CN103397745A

CN103397745A - 筒状结构的倒v型网状预应力筋布置方式及其施工方法

Info

Publication number: CN103397745A
Application number: CN2013102697472A
Authority: CN
Inventors: 李振宝; 林树潮; 王冬雁; 张巧芬; 刘军; 崔鸿
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-06-30
Filing date: 2013-06-30
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明涉及一种筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式及其施工方法，旨在提高筒状在预应力筋施工过程中受力性能。筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式，其特征在于：筒身包括倒V型预应力筋（1）和筒身混凝土；倒V型预应力筋（1）由倒V型筋第一肢（2）和倒V型筋第二肢（3）构成，倒V型筋第一肢（2）下端锚固于承台底板（5），沿着倒V型筋第一肢倾角（12）延伸至筒身与穹顶交接处（8），随后转为倒V型筋第二肢（3），再沿着倒V型筋第二肢倾角（13）锚固于承台底板（5），形成倒V型预应力筋。本发明与传统的网状布置方式相比，可以节省材料，操作容易，可行性较高，筒状结构的受力性能较好。

Description

筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式及其施工方法

技术领域：

本发明属于建筑工程施工技术领域，涉及一种新的网状预应力筋布置方式及其施工方法，旨在提高筒状结构的受力性能。

背景技术：

随着国民经济的发展，筒状结构的重要性越来越凸显出来。与其他类似结构比较，筒状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。但是筒状结构常常贮存易燃、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，筒状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网状预应力筋布置方式，旨在提高筒状结构的受力性能，与传统网状预应力筋布置方式相比，可节省预应力筋数量和锚具数量，减少施工工作量，降低建造成本。

发明专利内容：

为了改善筒状在正常使用过程中受力性能问题，提出在施工过程中采取一种新的网状预应力筋布置方式及其施工方法。

倒V型网状预应力筋布置

倒V型预应力筋1由倒V型筋第一肢2和倒V型筋第二肢3构成，倒V型筋第一肢2下端锚固于承台底板5，沿着倒V型筋第一肢倾角12延伸至筒身与穹顶交接处8，随后转为倒V型筋第二肢3，再沿着倒V型筋第二肢倾角13锚固于承台底板5，形成倒V型预应力筋。

在筒身与穹顶交接处8区域倒V型预应力筋第一肢与倒V型预应力筋第二肢转弯处4布置构造钢筋。

在沿着圆周方向展开图上，倒V型筋第一肢倾角12或倒V型筋第二肢倾角13范围为15～40°，相邻倒V型筋第一肢间距10或相邻倒V型筋第二肢间距11范围为400mm～600mm。

倒V型筋第一肢2与筒身7内侧径向距离位于1/3B～1/2B范围内，倒V型筋第二肢3与筒身7内侧径向距离位于1/2B～3/4B范围内，倒V型筋第一肢与倒V型筋第二肢径向间距不小于120mm。

2施工方法

筒身7混凝土强度等级和穹顶9混凝土强度等级均达到75%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%，2～5天后，第二次超张拉5%。

①安装工作锚：用柴油或机油将锚具和夹片洗干净，将钢绞线逐个锚具，安装夹片时，用一根套在单根钢绞线上的短钢管，反复敲打，使夹片整齐进入锚环夹紧钢绞线，然后安装限位锚板。

②安装千斤顶：千斤顶用“吊葫芦”吊在支架上。

③安装工作锚：工具夹片外表面涂满石蜡，以保证卸锚顺利，同时工具夹片均匀打紧，勿松紧不一，检查校对锚具及千斤顶的中心线是否垂直锚垫板平面，若有偏差，打入夹片调整。

④安装防侧弯支架（用20I加工的支架，固定在台座和防侧弯支座上）。

⑤初张拉：仔细检查千斤顶、压力表、油路等安装正确无误后，同时启动两个油泵，使千斤顶双向对称张拉，达到初张拉应力后，测量大缸行程和工具夹片外露量。张拉时，两端加强联系，保持同步。

⑥张拉：进一步检查千斤顶和油路，然后两端千斤顶同时加载，每加载20%相互通报一下油压表读数，使两端油压表读数在张拉过程中随时保持一致。内侧环向筋和外侧环向筋控制应力σ_con=0.80f_ptk，水平环向筋控制应力σ_con=0.80f_ptk，f_ptk为预应力筋强度标准值。当达到100%张拉应力时，持续荷载2min，并检查其实际伸长值与理论伸长值之差是否在规范规定范围内。第一次超张拉2%，两天后，第二次超张拉5%。

⑦回程退楔：两端顶锚完成后，千斤顶回程缸进油，回程到底。然后用小锤敲打工具锚环，取下楔片并逐个检查是否有损坏，以便下次使用，最后依次卸下工具锚，千斤顶，限位板。

⑧割去多余钢绞线：当钢绞线张拉结束，确定无误后，将孔道外多余的钢绞线在锚板夹片外3～4cm处用砂轮切割机切除，严禁用气焊割除。

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V型预应力筋可增大径向刚度，减小预应力筋应力损失，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12%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5%左右。

（4）倒V型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8%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网状布置方式相比，在不增加施工工作量的情况下，提高筒状结构受力性能，可以节约材料，易于孔道灌浆，可行性较高。

附图说明：

图1倒V型预应力筋空间线型

(a)等轴测图；(b)俯视图；(c)左视图

图2储罐筒身剖面图及倒V型网状预应力筋布置方式沿着圆周方向展开示意图

（1）－倒V型预应力筋；（2）－倒V型筋第一肢；（3）－倒V型筋第二肢；（4）－倒V型筋第一肢与第二肢转弯处；（5）－承台底板；（6）－扶壁柱；（7）－筒身；（8）－筒身与穹顶交接处；（9）－穹顶；（10）－相邻倒V型筋第一肢间距；（11）－相邻倒V型筋第二肢间距；（12）－倒V型筋第一肢倾角；（13）－倒V型筋第二肢倾角。

Ｂ－筒身壁厚；Ｈ－筒身高度；Δ－倒V型筋第一肢与倒V型筋第二肢径向间距。

图3扶壁柱分布图

图4图2中局部区域Ⅰ详图

图5倒V型筋第一肢与第二肢转弯处构造钢筋配置图

具体实施方式：

以某液化天然气（简称LNG）储罐为例，对本发明专利做进一步说明。该LNG储罐外罐立面如图1所示，承台底板半径0～36.8m范围内，厚度为0.9m，半径37.7m～43.7m范围内，其厚度为1.2m。储罐筒身内侧环向半径为41m，厚度为0.8m，储罐穹顶球半径为82m，厚度为0.4m，储罐混凝土强度等级为C50。

1倒V型预应力筋网状预应力筋布置方式

预应力筋采用19C15Freyssinet，倒V型预应力筋σ_con=0.80f_ptk。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。

在筒身与穹顶交接处8区域倒V型预应力筋第一肢与倒V型预应力筋第二肢转弯处4布置一定数量构造钢筋，本工程实例配筋形式见图5，环向构造钢筋配置HRB400，4根直径为12的钢筋。

筒身的网状预应力筋布置方式沿着圆周方向展开示意图见图1，其倒V型筋第一肢倾角12或倒V型筋第二肢倾角13均为17.10°，相邻倒V型筋第一肢间距10或相邻倒V型筋第二肢间距11范围为400～600mm。

该LNG储罐倒V型预应力筋体系见图1，倒V型筋第一肢2与筒身7内侧径向距离为400mm，倒V型筋第二肢3与筒身7内侧径向距离为545mm。

2倒V型预应力筋网状预应力筋施工方法

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12mm，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，将其固定到焊接钢筋笼相应的位置。

⑵浇筑混凝土

混凝土自料口下落的自由倾落高度不得超过2米。浇筑混凝土时应分段分层连续进行，每层浇筑高度应根据结构特点、钢筋疏密程度决定，一般分层高度为振捣器作用部分长度的1.25倍，最大不超过50厘米。使用插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍(一般为30～40cm)。振捣上一层时应插入下层5cm，以消除两层间的接隙。

混凝土浇筑完毕后，应在12h以内加以覆盖和浇水，浇水次数应保持混凝土有足够的湿润状态，养护期一般不少于7昼夜。

⑶预应力筋施工方法

筒身混凝土强度等级和穹顶混凝土强度等级均达到75%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%，2～5天后，第二次超张拉5%。

②安装千斤顶：千斤顶用“吊葫芦”吊在支架上

⑥张拉：进一步检查千斤顶和油路，然后两端千斤顶同时加载，每加载20%相互通报一下油压表读数，使两端油压表读数在张拉过程中随时保持一致。倒V型预应力筋控制应力σ_con=0.80f_ptk，f_ptk为预应力筋强度标准值。当达到100%张拉应力时，持续荷载2min，并检查其实际伸长值与理论伸长值之差是否在规范规定范围内。第一次超张拉2%，两天后，第二次超张拉5%。

⑷压浆：张拉锚固后及时压浆，采用灰浆拌和机拌合，灰浆泵压住，一次压浆工艺，可加高效减水剂，增加液运性，使用一定比例的膨胀剂（铅粉），增加灌浆密实度，灰浆泵压力一般为0.5～0.75MPa。

连接压浆机，依次安装压浆嘴，压浆阀，并将压浆管道与压浆机进浆阀进行连接。启动压浆机，待出浆口溢出的灰浆由稀变稠后，关闭出浆阀，持续荷载3min后，关闭进浆阀、泄压、压浆顺序自下而上逐孔进行。

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网状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

1.筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式，其特征在于：筒身包括倒V型预应力筋（1）和筒身混凝土；倒V型预应力筋（1）由倒V型筋第一肢（2）和倒V型筋第二肢（3）构成，倒V型筋第一肢（2）下端锚固于承台底板（5），沿着倒V型筋第一肢倾角（12）延伸至筒身与穹顶交接处（8），随后转为倒V型筋第二肢（3），再沿着倒V型筋第二肢倾角（13）锚固于承台底板（5），形成倒V型预应力筋。

2.根据权利要求1所述的筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式，其特征在于：在筒身与穹顶交接处（8）区域倒V型预应力筋第一肢与倒V型预应力筋第二肢转弯处（4）布置构造钢筋。

3.根据权利要求1所述的筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式，其特征在于：在沿着圆周方向展开图上，倒V型筋第一肢倾角（12）或倒V型筋第二肢倾角（13）范围为15～40°，相邻倒V型筋第一肢间距（10）或相邻倒V型筋第二肢间距（11）范围为400mm～600mm。

4.根据权利要求1所述的筒状结构的倒V型网状预应力筋布置方式，其特征在于：倒V型筋第一肢（2）与筒身（7）内侧距离位于1/3B～1/2B范围内，倒V型筋第二肢（3）与筒身（7）内侧距离位于1/2B～3/4B范围内，Δ不小于120mm，Ｂ为筒身壁厚，Δ为倒V型筋第一肢与倒V型筋第二肢径向间距。

5.根据权利要求1所述的筒状结构的倒V型网状预应力筋施工方法，其特征在于：筒身（7）混凝土强度等级和穹顶（9）混凝土强度等级均达到75%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%，2～5天后，第二次超张拉5%。