CN104652824B - 一种核电站cr10模块外部绑扎钢筋用钢筋支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站CR10模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：为四种类型钢筋支架组成的无底碗型钢结构，其中两种类型的钢筋支架均由两个对称的纵向单元桁架通过环向连接角钢连接成一个整体，单元桁架包括纵向弧形顶面板、顶面板上沿弧向分布的多个挡块、顶面板下面的支杆、支杆之间的斜撑、部分支杆下端连接的连接板、另一部分支杆下端连接的H型钢；其余两种类型的钢筋支架除了具有前述钢筋支架的结构以外，还包括一个附属的桁架。本发明钢筋支架结构简单，强度高，不易变形，抗弯、抗扭性能好，抗剪能力强，为CR10模块外部绑扎钢筋提供了有力的支托，提高了CR10与钢筋组合模块的整体稳定性和刚度，使其满足整体吊装要求。

Description

一种核电站CR10模块外部绑扎钢筋用钢筋支架

技术领域

本发明属于建造施工技术领域，尤其涉及一种核电站CR10模块外部绑扎钢筋用钢筋支架。

背景技术

CAP1400型压水堆核电机组是在消化、吸收、全面掌握我国引进的第三代先进核电AP1000非能动技术的基础上，通过再创新开发出具有我国自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电机组。CAP1400堆型的CR10(底封头支座)与钢筋组合模块是由CR10模块和外部基础3～8层钢筋共同组成，用于支撑钢制安全壳。其中CR10模块是由18个单元钢支架及连接件组成的立体环形桁架结构，其外径45.43m，内直径23.47m，高度4.7m，净重为54.77t。外部基础3～8层需绑扎的钢筋重约329.1t，通过钢筋支架连接固定于CR10模块上，其中，第3和第4层钢筋分布在CR10的整个环形桁架上，第6和第7层钢筋分布在CR10环形桁架的180°～336.5°(逆时针方向)位置，第5和第8层钢筋分布在CR10环形桁架的336.5°～180°(逆时针方向)位置，各层钢筋以纵向和环向交替方式绑扎在钢筋支架上。

以往核电站AP1000核反应堆型施工时，CR10与钢筋组合模块是直接在核岛进行组装，其使用的钢筋支架是由若干根钢筋组合而成。目前国内首个核电站CAP1400堆型—国核示范工程的施工建设中，为了缩短施工周期，采用了多个模块同时施工的方法，其中CR10与钢筋组合模块安装是在核电站施工现场另辟场地完成组装，然后采用整体吊装方式将CR10与钢筋组合模块吊装至核岛就位，这对钢筋绑扎的稳定性和钢筋支架的抗变形能力提出了更高的要求，而此前的AP1000堆型中由若干根钢筋组合成的钢筋支架显然满足不了CR10与钢筋组合模块整体吊装的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种结构简单，强度高，不易变形，抗弯、抗扭性能好，抗剪能力强，为CR10模块外部绑扎钢筋提供有力的支托，提高CR10与钢筋组合模块的整体稳定性和刚度，使其满足整体吊装要求的核电站CR10模块外部绑扎钢筋用钢筋支架。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种核电站CR10模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，为四种类型钢筋支架组成的无底碗型钢结构，其中，

第一类钢筋支架包括有两个左右对称、纵向设置的数个单元桁架，单元桁架通过环向设置的角钢连接成一个整体，每个单元桁架均包括一块纵向设置的弧形顶面板，弧形顶面板上沿弧向分布的多个挡块，弧形顶面板下部设置有数根支杆、支杆之间设有斜撑，支杆下部与CR10模块固定连接；

第二类钢筋支架在第一类钢筋支架的基础上，将弧形顶面板下部其中一根支杆替换为在该支杆前后两侧的两根支杆，这两根支杆之间的位置用于安装吊耳；

第一类钢筋支架与第二类钢筋支架交错布设，CR10模块外部绑扎钢筋的第三层、第四层、第六层和第七层绑扎于第一类钢筋支架和第二类钢筋支架的弧形顶面板上；

第三类钢筋支架在第一类钢筋支架的基础上，将钢筋支架下方的部分支杆和斜撑改成“厂”字形桁架，并增设一个附属桁架，附属桁架包括有平直的附属顶面板，附属顶面板下部设有附属支杆，附属支杆之间设有附属斜撑，附属支杆下端与CR10模块固定连接；

第四类钢筋支架在第三类钢筋支架的基础上，将弧形顶面板下部其中一根支杆替换为位置在该支杆前后两侧的两根支杆，这两根支杆之间的位置用于安装吊耳；

第三类钢筋支架与第四类钢筋支架交错布设，CR10模块外部绑扎钢筋的第三层、第四层、第五层和第八层绑扎于第三类钢筋支架与第四类钢筋支架的弧形顶面板上。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的第一类钢筋支架、第二类钢筋支架、第三类钢筋支架以及第四类钢筋支架的部分支杆下端设有连接板，连接板与CR10模块钢结构连接，其余支杆下端设有H型钢，H型钢与CR10模块钢结构纵梁连接。

上述的CR10模块外部绑扎钢筋的第五层和第八层绑扎于附属桁架上。

上述的第一类钢筋支架与第二类钢筋支架布设在CR10环形桁架逆时针方向的180°～336.5°位置，第三类钢筋支架以及第四类钢筋支架布设在CR10环形桁架逆时针方向的336.5°～180°位置。

上述的第一类钢筋支架、第二类钢筋支架、第三类钢筋支架以及第四类钢筋支架各构件的连接方式均采用焊接，连接板与H型钢通过焊接与CR10模块钢结构固定。

上述的弧形顶面板、附属顶面板、斜撑以及附属斜撑均采用角钢制作。

上述的支杆以及附属支杆均采用槽钢制作。

本发明的第一类和第二类钢筋支架的尺寸和位置设计与即将绑扎在其上的第三、四、六和七层钢筋相匹配，对钢筋起到支撑作用。钢筋支架的部分支杆通过其下方的连接板与CR10模块钢结构相连，另一部分支杆下方位置与CR10模块钢结构横梁相冲突，则将支杆设计的较短，并采用在此处安装H型钢，H型钢既与钢筋支架的支杆相连，又与CR10模块钢结构纵梁相连。此外，第二类钢筋支架将第一类钢筋支架单元桁架中的一根支杆替换成在该支杆的前后位置分别安装一根支杆，是为了方便日后在该支杆位置安装吊装用的吊耳；第三类钢筋支架在第一类钢筋支架基础上有较大改动，增加了一个附属桁架，并将第一类钢筋支架下方的部分支杆和斜撑改成“厂”字形桁架，这两处改动是为了与即将绑扎的第五、八层钢筋相匹配；上述第三类和第四类钢筋支架的设计思路与第一类和第二类相同，其尺寸和位置设计与即将绑扎在其上的第三、四、五和八层钢筋相匹配，对钢筋起到支撑作用；上述四类钢筋支架中，纵向弧形顶面板以及顶面板下面的斜撑均采用角钢制作，支杆均采用槽钢制作，钢筋支架的整体材质均采用Q235B。

与现有技术相比，本发明钢筋支架的有益效果至少在于：

1)本发明钢筋支架结构简单，容易制作，强度高，抗弯、抗扭性能好，抗剪能力强；

2)本发明钢筋支架提高了CAP1400核反应堆型CR10与钢筋组合模块的整体稳定性和刚度，使其在进行整体吊装时应力和变形小，在允许范围之内。

附图说明

图1为钢筋支架总体布置示意图；

图2为CR10模块外部绑扎的各层钢筋示意图剖面图；

图3为图2中A部结构放大图；

图4为第一类钢筋支架示意图；

图5为图4中B部结构放大图；

图6为图4中C部结构放大图；

图7为第二类钢筋支架示意图；

图8为图7中D部结构放大图；

图9为第三类钢筋支架示意图；

图10为第四类钢筋支架示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图10所示为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为：第一类钢筋支架1、第二类钢筋支架2、第三类钢筋支架3、附属桁架3a、附属顶面板3b、附属支杆3c、附属斜撑3d、第四类钢筋支架4、单元桁架5、弧形顶面板6、挡块7、支杆8、斜撑9、“厂”字形桁架10、连接板11、H型钢12、角钢13、第三层钢筋E3、第四层钢筋E4、第五层钢筋E5、第六层钢筋E6、第七层钢筋E7、第八层钢筋E8。

核电站CAP1400堆型的CR10与钢筋组合模块是由CR10模块和外部基础3～8层钢筋共同组成。其中CR10模块是由18个单元钢支架及连接件组成的立体环形桁架结构，其外径45.43m，内直径23.47m，高度4.7m，净重为174.77t。外部基础3～8层需绑扎的钢筋重约329.1t，通过钢筋支架连接固定于CR10模块上，其中，其中，第3和第4层钢筋分布在CR10的整个环形桁架上，第6和第7层钢筋分布在CR10环形桁架的180°～336.5°逆时针方向位置，第5和第8层钢筋分布在CR10环形桁架的336.5°～180°逆时针方向位置，各层钢筋以纵向和环向交替方式绑扎在钢筋支架上。各层钢筋的分布剖面图见附图2所示，其中CVBH为钢制安全壳底封头，CVBH与钢筋之间存在一定间隙。

本发明的第一类和第二类钢筋支架能用于绑扎第3、4、6、7层钢筋，第三类和第四类钢筋支架既能用于绑扎第3和4层钢筋，又能用于绑扎第5和8层钢筋，按照各层钢筋在CR10环形桁架上的分布位置，本发明的四类钢筋支架的整体分布如图1所示，第一类和第二类钢筋支架交替安装在CR10环形桁架的180°～336.5°逆时针方向位置，第三类和第四类钢筋支架交替安装在CR10环形桁架的336.5°～180°逆时针方向位置。

本发明第一类钢筋支架1是由两个对称的纵向单元桁架5通过环向连接角钢13连接成一个整体，如图4和图6所示，单元桁架5包括一块纵向弧形顶面板6、顶面板上沿弧向分布的多个挡块7、顶面板下面的6根支杆8、支杆8之间的斜撑9、以及部分支杆下端的连接板11，两个单元桁架5中未带连接板11的支杆8与H型钢12相连；

本发明第二类钢筋支架2在第一类钢筋支架1基础上稍有改动，如图7和图8所示，其单元桁架5包含7根支杆8，这是因为该桁架是将第一类钢筋支架1单元桁架5其中的一根支杆8替换成在该支杆8的前后位置分别安装一根支杆8；此外，第二类支架还将第一类钢筋支架1中某一处连有连接板11的支杆8改成支杆8与H型钢12相连；

第一类和第二类钢筋支架的尺寸和位置设计与即将绑扎在其上的第3、4、6和7层钢筋相匹配，对钢筋起到支撑作用。其中，顶面板上的挡块7对钢筋起到纵向支撑作用，防止钢筋下沉。钢筋支架的部分支杆8通过其下方的连接板11与CR10模块钢结构相连，另一部分支杆8下方位置与CR10模块钢结构横梁相冲突，则将支杆8设计的较短，并采用在此处安装H型钢12，H型钢12既与钢筋支架的支杆8相连，又与CR10模块钢结构纵梁相连。此外，第二类钢筋支架2将第一类钢筋支架1单元桁架5中的一根支杆8替换成在该支杆的前后位置分别安装一根支杆8，是为了方便日后在该支杆位置安装吊装用的吊耳；

本发明第三类钢筋支架3在第一类钢筋支架1基础上有较大改动，如图9所示，增加了一个附属桁架3a，附属桁架3a是由一块附属顶面板3b和附属顶面板3b下的两根附属支杆3c以及附属支杆3c间连接的附属斜撑3d组成，并且该桁架通过附属支杆3c与CR10钢结构焊接在一起，第三类钢筋支架3还将第下方的附属支杆3c和附属斜撑3d改进成“厂”字形桁架10，这两处改动都是为了与即将绑扎的第5、8层钢筋相匹配；

第四类在第三类钢筋支架3基础上稍有改动，如图10所示，其单元桁架5包含7根支杆，第四类钢筋支架4将第三类钢筋支架3其中的一根支杆替换成在该支杆的前后位置分别安装一根支杆；

上述第三类和第四类钢筋支架4的尺寸和位置设计与即将绑扎在其上的第3、4、5和8层钢筋相匹配，对钢筋起到支撑作用；

上述四类钢筋支架各构件的连接方式均采用焊接，钢筋支架与CR10钢结构之间通过连接板11焊接在一起；

上述四类钢筋支架中，纵向弧形顶面板6均采用规格为L125*80*10的角钢13制作，顶面板下面的斜撑9均采用L63*6角钢13制作，顶面板上的挡板均采用20mm厚钢板制作，支杆均采用槽钢[10制作，支杆下面的连接板11为10mm厚钢板，H型钢12的规格为HW200*200*8*12，所述钢筋支架的整体材质均采用Q235B。

CR10与外部钢筋组合模块整体吊装时，其变形和应力不能太大，否则会损坏模块中的钢构件，本实施例采用有限元法用同济大学3D3S软件对本发明钢筋支架进行了详细的理论计算，以确定吊装时的变形和应力状态。首先对钢筋支架结构模型化和有限元划分，钢筋支架受到结构自重、钢筋重量及吊耳反力等作用，计算时将钢筋重量平均分配到各节点上，然后分析各节点载荷，钢筋支架上的计算载荷按每个单元的承载面积分配到各节点上，并对这些节点进行约束，以排除刚体位移。整体有限元分析结果表明，本发明钢筋支架吊装变形不大，其数值在0～0.4mm之间，在允许变形范围之内，钢筋支架各单元所受应力与设计强度比值在0～0.3之间，各单元绕其中心轴的整体稳定应力与设计强度比值在0～0.3之间，各单元沿其中心轴的抗剪应力比为0～0.04之间，均符合要求。以上计算结构充分表明，本发明钢筋支架不易变形，抗弯、抗扭性能好，抗剪能力强，可以为CR10模块外部绑扎钢筋提供有力的支托，能提高CR10与钢筋组合模块的整体稳定性和刚度，使其满足整体吊装要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种核电站底封头支座模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：为四种类型钢筋支架组成的无底碗型钢结构，其中，

第一类钢筋支架(1)包括有两个左右对称、纵向设置的数个单元桁架(5)，所述的单元桁架(5)通过环向设置的角钢(13)连接成一个整体，每个所述的单元桁架(5)均包括一块纵向设置的弧形顶面板(6)，所述的弧形顶面板(6)上沿弧向分布的多个挡块(7)，弧形顶面板(6)下部设置有数根支杆(8)、所述的支杆(8)之间设有斜撑(9)，所述的支杆(8)下部与底封头支座模块固定连接；

第二类钢筋支架(2)在第一类钢筋支架(1)的基础上，将弧形顶面板(6)下部其中一根支杆(8)替换为在该支杆(8)前后两侧的两根支杆(8)，这两根支杆(8)之间的位置用于安装吊耳；

所述的第一类钢筋支架(1)与第二类钢筋支架(2)交错布设，底封头支座模块外部绑扎钢筋的第三层、第四层、第六层和第七层绑扎于第一类钢筋支架(1)和第二类钢筋支架(2)的弧形顶面板(6)上；

第三类钢筋支架(3)在第一类钢筋支架(1)的基础上，将钢筋支架下方的部分支杆和斜撑改成“厂”字形桁架，并增设一个附属桁架(3a) ，所述的附属桁架(3a)包括有平直的附属顶面板(3b)，所述的附属顶面板(3b)下部设有附属支杆(3c)，所述的附属支杆(3c)之间设有附属斜撑(3d)，所述的附属支杆(3c)下端与底封头支座模块固定连接；

第四类钢筋支架(4)在第三类钢筋支架(3)的基础上，将弧形顶面板(6)下部其中一根支杆(8)替换为位置在该支杆(8)前后两侧的两根支杆(8)，这两根支杆(8)之间的位置用于安装吊耳；

所述的第三类钢筋支架(3)与第四类钢筋支架(4)交错布设，底封头支座模块外部绑扎钢筋的第三层、第四层、第五层和第八层绑扎于第三类钢筋支架(3)与第四类钢筋支架(4)的弧形顶面板(6)上；所述的第一类钢筋支架(1)与第二类钢筋支架(2)布设在底封头支座环形桁架逆时针方向的180°～336.5°位置，所述的第三类钢筋支架(3)以及第四类钢筋支架(4)布设在底封头支座环形桁架逆时针方向的336.5°～180°位置。

2.根据权利要求1所述的一种核电站底封头支座模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：第一类钢筋支架(1)、第二类钢筋支架(2)、第三类钢筋支架(3)以及第四类钢筋支架(4)的部分支杆(8)下端设有连接板(11)，所述的连接板(11)与底封头支座模块钢结构连接，其余支杆(8)下端设有H型钢(12)，所述的H型钢(12)与底封头支座模块钢结构纵梁连接。

3.根据权利要求2所述的一种核电站底封头支座模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：底封头支座模块外部绑扎钢筋的第五层和第八层绑扎于附属桁架(3a)上。

4.根据权利要求3所述的一种核电站底封头支座模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：所述的第一类钢筋支架(1)、第二类钢筋支架(2)、第三类钢筋支架(3)以及第四类钢筋支架(4)各构件的连接方式均采用焊接，所述的连接板(11)与H型钢(12)通过焊接与底封头支座模块钢结构固定。

5.根据权利要求4所述的一种核电站底封头支座模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：所述的弧形顶面板(6)、附属顶面板(3b)、斜撑(9)以及附属斜撑(3d)均采用角钢制作。

6.根据权利要求5所述的一种核电站底封头支座模块外部绑扎钢筋用钢筋支架，其特征是：所述的支杆(8)以及附属支杆(3c)均采用槽钢制作。