CN110409900A - 混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构 - Google Patents

Abstract

一种混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，包括仓底，在仓底上设仓壁，在仓壁上设仓顶，仓壁包括由预制弧形壁板形成仓壁基体，在预制弧形壁板上设竖向预应力系统，在仓壁基体上设环向预应力系统，相邻预制弧形壁板由长螺栓连接，在位于仓壁四等分处的四个预制弧形壁板上设有锚固平台，环向预应力系统包括由4段预应力筋组成的环向预应力筋，4段预应力筋分别设在相应的预制弧形壁板内并包围仓壁基体，每段预应力筋的两端分别穿过相应的相邻锚固平台并由设在相应的相邻锚固平台上的锚具对所述预应力筋实施张拉，仓壁通过普通钢筋与仓底连接，仓壁通过竖向预应力系统及后期浇筑的混凝土与仓顶连接，有受力合理、抗震的优点。

Description

混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土储仓结构及其设计施工领域，特别涉及一种混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构。

背景技术

目前，储仓结构领域大直径、大容量的储仓结构主要为混凝土圆形储仓结构。该种储仓结构的筒壳仓壁一般采用滑模施工工艺；仓顶结构一般采用满堂脚手架或其他支撑形式，搭设仓顶锥壳模板，现场浇筑混凝土形成整体式仓顶结构的施工工艺。采用前述建造工艺主要存在的问题有：仓壁结构由于超大堆载的物料侧压力作用，在仓壁内部产生较大的环向拉应力，再者，由于季节和物料进仓温度与环境温度存在较大温差等原因，会在仓壁形成较大的温度应力，同时，对于一些对储料对防水和气密要求较高，对裂缝宽度由严格要求，因此，为了抵抗上述作用在仓壁产生的效应，仓壁需设计较大的截面尺寸，按受力要求和构造要求配置大量的环向与竖向钢筋，对混凝土和钢材的需求量很大；仓壁滑模施工工艺需要大量的专业人工和专用机械设备，仓顶结构需要大量的模板脚手架。仓顶结构除了承受自重和使用荷载产生的竖向荷载以外，还承受和传递地震作用，受力较为复杂，为了抵抗各种作用产生的效应，需要设计较大的截面、配置较多的钢筋；仓顶结构施工时需搭设大量脚手架、支撑和模板，周转效率低，造成工期长、成本高和材料浪费等现象较为严重；仓顶结构锥壳倾斜角度一般为20°~30°，使得混凝土浇筑时易于塌落，振捣不充分，导致混凝土密实度和结构防水性能较差，致使仓顶结构漏水现象较为普遍；同时，大体积混凝土浇筑时，水泥水化热较大，易使结构产生温度变形，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，易产生裂缝，对仓顶结构的气密性和水密性产生不良影响。由于采用传统技术建造混凝土储仓结构对材料需求量巨大，在一定程度上造成了资源、能源的浪费和环境污染等现象普遍存在。由于存在大量的现场作业和湿作业，对劳动力需求量巨大，同时劳动环境较差、劳动强度大，而新生代劳动力在基本建设领域供给不足，造成工程建造成本激增。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种受力性能好、抗震能力强、结构建造质量好、节能节材和环保效果好、建造速度快的混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，包括：仓底，在仓底上设有仓壁，在仓壁上设有仓顶，仓壁包括由相互拼接的企口型预制弧形壁板围合形成仓壁基体，在预制弧形壁板上设有竖向预应力系统，在仓壁基体上设有环向预应力系统，相邻预制弧形壁板由长螺栓连接并用于预制弧形壁板的预固定，在位于仓壁四等分处的四个预制弧形壁板上设有锚固平台，所述环向预应力系统包括由4段预应力筋组成的环向预应力筋，4段预应力筋分别设在各个相邻的锚固平台之间的预制弧形壁板内并包围仓壁基体，每段预应力筋的两端分别穿过相应的相邻锚固平台并由设在相应的相邻锚固平台上的锚具对所述预应力筋实施张拉，所述仓壁通过普通钢筋与仓底连接，仓壁通过竖向预应力系统及后期浇筑的混凝土与仓顶连接。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1）本发明中混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构中钢筋混凝土仓壁厚度及重量较小，采用工厂预制然后分片安装的方法，将建造过程中大面积的空中模板工程、混凝土的浇筑与养护及预应力筋的张拉，全部转化为地面上的混凝土板浇筑及预应力筋的张拉，大大提高了构件的浇筑质量，可有效解决仓顶结构存在的由于存在倾斜角度混凝土难以振捣密实、结构防水性能差等问题；同时节省了大量的模板、脚手架等措施费，节约施工成本；大幅度降低施工难度，提高建造施工速度，改善劳动强度和环境。

2）本发明混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构在钢筋混凝土仓壁内使用多道环向预应力筋，可有效减少预应力损失；由环向预应力筋产生的环向内压力，主动平衡内部散体物料的侧压力，大幅度减小此压力产生的仓壁弯矩和环向拉力以减小仓壁厚度，从而大幅度降低整个储仓结构的材料用量及建造成本，节约了能源与资源，减少了环境污染。

3）本发明混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构的自防水（气密）性良好。由于粮食具有吸湿性和气味感染性，因此储仓结构的防水（气密）性至关重要。由预制仓壁内的环向预应力筋产生的环向内压力挤压止水橡胶条至缝隙闭合，在提高结构受力性能的同时，较好的实现了仓壁的自防水（气密）性的要求，保证仓储结构冷却通风和环流熏蒸等工作的安全进行，提高了仓储结构的工作性能。

附图说明

图1是本发明的立面示意图；

图2是本发明的剖面示意图；

图3是图1的A-A剖面结构示意图；

图4是仓壁结构水平方向受力示意图；

图5是竖向预应力系统构造详图；

图6是结构施工流程图；

图7是图5的B-B剖面结构示意图；

图8是图5的C-C剖面结构示意图；

图9是单块仓顶板平面示意图；

图10是图9的D-D剖面结构示意图；

图11是图1的E-E剖面结构示意图；

图12是图11的F-F剖面结构示意图。

具体实施方式

一种混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，包括：仓底1，在仓底1上设有仓壁2，在仓壁2上设有仓顶3，仓壁2包括由相互拼接的企口型预制弧形壁板23围合形成仓壁基体，在预制弧形壁板23上设有竖向预应力系统4，在仓壁基体上设有环向预应力系统5，相邻预制弧形壁板23由长螺栓24连接并用于预制弧形壁板23的预固定，在位于仓壁四等分处的四个预制弧形壁板上设有锚固平台54，所述环向预应力系统5包括由4段预应力筋组成的环向预应力筋51，4段预应力筋分别设在各个相邻的锚固平台54之间的预制弧形壁板23内并包围仓壁基体，每段预应力筋的两端分别穿过相应的相邻锚固平台54并由设在相应的相邻锚固平台54上的锚具52对所述预应力筋实施张拉，所述仓壁2通过普通钢筋44与仓底1连接，仓壁2通过竖向预应力系统4及后期浇筑的混凝土37与仓顶3连接。

进一步的，在预制弧形壁板23的企口上设有止水橡胶条25，所述的止水橡胶条25一半嵌固于预制弧形壁板23内，张拉环向预应力系统5并使相邻预制弧形壁板23企口上的止水橡胶条25受到挤压，用于满足仓壁防水性和气密性要求。

进一步的，所述仓底1包括仓底环梁11和柱子12，仓底环梁11设在柱子12上，在仓底环梁11上设有仓底板13，在仓底板13上设有出粮口14，在所述仓底环梁11上设有环形凹槽冰用于接纳插入的预制弧形壁板23。所述仓顶3包括由相互拼接的锥形仓顶板31围合形成的锥形仓、上环梁32及下环梁33，相邻锥形仓顶板31由后浇混凝土接缝36连接；在下环梁33上设有企口，所述锥形仓顶板31楔入所述企口并由设在下环梁33上的焊接钢板336支撑；上环梁32包括U形底梁321，并由U形底梁321的部分预埋钢筋322及锥形仓顶板31的闭合预埋钢筋311经混凝土浇注后形成U形底梁321与锥形仓顶板31的连接；在锥形仓顶板31上设有顶盖板35，在顶盖板35上设有进粮口。在下环梁33上设有檐沟34。

进一步的，竖向预应力系统4包括设在预制弧形壁板23内的竖向预应力筋41和竖向钢筋，竖向预应力筋41的两端分别穿过仓底环梁11和下环梁33并分别由设在仓底环梁11和下环梁33上的锚具对竖向预应力筋41实施张拉，在所述竖向预应力筋41上套设有螺旋筋43；预埋在预制弧形壁板23中的所述竖向钢筋插入下环梁33的预留孔洞并经后浇微膨胀混凝土37后实现竖向预应力系统4与下环梁33的连接。

下面参照附图，对本发明的实施方案作一详细描述：

本发明一种混合式连接预应力混凝土仓储结构，由下部结构仓底1，仓壁2和仓顶结构3组成，其特征在于所述的下部结构仓底1与仓壁2之间通过竖向预应力筋41和普通钢筋44连接；所述的仓壁2和仓顶3通过竖向预应力筋41和后期浇筑的混凝土37连接。

所述的下部结构仓底1由现场浇筑的混凝土结构组成，包括仓底环梁11、柱子12、仓底板13及出粮口14，在仓底环梁11上设有环形凹槽。

所述的仓壁2由分两种，一种是普通仓壁21和，一种是带锚固平台仓壁22组成；由若干竖向分布的预制弧形壁板23通过长螺栓24和环向预应力系统5连接而成；环向预应力系统5提高结构的抗侧刚度，通过长螺栓24连接可以防止环向预应力系统5的张拉过程中预制弧形壁板23发生移动或错位；预制弧形壁板23采用企口板的形式，其接缝处内外侧分别设置止水橡胶条25；螺栓头处预留孔洞并后浇速凝微膨胀混凝土26，仓壁2内部二次衬砌，以满足结构的防水性和气密性要求。

所述的仓壁2通过竖向预应力系统4和环向预应力系统5进行竖向和环向的加强，预制弧形壁板21内部设环向闭合钢筋27竖向钢筋，下部预留注浆孔28。

所述的止水橡胶条25一半嵌固于预制弧形壁板23内，张拉环向预应力系统5挤压止水橡胶条25至预制弧形壁板23板缝闭合以满足结构承受压力、仓壁防水性和气密性要求。

所述的竖向预应力系统4由竖向预应力筋41、锚具42、螺旋筋43及普通竖向钢筋44组成。

所述的环向预应力系统5为体外预应力，参照图3，由环向预应力筋51、锚具52、螺旋筋53和锚固平台54组成；参照图7，预制弧形壁板21外侧预制环向梯形截面凹槽55，环向预应力筋51设于凹槽55内部并灌注微膨胀高性能水泥砂浆56填缝，凹槽外侧粘贴玻璃纤维网片57，并刷砂浆面层，防止仓壁凹槽开裂；参照图3，环向预应力筋51端部锚固于锚固平台54中。

参照图3，所述的锚固平台54贴在仓壁2的外表面上，与仓壁2一同预制，环向分四段锚固，仓壁2一周共设四个锚固平台54。

所述的竖向预应力筋41为无粘结预应力筋，参照图5，其锚具42分别设于仓顶下环梁33和仓底环梁11中，每块预制弧形壁板23设两条竖向预应力筋41。

所述的仓壁2在施工时先放置一块带锚固平台54的预制弧形壁板23于下部仓底环梁11的凹槽处，将仓底环梁11上的预埋普通钢筋44插入预制弧形壁板23下部的预留注浆孔28，并用高度可调的撑杆29进行支撑以防止出现倾覆破坏；其两侧的普通仓壁21按上述方法依次进行安装；按同样的方法以四块带锚固平台的仓壁22为中心将仓壁2分为四组同时施工，以缩短施工周期。

所述的竖向预应力系统4和环向预应力系统5在施工时环向预应力系统5张拉完成后，进行竖向预应力系统4的张拉。

所述的仓顶结构3为钢筋混凝土薄壁结构，包括锥形仓顶板31、上环梁32、下环梁33、檐沟34及进粮口35；仓顶板31采用叠合板，分块预制并用轻质填充料进行填充，通过后浇混凝土接缝36连接；仓顶结构3上部铺设防水卷材及砂浆整体面层，以满足仓顶结构3防水要求。

参照图7、图8，所述的上环梁32需先预制下部U形底梁321，并由U形底梁321预埋部分钢筋322并与仓顶板31的环向闭合预埋钢筋311共同经后浇混凝土浇注后以形成一个整体。

所述的下环梁33分段预制后通过后期浇筑的混凝土37连接，下环梁33内部的纵向钢筋331采用套筒（灌浆）332连接；下环梁33需预留孔洞放置预制弧形壁板23中预埋的环向闭合钢筋27竖向钢筋、注浆洞333用于后浇微膨胀混凝土33437以及排气孔335；与仓顶板31通过焊接钢板336连接支撑。

Claims (6)

1.一种混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，包括：仓底（1），在仓底（1）上设有仓壁（2），在仓壁（2）上设有仓顶（3），其特征在于，仓壁（2）包括由相互拼接的企口型预制弧形壁板（23）围合形成仓壁基体，在预制弧形壁板（23）上设有竖向预应力系统（4），在仓壁基体上设有环向预应力系统（5），相邻预制弧形壁板（23）由长螺栓（24）连接并用于预制弧形壁板（23）的预固定，在位于仓壁四等分处的四个预制弧形壁板上设有锚固平台（54），所述环向预应力系统（5）包括由4段预应力筋组成的环向预应力筋（51），4段预应力筋分别设在各个相邻的锚固平台（54）之间的预制弧形壁板（23）内并包围仓壁基体，每段预应力筋的两端分别穿过相应的相邻锚固平台（54）并由设在相应的相邻锚固平台（54）上的锚具（52）对所述预应力筋实施张拉，所述仓壁（2）通过普通钢筋（44）与仓底（1）连接，仓壁（2）通过竖向预应力系统（4）及后期浇筑的混凝土（37）与仓顶（3）连接。

2.根据权利要求1所述的混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，其特征在于，在预制弧形壁板（23）的企口上设有止水橡胶条（25），所述的止水橡胶条（25）一半嵌固于预制弧形壁板（23）内，张拉环向预应力系统（5）并使相邻预制弧形壁板（23）企口上的止水橡胶条（25）受到挤压，用于满足仓壁防水性和气密性要求。

3.根据权利要求1所述的混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，其特征在于，所述仓底1包括仓底环梁（11）和柱子（12），仓底环梁（11）设在柱子（12）上，在仓底环梁（11）上设有仓底板（13），在仓底板（13）上设有出粮口（14），在所述仓底环梁（11）上设有环形凹槽冰用于接纳插入的预制弧形壁板（23）。

4.根据权利要求3所述的混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，其特征在于，所述仓顶（3）包括由相互拼接的锥形仓顶板（31）围合形成的锥形仓、上环梁（32）及下环梁（33），相邻锥形仓顶板（31）由后浇混凝土接缝（36）连接；在下环梁（33）上设有企口，所述锥形仓顶板（31）楔入所述企口并由设在下环梁（33）上的焊接钢板（336）支撑；上环梁（32）包括U形底梁（321），并由U形底梁（321）的部分预埋钢筋（322）及锥形仓顶板（31）的闭合预埋钢筋（311）经混凝土浇注后形成U形底梁（321）与锥形仓顶板（31）的连接；在锥形仓顶板（31）上设有顶盖板（35），在顶盖板（35）上设有进粮口。

5.根据权利要求4所述的混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，其特征在于，在下环梁（33）上设有檐沟（34）。

6.根据权利要求4所述的混合式连接预制预应力混凝土圆形储仓结构，其特征在于，竖向预应力系统（4）包括设在预制弧形壁板（23）内的竖向预应力筋（41）和竖向钢筋，竖向预应力筋（41）的两端分别穿过仓底环梁（11）和下环梁（33）并分别由设在仓底环梁（11）和下环梁（33）上的锚具对竖向预应力筋（41）实施张拉，在所述竖向预应力筋（41）上套设有螺旋筋（43）；预埋在预制弧形壁板（23）中的所述竖向钢筋插入下环梁（33）的预留孔洞并经后浇微膨胀混凝土（37）后实现竖向预应力系统（4）与下环梁（33）的连接。