结构常常贮存易燃、易爆、有毒的介质，一旦遭受破坏，大量可燃、有毒液体外泄或燃烧，可能导致毁灭性的灾害，随着容积的增大，罐壳结构在使用中的安全可靠性就更显得极为重要。本专利涉及一种新的预应力筋布置方式，旨在提高罐壳结构的受力性能，与传统预应力筋布置方式相比，可节省预应力筋和锚具，减少施工工作量，降低建造成本。
发明内容：
本发明的目的在于针对罐壳结构受力性能较差的问题，提出在施工过程中采取一种预应力筋布置方式及其施工方法，以改善罐壳结构在正常使用过程中受力性能问题。
罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式
正向倒U型双螺旋筋1由双螺旋筋第一肢2，穹顶倒U型筋3和双螺旋筋第二肢4三部分构成，双螺旋筋第一肢2下端锚固于共用基础底板6下侧，沿着双螺旋筋第一肢倾角13延伸至筒身与穹顶交接处11，随后转为穹顶倒U型筋3，绕过穹顶12到达对面筒身与穹顶交接处11区域，之后转为双螺旋筋第二肢4，沿着双螺旋筋第二肢倾角14锚固于共用基础底板6下侧，形成正向倒U型双螺旋筋1，反向倒U型双螺旋筋5与正向倒U型双螺旋筋1类似，在沿着圆周方向展开图上，正向倒U型双螺旋筋1的双螺旋筋第一肢2与双螺旋筋第二肢4向左倾斜，不相交，反向倒U型双螺旋筋5的双螺旋筋第一肢2与双螺旋筋第二肢4向右倾斜，不相交。
倒U型双螺旋筋的肢与穹顶倒U型筋交接处17布置构造钢筋。
在沿着圆周方向展开图上，双螺旋筋第一肢倾角13或双螺旋筋第二肢倾角14范围为35～60°，相邻双螺旋筋第一肢间距15或相邻双螺旋筋第二肢间距16为600mm～700mm。
反向倒U型双螺旋筋的双肢8与筒身10内侧径向距离位于1/3B～1/2B范围内，双螺旋筋肢1或双螺旋筋肢2与筒身10内侧径向距离位于1/2B～3/4B范围内，反向倒U型双螺旋筋的双肢与双螺旋筋第一肢或双螺旋筋第二肢间距Δ不小于120mm。
2施工方法
筒身10混凝土强度等级达到80%以上并且穹顶12混凝土强度等级达到60%以上时张拉预应力筋，采用每一方向均用两套设备同时张拉，第一次超张拉2%，持续2～5min，卸荷至控制应力，4～6天后，第二次超张拉5%，持续2～5min，卸荷至控制应力。
①清理垫板及钢绞线表面的灰浆，安装锚板和夹片。
②千斤顶就位，千斤顶上的工具锚孔位与端部工作锚的孔位排列要一致。工具锚夹片打紧，将夹片均匀打紧并外露一致。
③油泵供油给千斤顶张拉油缸，并随时检查伸长值与计算值的偏差。张拉时，要严格控制进油速度，要求缓慢、均匀、平稳。张拉过程中，应认真测量预应力筋的伸长值和张拉力，进行“双控”并作好记录。
④采用每一方向均用两套设备同时张拉预应力筋，环向筋控制应力σcon=0.80fptk，竖向筋控制应力σcon=0.75fptk，fptk为预应力筋强度标准值。第一次超张拉2%，持续2～5min，卸荷至控制应力，4～6天后，第二次超张拉5%，持续2～5min，卸荷至控制应力。
⑤千斤顶活塞回程，拆除千斤顶，切除多余的钢绞线。
3本发明的有益效果在于
（1）可不设环梁，该结构受力简单，构造合理，具有广阔的发展前景。
（2）可尽量减少或不设置扶壁柱。扶壁柱越多，会影响到核岛反应堆厂房与周围建筑群的总体布置，增加建造难度，延长张拉工期。
（3）倒U型双螺旋预应力筋可增大径向刚度，减小应力损失，经Ansys数值分析，与欧美国家竖向筋和环向筋正交布置方式相比，预应力损失降低8%左右，与前苏联双向交叉螺旋线型预应力筋布置方式相比，预应力损失降低2%左右。
（4）倒U型双螺旋预应力筋使得筒身混凝土处于受压状态，可以不使用竖向筋，节省锚具数量，可降低预应力筋系统成本15%左右。
（5）考虑洞口、扶壁柱、锚固设备等因素，可以比较灵活的布置预应力筋，与传统的预应力筋正交布置方式相比，在不增加施工工作量的情况下，提高罐壳结构受力性能，可以节约材料，易于孔道灌浆，可行性较高。
附图说明：
图1倒U型双螺旋预应力筋空间线型
图2筒身剖面图、倒U型双螺旋预应力筋布置方式沿着圆周方向展开图及穹顶俯视图
图3扶壁柱分布图
图4图1中局部区域Ⅰ详图
图5倒U型双螺旋筋的肢与穹顶倒U型筋交接处构造钢筋配置图
具体实施方式：
以某核电站安全壳为例，对本专利做进一步说明。该核电站安全壳立面如图1所示，-8.000以下为共用基础底板，混凝土强度等级为C50；-8.000～-4.350为安全壳环形基础，混凝土强度等级为C75；-4.350～49.446为筒身，其半径为23.4m，外径为24.7m，厚度为1.3m，混凝土强度等级为C75，安全壳最大闸门洞口位于150°和标高+23.15m处，洞口内径8.3m；49.446～57.509为穹顶，其半径为32m，厚度为1m，混凝土强度等级为C75。
该核电站安全壳预应力筋体系分为正向倒U型双螺旋筋1和反向倒U型双螺旋筋5，其中正向倒U型双螺旋筋180根，反向倒U型双螺旋筋580根。
1倒U型双螺旋预应力筋布置方式
预应力筋采用19C15Freyssinet，倒U型双螺旋筋16σcon=0.80fptk，竖向筋6σcon=0.75fptk。锚具采用Freyssinet19C15型号或类似设备。张拉设备采用Freyssinet型号CC500或类似设备。
筒身预应力筋布置方式沿着圆周方向展开示意图详见图1，双螺旋筋第一肢倾角13与双螺旋筋第二肢倾角14均为42°。相邻双螺旋筋第一肢间距15与相邻双螺旋筋第二肢间距16均为600mm～700mm。
双螺旋筋肢1或双螺旋筋肢2与筒身10内侧径向距离为960mm，反向倒U型双螺旋筋的双肢8与筒身10内侧径向距离为650mm。
2倒U型双螺旋预应力筋施工方法
⑴制作钢筋笼并固定预应力筋管道
焊接钢筋笼的钢筋直径为14mm，其中可采用0.5mm进级直径。焊接钢筋笼长度不宜超过12m，宽度不宜超过10m。焊接钢筋笼制作方向的钢筋（或称竖向纵筋）间距为200mm，另一方向的钢筋间距为400mm。当焊接钢筋笼纵横向钢筋均为单根钢筋时，较细钢筋的公称直径应不小于较粗钢筋公称直径的0.6倍。焊点的抗剪力（单位为N）应不小于150与较粗钢筋公称横截面积（单位为mm2）的乘积。
预应力筋管道采用镀锌波纹管，将其固定到钢筋笼相应的位置。
⑵浇筑混凝土
筒身混凝土分12次浇筑，穹顶混凝土分6次浇筑。
⑶预应力筋施工方法
筒身混凝土强度等级达到80%以上并且穹顶混凝土强度等级达到60%以上时张拉预应力筋，采用每一方向均用两套设备同时张拉，第一次超张拉2%，第二次超张拉5%。
①清理垫板及钢绞线表面的灰浆，安装锚板和夹片。
②千斤顶就位，千斤顶上的工具锚孔位与端部工作锚的孔位排列要一致。工具锚夹片打紧，将夹片均匀打紧并外露一致。
③油泵供油给千斤顶张拉油缸，并随时检查伸长值与计算值的偏差。张拉时，要严格控制进油速度，要求缓慢、均匀、平稳。张拉过程中，应认真测量预应力筋的伸长值和张拉力，进行“双控”并作好记录。
④采用每一方向均用两套设备同时张拉预应力筋，正向或反向倒U型双螺旋筋控制应力σcon=0.80fptk，竖向筋控制应力σcon=0.75fptk，fptk为预应力筋强度标准值。第一次超张拉2%，持续2min，卸荷至控制应力，4～6天后，第二次超张拉5%，持续2～5min，卸荷至控制应力。
⑤千斤顶活塞回程，拆除千斤顶，切除多余的钢绞线。
⑷孔道灌浆
预应力张拉后切除钢绞线，并在两天内灌浆，灌浆时从靠灌浆孔最近的排气孔堵起，直至最后一排气孔，水泥浆灌至端头出浓浆且成抛物线形流出时即堵住最后的排气孔。
综上所述，仅为本发明的其中一种实施例，也可以用于其他类似结构预应力筋布置方式和施工方法。凡是根据本发明技术实质对以上实例做的任何修改、变更或等效结构变化，均应属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式，其特征在于：罐壳结构包括正向倒U型双螺旋筋（1），反向倒U型双螺旋筋（5）和混凝土；正向倒U型双螺旋筋（1）由双螺旋筋第一肢（2），穹顶倒U型筋（3）和双螺旋筋第二肢（4）三部分构成，双螺旋筋第一肢（2）下端锚固于共用基础底板（6）下侧，沿着双螺旋筋第一肢倾角（13）延伸至筒身与穹顶交接处（11），随后转为穹顶倒U型筋（3），绕过穹顶（12）到达对面筒身与穹顶交接处（11）区域，之后转为双螺旋筋第二肢（4），沿着双螺旋筋第二肢倾角（14）锚固于共用基础底板（6）下侧，形成正向倒U型双螺旋筋（1），反向倒U型双螺旋筋（5）与正向倒U型双螺旋筋（1）类似，区别仅在于在沿着圆周方向展开图上，正向倒U型双螺旋筋（1）的双螺旋筋第一肢（2）与双螺旋筋第二肢（4）向左倾斜，不相交，反向倒U型双螺旋筋（5）的双螺旋筋第一肢（2）与双螺旋筋第二肢（4）向右倾斜，不相交。
2.根据权利要求1所述的罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式，其特征在于：倒U型双螺旋筋的肢与穹顶倒U型筋交接处（17）布置构造钢筋。
3.根据权利要求1所述的罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式，其特征在于：在沿着圆周方向展开图上，双螺旋筋第一肢倾角（13）或双螺旋筋第二肢倾角（14）范围为35～60°，相邻双螺旋筋第一肢间距（15）或相邻双螺旋筋第二肢间距（16）为600mm～700mm。
4.根据权利要求1所述的罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式，其特征在于：反向倒U型双螺旋筋的双肢（8）与筒身（10）内侧径向距离位于1/3B～1/2B范围内，双螺旋筋肢1或双螺旋筋肢2与筒身（10）内侧径向距离位于1/2B～3/4B范围内，Δ不小于120mm，Ｂ为筒身壁厚，Δ为反向倒U型双螺旋筋的双肢与双螺旋筋第一肢或双螺旋筋第二肢间距。
5.根据权利要求1所述的罐壳结构的倒U型双螺旋预应力筋布置方式的施工方法，其特征在于：筒身（10）混凝土强度等级达到80%以上并且穹顶（12）混凝土强度等级达到60%以上时张拉预应力筋，采用每一方向均用两套设备同时张拉，第一次超张拉2%，持续2min，卸荷至控制应力，4～6天后，第二次超张拉5%，持续2～5min，卸荷至控制应力。
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