CN106223524B - 反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板 - Google Patents
反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，属于核电工程建造技术领域，两种盖板分别呈扁圆柱状和扁长方体状，分别作为反应堆舱室、蒸发器舱室顶部的盖板，均由多块盖板子块依次拼接而成，拼接处均采用台阶型企口；所述各盖板子块的内部结构相同，均包括钢骨架、后浇筑于钢骨架内部空间的混凝土、位于钢骨架外边缘且贯穿钢骨架的预应力紧固锚栓以及位于混凝土顶部的后封堵钢板；通过所述预应力紧固锚栓将两种盖板与对应的舱室侧壁顶部进行固定或拆卸；本发明盖板既保证了结构的安全性，又满足了工艺专业提出的多项要求，同时因采用常规材料而使其具有很好的工程经济性。
Description
技术领域
本发明属于核电工程建造技术领域，特别涉及反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板和蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板的结构设计。
背景技术
高温气冷堆核电站(简称HTR-PM)是具有第四代核能系统安全特征的先进核电堆型核电站，是国家重大专项之一。高温气冷堆核电站示范工程对促进我国进入第四代核电技术前沿、推动核电制造企业加大科研攻关力度、吸引凝聚核电人才具有重要意义。高温气冷堆核电站示范工程由两座反应堆和相应的两个蒸发器组成，所述反应堆和蒸发器分别放置在反应堆舱室和蒸发器舱室内。反应堆舱室和蒸发器舱室布置在同一个反应堆厂房内。
所述高温气冷堆核电站示范工程的反应堆舱室为钢筋混凝土圆形筒体结构，筒体内径8.76m，筒壁厚度2.4m，筒体净高31.3m；该示范工程的蒸发器舱室为钢筋混凝土矩形筒体结构，筒体平面净尺寸7.0x7.1m，筒壁厚度1.5m，筒体净高31.3m。
反应堆、蒸发器舱室顶部盖板作为核安全相关的抗震I类构件，关系到反应堆一回路主设备的安全和检修需求。其主要功能要求为:(1)作为舱室边界，要满足工艺专业提出的配重及屏蔽厚度要求；(2)作为重要结构构件，需要具有较高的承载能力及良好的抗震性能；-在盖板边缘预应力紧固螺栓处要具有局部高强承压能力；(3)作为压力容器和蒸发器的检修通道，具有高加工精度，可反复拆卸、紧固等机械性能；(4)同时具有耐高温(工作温度不大于70℃)和承受压力(正常运行时保持相对于反应堆厂房为50Pa的负压，事故工况下承受相对于舱室外压力为35kPa表压)等性能。
发明内容
本发明的目的是为达到上述要求，提出一种反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，本发明盖板既保证了结构的安全性，又满足了工艺专业提出的多项要求，同时因采用常规材料而使其具有很好的工程经济性。
反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，两种盖板均由多块盖板子块依次拼接而成，各盖板子块的拼接处均采用便于拆卸的台阶型企口，各个盖板子块的拼接线均平行；所述各盖板子块的内部结构相同，均包括钢骨架、后浇筑于钢骨架内部空间的混凝土、位于钢骨架外边缘且贯穿钢骨架的预应力紧固锚栓以及固定于钢骨架顶部的后封堵钢板；通过所述预应力紧固锚栓将盖板与舱室侧壁顶部进行固定或拆卸。
所述反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板作为反应堆舱室顶部的盖板，其整体呈扁圆柱状，该盖板的尺寸与反应堆舱室顶部相适应，由对称布置在外侧的两个相同形状的第一盖板子块、第四盖板子块以及对称布置在第一、第四盖板子块内侧的两个相同形状的第二盖板子块、第三盖板子块依次拼接而成；其中，第一、第四盖板子块仅一侧为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘；第二、第三盖板子块两侧均为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘。
所述蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板作为蒸发器舱室顶部的盖板，其整体呈扁长方体状，该盖板的尺寸与蒸发器舱室顶部相适应，由对称布置在外侧的两个相同形状的第一盖板子块、第四盖板子块以及对称布置在第一、第四盖板子块内侧的两个相同形状的第二盖板子块、第三盖板子块依次拼接而成；其中，第一、第四盖板子块仅一侧为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘；第二、第三盖板子块两侧均为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘。
本发明的特点及有益效果：
(1)利用夹芯钢板混凝土，结合钢材和混凝土的不同特性，很好的保证了工艺专业提出的重量、屏蔽厚度、高加工精度及耐高温的要求；同时，夹芯钢板混凝土结构承载力高，延性好，保证了舱室盖板作为核安全相关的抗震I类构件所需要的承载能力及抗震性能。
(2)盖板采用分块、装配形式，各盖板子块拼接处采用的企口形式，很好的保证了本发明盖板结构的拆卸、装配性能及拼接处的屏蔽、密封要求。
(3)盖板边缘采用锚栓连接方式，保证在役检查时盖板的可拆卸需求；同时，采用的预应力紧固锚栓能保证盖板在地震及事故工况下与舱室侧壁牢固连接。
(4)在盖板边缘的预应力紧固锚栓位置采用局部承压结构，为盖板提供了较高的局部抗压承载力。
(5)采用常规的钢板、混凝土材料，不使用钢筋，从而使其具有很好的易加工性和工程经济性。
(6)盖板均分成多个盖板子块，给工厂运输和现场安装提供了较大方便；其次，钢结构骨架底板设计成一整块钢板兼做施工阶段模板，避免了盖板施工时设置脚手架的工作量，并为盖板下方安装留下了清洁的工作面，解决土建与安装交叉的矛盾。
附图说明
图1(a)为本发明反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板的平面总体结构示意图。
图1(b)为图1(a)的A-A剖面图。
图2为本发明反应堆舱室盖板子块A的钢骨架空间三维图。
图3为本发明盖板边缘采用的预应力紧固锚栓的结构示意图。
图4为本发明盖板局部承压结构的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，两种盖板均由多块盖板子块依次拼接而成，各盖板子块的拼接处均采用便于拆卸的台阶型企口，各个盖板子块的拼接线均平行；所述各盖板子块的内部结构相同，均包括钢骨架、后浇筑于钢骨架内部空间的混凝土、位于钢骨架外边缘且贯穿钢骨架的预应力紧固锚栓以及固定于钢骨架顶部的后封堵钢板；通过所述预应力紧固锚栓将盖板与舱室侧壁顶部进行固定或拆卸。
所述反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板作为反应堆舱室顶部的盖板，其整体呈扁圆柱状，该盖板的尺寸与反应堆舱室顶部相适应，由对称布置在外侧的两个相同形状的第一盖板子块、第四盖板子块以及对称布置在第一、第四盖板子块内侧的两个相同形状的第二盖板子块、第三盖板子块依次拼接而成；其中，第一、第四盖板子块仅一侧为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘；第二、第三盖板子块两侧均为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘。
所述蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板作为蒸发器舱室顶部的盖板，其整体呈扁长方体状，该盖板的尺寸与蒸发器舱室顶部相适应，由对称布置在外侧的两个相同形状的第一盖板子块、第四盖板子块以及对称布置在第一、第四盖板子块内侧的两个相同形状的第二盖板子块、第三盖板子块依次拼接而成；其中，第一、第四盖板子块仅一侧为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘；第二、第三盖板子块两侧均为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘。
本发明所述两种舱室盖板的内部组成相同，仅平面形状不一样，现以反应堆舱室可拆卸夹芯钢板混凝土盖板为例结合附图及实施例详细说明如下：
本发明提出的反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板的整体平面结构如图1所示，该盖板为由对称布置在外侧的两个相同形状的盖板子块A、D和对称布置在盖板子块A、D内侧的两个相同形状的盖板子块B、C依次拼接成一整块呈扁圆柱体状的盖板，各盖板子块的拼接处均采用便于拆卸的台阶型企口，内侧的两个相同形状的盖板子块B、C拼接线构成反应堆舱室圆盖板直径(即对称轴)所在的直线，其余各个盖板子块拼接线均与盖板子块B、C拼接线平行；其中，布置在外侧的两个相同形状是盖板子块A、D仅一侧为台阶型企口，其余侧为反应堆舱室圆盖板的外边缘；布置在内侧的两个相同形状的盖板子块B、C两侧均为台阶型企口，其余侧为反应堆舱室圆盖板的外边缘。
所述各个盖板子块的内部结构组成相同，仅平面形状有所区别，现以盖板子块A为例进行说明：
所述盖板子块A的钢骨架三维结构如图2所示，为由既作为受力构件又充当浇筑混凝土模板作用的底板11、靠近盖板外边缘的槽形钢梁12、位于拼接处的槽形钢梁13围合而成的上端开敞下端封闭的箱体；该箱体内部设有纵横交错布置的T型钢梁，其中，T型钢梁14与各盖板子块拼接线平行、T型钢梁15垂直于T型钢梁14；在该箱体内部靠近底板11处还设有与T型钢梁14平行的T型肋16；在所述各T型、槽型钢梁腹板的中部均设有若干可提高后浇筑混凝土的流动性的圆孔；在所述槽型钢梁12外侧设有多个与其垂直的局部承压结构17；在所述局部承压结构17的外侧设有与其垂直起封闭作用的封边板18；在位于拼接处槽型钢梁13的外侧设有与其平行的企口端板19，在槽型钢梁13与企口端板19之间设有与两者均垂直的企口肋板110。所述槽型钢梁12、槽型钢梁13及T型钢梁14为盖板子块1的主要受力构件；T型钢梁15用于给所述各主要受力构件提供平面外支撑；T型肋16用于加强底板11的平面外刚度，并使底板11与位于盖板子块1内部的混凝土紧密连接。后封堵钢板与后浇筑混凝土两侧各个钢梁的上翼缘板顶部焊接连接。
所述位于钢骨架边缘且贯穿钢骨架的预应力紧固锚栓结构如图3所示，由高强螺栓21，位于高强螺栓21一端依次设置的调整垫片22、垫圈24和双螺母23，以及螺栓紧固预埋件25构成；其中，所述调整垫片22、垫圈24、双螺母23的尺寸依次减小，调整垫片22、垫圈24、双螺母23的中部均设有用于穿过高强螺栓21的圆孔；所述螺栓紧固套筒式预埋件25预埋于舱室侧壁顶部，且内部设有螺纹，用于将高强螺栓21固定于反应堆舱室侧壁顶部，同时螺栓紧固套筒式预埋件25内部的螺纹使得高强螺栓21可反复拆卸。
所述局部承压结构17如图4所示，为一个由局部承压加劲板17-1和位于其一侧的角钢17-2构成的上下端开敞结构；其中，局部承压加劲板17-1一端突出于所述槽形钢梁12，另一端与封边板18相交；角钢17-2的一端垂直于局部承压加劲板17-1，另一端垂直于所述槽形钢梁12；局部承压结构17与槽形钢梁12共同组合成一个上下端开敞且中部带有空腔的围合结构，为设置在本发明盖板结构边缘的预应力紧固锚栓预留空间，同时满足本发明盖板固定预应力紧固锚栓处的局部承压要求。
采用本发明盖板作为反应堆、蒸发器舱室盖板的具体施工过程为：
1)钢结构加工和焊接阶段：
舱室盖板的精度和焊接要求较高，盖板钢结构的加工和焊接工作在工厂中进行，完成后再将其运到现场安装，这样更有利于保证盖板的加工精度要求；此外，除所述后封堵钢板外，其余构成钢骨架的钢板的连接焊缝均为坡口全焊透一级焊缝，在工厂里进行焊接更能保证焊缝质量。
2)盖板现场安装阶段：
先把钢骨架吊装就位，然后再浇筑混凝土，待混凝土浇筑完成并达到设计强度后再焊接后封堵钢板，最后拧紧高强螺栓。
具体实施例：反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板是一个直径为9720mm的圆形盖板，盖板厚度为1200mm，分为A、B、C、D四个子块，每个子块的钢骨架自重在16t～18t之间，各盖板子块的拼接处采用台阶型企口。连接盖板与舱室侧壁顶部的预应力紧固锚栓的规格为M36(8.8级)。
除所述反应堆、蒸发器舱室外，本发明所述盖板还可作为其他需要满足承压、屏蔽、密封、高加工精度、可拆卸要求的构筑物顶部盖板。
Claims (5)
1.一种反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，两种盖板均由多块盖板子块依次拼接而成，各盖板子块的拼接处均采用便于拆卸的台阶型企口，各个盖板子块的拼接线均平行；所述各盖板子块的内部结构相同，均包括钢骨架、后浇筑于钢骨架内部空间的混凝土、位于钢骨架外边缘且贯穿钢骨架的预应力紧固锚栓以及固定于钢骨架顶部的后封堵钢板；通过所述预应力紧固锚栓将盖板与舱室侧壁顶部进行固定或拆卸；
所述钢骨架为上端开敞、下端封闭的箱体，由既作为受力构件又充当浇筑混凝土模板作用的底板、靠近盖板外边缘的第一槽形钢梁(12)、位于拼接处的第二槽型钢梁(13)围合而成，在该箱体内部设有纵横交错布置的T型钢梁；其中，第一T型钢梁(14)与各盖板子块的拼接线平行，第二T型钢梁(15)垂直于第一T型钢梁设置，在该箱体内部靠近底板处还设有与第一T型钢梁平行的T型肋(16)；在各个第一、第二T型钢梁以及第一、第二槽型钢梁腹板的中部均设有若干用于提高后浇筑混凝土流动性的圆孔；在第一槽型钢梁(12)的外侧设有多个与其垂直的局部承压结构，在各局部承压结构外侧设有与其垂直的封边板；在第二槽型钢梁(13)的外侧设有与其平行的企口端板，在第二槽型钢梁(13)与企口端板之前设有与两者均垂直的企口肋板；所述后封堵钢板固定于后浇筑混凝土两侧各个钢梁的上翼缘板顶部。
2.如权利要求1所述的反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，所述局部承压结构为一上、下端开敞的结构，由局部承压加劲板和位于局部承压加劲板一侧的角钢构成；其中，局部承压加劲板一端突出于第一槽形钢梁(12)，另一端与封边板相交；角钢的一端垂直于局部承压加劲板，另一端垂直于第一槽形钢梁(12)；局部承压结构与第一槽形钢梁(12)共同组合成一个上下端开敞且中部带有空腔的围合结构，预应力紧固锚栓从该空腔内穿过。
3.如权利要求1所述的反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，所述预应力紧固锚栓包括高强螺栓，位于高强螺栓一端依次设置的调整垫片、垫圈和双螺母，以及螺栓紧固预埋件；其中，所述调整垫片、垫圈、双螺母的尺寸依次减小，调整垫片、垫圈、双螺母的中部均设有用于穿过高强螺栓的圆孔；所述螺栓紧固套筒式预埋件预埋于舱室侧壁顶部，且内部设有螺纹。
4.如权利要求1所述的反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，所述反应堆舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板作为反应堆舱室顶部的盖板，其整体呈扁圆柱状，该盖板的尺寸与反应堆舱室顶部相适应，由对称布置在外侧的两个相同形状的第一盖板子块、第四盖板子块以及对称布置在第一、第四盖板子块内侧的两个相同形状的第二盖板子块、第三盖板子块依次拼接而成；其中，第一、第四盖板子块仅一侧为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘；第二、第三盖板子块两侧均为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘。
5.如权利要求1所述的反应堆、蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板，其特征在于，所述蒸发器舱室可拆卸式夹芯钢板混凝土盖板作为蒸发器舱室顶部的盖板，其整体呈扁长方体状，该盖板的尺寸与蒸发器舱室顶部相适应，由对称布置在外侧的两个相同形状的第一盖板子块、第四盖板子块以及对称布置在第一、第四盖板子块内侧的两个相同形状的第二盖板子块、第三盖板子块依次拼接而成；其中，第一、第四盖板子块仅一侧为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘；第二、第三盖板子块两侧均为台阶型企口，其余侧为所述盖板的外边缘。
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