CN103382774B - 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,双螺旋筋第一肢或双螺旋筋第二肢与筒身(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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