混凝土筒仓（共8篇）
混凝土筒仓 篇1
某水泥厂生料均化库,主体为62 m高钢筋混凝土筒仓结构,内直径18 m,设计混凝土强度等级为C30。待主体施工完成后,现场人员发现18 m库底板部分混凝土长时间不凝固。
1 现场检测
为保障该工程的安全使用,特委托质量检测中心对18 m底板、库壁及锥支柱强度进行检测。检测结果如下:
1)外观质量缺陷调查
经调查,5～11轴间底板混凝土部分尚未硬化,未硬化的混凝土深度在200～500 mm之间,上部钢筋裸露。18 m处5～11轴间侧壁部分有缺陷混凝土已剔除,存在透亮现象,详细描绘情况见图1。18 m库底板、18～19 m锥支柱及侧壁未发现裂缝。锥支柱1×B、锥支柱2×B蜂窝麻面较严重;锥支柱3×B、锥支柱16×B存在蜂窝麻面;锥支柱6×B、锥支柱7×B、锥支柱12×B存在空洞缺损。锥支柱上端环梁存在修补情况。
2)混凝土强度检测
根据现场情况在18 m底板上,抽取8个部位,底板以上1.5 m范围内的库壁6处,锥支柱6根,分别采用回弹法进行混凝土强度检测,并采用钻芯法进行修正。观察芯样外表颜色变化,作描绘记录。
结论:
①经调查,5～11轴间底板混凝土部分未硬化,未硬化的混凝土深度在200～500 mm之间,上部钢筋裸露。18 m处5～11轴间侧壁部分有缺陷混凝土已剔除,存在透亮现象。18 m库底板、18～19 m锥支柱及侧壁未发现裂缝。锥支柱1×B、锥支柱2×B蜂窝麻面较严重;锥支柱3×B、锥支柱16×B存在蜂窝麻面;锥支柱6×B、锥支柱7×B、锥支柱12×B存在空洞缺损。锥支柱上端环梁存在修补情况。
②所检18 m库底板混凝土强度不满足设计要求;所检18 m上方1.5 m内库壁混凝土强度不满足设计要求;所检18 m锥支柱混凝土强度不满足设计要求。
根据以上检测结果,经反复讨论和仔细研究,我们决定对有缺陷的部位及混凝土强度不满足设计要求的构件进行加固处理。
2 加固方案及主要加固内容
1)钻芯取样处处理方案
首先观察钻芯孔内是否有钢筋被切断。当有钢筋被切断时,剔凿钻芯孔,凿出钢筋搭接长度,采用相同型号的短钢筋进行双面搭接焊。焊接完毕后将剔凿表面冲洗干净,刷一道TG胶水泥浆,然后浇筑C35细石混凝土。当没有钢筋被切断时,浇水湿润,然后浇筑高强无收缩灌浆料。
2)混凝土构件表面缺损部位处理方案
首先剔除原有缺损表面抹灰,并将其清理干净。然后将锈蚀的钢筋进行除锈,浇水湿润,然后抹高强无收缩灌浆料砂浆。
3)筒壁处理方案
首先将现有筒壁无强度的部位分段,1 m为一段。先将1段进行上下剔凿,凿至坚硬的混凝土层,钢筋除锈,然后将剔凿的混凝土表面清理干净,浇水湿润,支模,浇筑高强无收缩灌浆料细石混凝土(强度不低于C35)。
待1段混凝土强度达到85%后,再按同样的方法进行2段的施工。当2段混凝土强度达到85%以后,再进行3段的施工,以此类推。待混凝土强度达到85%后,筒壁外周圈粘贴碳纤维布,-300@300碳纤维布绕壁一周,搭接长度2 000 mm,高度范围2 200 mm。
4)锥支柱处理方案
(1)锥支柱与底板节点处处理方案
首先将锥支柱与筒壁节点处混凝土剔除,然后将表面冲洗干净,浇筑高强无收缩灌浆料细石混凝土(强度不低于C35)。
锥支柱的处理也采用分批处理的方式。首先处理锥支柱7、锥支柱9、锥支柱11,待混凝土强度达到85%时,方可进行锥支柱6、锥支柱8、锥支柱10的处理。
(2)底板上部锥支柱柱体处理方案
底板上部所有锥支柱均采用缠绕粘贴-300碳纤维布的方式进行处理。
5)锥支柱与筒壁之间的库底板
(1)采用重新浇筑混凝土的方式加固
将5～11轴锥支柱与筒壁之间松散混凝土进行剔凿,剔至坚实的混凝土下20 mm。然后将钢筋按原设计图纸进行绑扎,有锈蚀的钢筋要进行除锈。新旧混凝土采用植筋的方式进行拉接,植入ϕ12@300×300,钢筋植入下部混凝土深度180 mm,上部裸露200 mm。将混凝土表面用水冲洗干净后,浇筑高强无收缩灌浆料细石混凝土(强度不低于C35)。
(2)采用粘贴碳纤维布的方式加固
11轴～5轴之间混凝土底板采用上部粘贴-300@300碳纤维布的方式加固,平面范围为库壁内侧至锥支柱以里1 500 mm。
6)锥内侧库底板
(1)上部采用重新浇筑混凝土的方式加固
将5～11轴锥内侧松散混凝土进行剔凿,剔至坚实的混凝土下20 mm。然后将钢筋按原设计图纸进行绑扎,有锈蚀的钢筋要进行除锈。新旧混凝土采用植筋的方式进行拉接,植入ϕ12@300×300,钢筋植入下部混凝土深度180 mm,上部裸露200 mm。将混凝土表面用水冲洗干净后,浇C35细石混凝土。
(2)下表面采用粘贴碳纤维布的方式加固
①)底板共粘4层碳纤维布,先施工第一步,再施工第二步,做法见图2。
②碳纤维片材加固施工工艺。
a.表面处理。
将粘贴碳纤维布的混凝土表面打磨,打磨至平整光滑,并清理干净,保持干燥。
b.找平处理。
当混凝土表面有凹陷部位时应进行找平,找平材料为环氧树脂砂浆。环氧树脂砂浆的配比,应按产品生产商提供的配比进行。
c.涂刷底层树脂。
按照产品生产商提供的配比适配底层树脂,用滚筒将树脂均匀涂抹于混凝土表面。
d.粘贴碳纤维布。
按现场尺寸裁剪碳纤维布。
配置浸渍树脂,均匀涂抹于混凝土表面。
将碳纤维布用手轻压粘贴于需粘贴部位,采用专用滚筒顺纤维方向进行多次滚压,挤出气泡,使浸渍树脂充分浸透碳纤维布,滚压时不得损伤碳纤维布。
多层粘贴应重复上述步骤,并宜在碳纤维布表面的浸渍树脂指触干燥后尽快进行下一层粘贴。
在最后一层碳纤维布表面均匀涂抹浸渍树脂。
3 施工顺序
第1步:钻芯取样处、缺损部位、筒壁第1段、锥支柱第1批、板底粘贴碳纤维布。
第2步:筒壁第2段、锥支柱第2批、底板上部处理。
第3步:筒壁第3段、锥支柱、底板上表面粘贴碳纤维布。
第4步:筒壁粘贴碳纤维布。
第5步:碳纤维布表面处理。
4 施工注意事项
1)因该工程为改造加固工程,当图示尺寸与实际尺寸不符时,以实际尺寸为准。
2)剔凿混凝土时,不应采用风镐等大型器械。
3)施工所用材料应有合格证,应由有经验的专业施工队伍进行施工。
4)板底粘碳纤维布后刷掺加TG胶的水泥浆一道,然后用1:3水泥砂浆抹灰罩面。
5)本工程所用碳纤维布均为300 g/m2。
5 结 语
该加固工程自2010年10月份结束,2011年8月项目正式投产。到目前为止,生产运行良好,建筑物整体稳定,沉降观测均在正常范围内。
参考文献
[1]GB50295-2008水泥工厂设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]GB50077-2003钢筋混凝土筒仓设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004.
[3]GB50367-2006混凝土加固设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[4]GB50009-2001建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2006.
特大径筒仓滑模施工工艺 篇2
关键词：特大径筒仓滑模施工工艺
中图分类号：TU文献标识码：B
0引言
大同同忻选煤厂原煤仓工程，为三个直径34米的筒仓。建筑物地面以上总高度为66.4m，外筒壁高度为42.9m，厚度为450mm，内筒壁高度为6.5m，厚度为600mm，储煤量3.5万吨。筒仓为钢筋混凝土筒中筒结构，漏斗以下为3层简体，以上为单筒。混凝土强度等级均为C40。是目前国内最大的全部结构为钢筋混凝土的筒仓。该工程荣获中煤能源集团公司科技一等奖。
1滑模施工方案的选择
施工方案的重点不是滑模，如果仅仅考虑筒壁滑模施工，柔性滑模工艺完全可以满足要求。而是考虑施工锥壳、顶板的模板支撑，滑模平台将来要承担这部分荷载，因为这涉及到整个筒仓内部满堂脚手架的费用及工期问题，为此，考虑了3种方案：
1.1仅滑外筒，参照直径22米辐射梁平台结构重新设计34米平台。
1.2内、外筒同时滑升，平台采用钢桁架，中心承重柱采用型钢制作的定型构件，滑模时组装。
1.3内、外筒同时滑升，平台采用钢桁架，中心承重柱采用钢管、扣件搭设的中心筒脚手架。
通过全面考虑，在对比经济合理、简捷实用、安全可靠等方面因素后选定了第3种方案。
2滑模装置设计
统舱仓壁及外扶壁柱均采用液压滑升模板施工，滑模装置为单层刚性平台，主要由操作平台系统、模板系统、液压提升系统、配电系统及中心筒脚手架系统构成。如图1所示。
2.1操作平台系统设计操作平台系统包括上平台、外挑架平台、吊架平台。上平台为72榀钢桁架(长12.5m，高1.1m)上铺设钢管和跳板，钢管间距700ram，两头必须用铁线捆扎在钢桁架上：跳板为4m×300mm×50mm的木板。表面必须用通长钢筋压住；外挑平台宽度为1300mm，吊架平台宽650ram，挑平台、吊架平台四周设防护栏杆和安全网，钢桁架安装时应抄平。水平误差不大于10mm。
2.2模板系统设计模板系统包括提升架、模板、围圈、三角架、吊架，开字架外筒布置72架，内筒布置24架。模板采用3012钢模板，模板围圈用10#槽钢制作，模板单面锥度3‰，联系围圈用14#槽钢制作。提升架、三角架、吊架采用型钢制作的滑模专用机具。
操作平台系统与模板系统的连接为钢桁架，与开支架的侧面用螺栓连接，故开支架上只能安装单挑头。
2.3液压提升系统设计液压提升系统由千斤顶、支承爬杆、液压操作台、高压胶油管、分油器及针型阀组成。液压控制台采用YKT-80，千斤顶采用GYD-60滚珠式千斤顶，支承爬杆采用中48×3.5钢管。
2.4荷载计算滑模荷载情况见表1。
n=∑FkP*50％=255700k6000*50％=85.2(台)
式中：n——千斤顶数量
∑F——总荷载
p——单台千斤项额定荷载
综合考虑到利用滑模平台作为仓顶锥壳的支撑平台等各种因素，每个仓共布置千斤顶104台。其中外筒均匀布置滚珠式千斤顶72台，内筒布置32台，按24格布置。三个仓合计布置滚珠式千斤顶312台。
2.5配电系统设计配电系统由照明系统和动力配电系统组成，总电源电缆为3×50+1×25mm橡胶电缆50m，设一配电柜，操作平台设置10只500瓦白炽灯，内外吊架平台各设置16只200瓦白炽灯。每仓设置2台电焊机、8台振捣棒。
2.6中心筒脚手架系统设计
2.6.1中心筒脚手架布置在内简中，用来固定内筒的32根爬杆及锥壳施工时做为平台的内支点。中心筒脚手架采用中48x×.5钢管搭设，为一个圆形的满堂脚手架，立杆布置原则为纵横两个方向间距为900mm。半径为9500mm，横杆步距为1-2米。
2.6.2中心筒脚手架布置在内筒中，初期，外筒滑模时，内筒也一起滑升，内筒的32根爬杆不是!语法错误，(依靠内支架脚手架加固，当高程到达内筒顶面时.内筒不再滑升.此时，内筒的32根爬杆依靠中心筒脚手架加固，要将空滑的32根爬杆及中心筒脚手架连接成一个整体。
2.6.3中心筒脚手架随着滑模平台的升高而升高，每升高10米，用钢丝绳(风绳)在8个方向将中心筒脚手架与外筒壁拉紧，使中心筒脚手架不至于变形，风绳设置2道，高度分别为20M及30M，拉紧装置为1吨倒链，在拉紧后用花篮螺栓连接并摘除倒链。
2.6.4当滑模结束后，平台钢桁架的外侧搁置在外筒钢牛腿上；内侧搁置在中心筒脚手架的挑架上，其荷载由挑架及千斤顶(不拆除)共同承担，故挑架的细部构造是一个重点。
3施工要求
3.1模具组装要求
3.1.1严格依据滑模施工规范中的安装要求进行组装。对安装质量进行全面的验收，减少滑模过程中的变形。
3.1.2因钢桁架与开支架的侧面连接，故内面只能安装单挑头。需要用钢筋加固挑头。
3.1.3因抚壁柱在外面，模板围圈的角部节点必须加固结实。
3.1.4施工中经常检查筒壁的截面，有问题及时处理。
3.2土建要求
3.2.1采用3012的组合钢模板，模板缝中全部粘贴海绵条。
3.2.2因抚壁柱边有钢绞线，柱边的围圈加工成开口，此处不能用钢模，最好采用木模，在安装钢绞线时取下，再逐次用木板堵缝，必须堵塞好钢绞线上下的洞口，否则张拉时再处理混凝土非常麻烦。
3.2.3提前做好适合滑模要求的凝固时间的混凝土的配合比。
3.2.4浇注时按“先阴后阳”，“先柱后墙”的顺序进行施工，保证出模混凝土强度均匀。
3.2.5加强对抹灰工的管理，要求表面用铁抹子压光，不能用毛刷子刷。
3.2.6加强混凝土的养护，采用高扬程水泵供水，在内外吊架各设置四个阀门，每个阀门安装13米长的软塑料管，安排专人连续不停的浇水养护。
3.3中心筒脚手架要求
3.3.1螺栓必须拧紧，用力矩扳手检测至少要达到50N·M以上，施工时要用梅花扳手，不要用开口扳手，开口扳手力臂短，不容易拧紧。
3.3.2吊拉平台的钢丝绳必须调紧花篮螺栓，使钢丝绳吃劲。
3.3.3吊拉平台的钢丝绳在吊点(三根管交叉)处立管的扣件的下方应增加一个扣件，增加吊点的抗滑移能力。
3.3.4风绳的松紧程度必须适当，且8根绳子的受力要基本相同。
3.3.5顶部挑架立杆应用4米长的钢管，应设置4道挑杆及斜杆，斜杆应向脚手架内部传递，将荷载分散。
3.3.6挑架立杆上的扣件，在最上部的用油性笔做一个记号，经常检查记号，注意观察扣件是否下滑，并且要察看水平杆的平直度，注意挑头是否有下垂现场。
4结束语
钢筋混凝土筒仓设计探讨 篇3
筒仓[1]在港口、粮食、水泥、电力、煤炭等部门的储运系统中得到广泛的应用,是这些工业企业用于储存散装物料的重要构筑物。根据工艺、生产需要,筒仓常由多个筒仓按照单排或多排行列布置成群仓。筒仓结构一般由仓上建筑物、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构及基础六部分组成。
筒仓具有高度大、荷载重的特点。尤其是群仓在前期使用中放物料不统一,仓空满不均匀,引起地基基础的受力变形不均匀,仓体发生倾斜。筒仓基础若产生很小转动[2],将引起严重后果。因此,在筒仓设计、使用时需要考虑的因素很多。设计是否合理,直接关系到筒仓结构的安全和经济效果,尤其在基础形式的选择上。只有经过多种方案的综合比较,才能确定出最佳的基础设计方案。
筒仓应用有很长的历史,但存在的问题仍很多,几十年来筒仓事故也时有发生,如内蒙哈尔乌素选煤厂矸石缓冲仓漏斗标高5.5 m以下严重破坏,环向钢筋大部分被断裂脱落。四川龙滩选煤厂筒仓仓顶12 m以下严重破坏。造成筒仓事故的原因是多方面的,如设计问题,施工质量存在问题,使用不当等。
1基础的设计要求
1)筒仓地基基础,应满足承载力计算和地基变形[3]。按正常使用极限状态设计筒仓基础时,取标准组合,筒仓倾斜率不应大于0.004,平均沉降量不应大于200 mm,同时应满足工艺专业的要求。2)基础设计时结合工程地质报告[4],综合分析压缩层深度内各土层在垂直和水平方向的均匀程度、排水固结能力[1]、土层受力稳定条件等,通过调整基础的平面形状及各部分尺寸以控制基底压应力,保证基础在各种工况下安全可靠。3)在满足抗震稳定及整体倾斜限值的前提下,尽量减小基础埋置深度,以缩短工期,降低单位工程造价。根据对以往地震区筒仓的调查和正常使用中的实际观察,基础埋深较大的筒仓,地震时震害轻,倾斜小;但如果基础埋置过深,将增加投资费用及施工工期,达不到较好的经济效果,尤其采用板式基础或筏式基础的筒仓,其整体倾斜及地震时的危害程度与基础埋深没有明显关系。除采用箱形基础的筒仓基础埋置较深以外,大部分筒仓基础的埋深只需满足规范要求:天然地基或复合地基,可取筒仓高度的1/15;桩基础可取筒仓高度的1/18(桩长不计在内)。4)基础形式应结合仓下支撑结构及仓底物料运输方式,在满足生产要求的前提下,力求构造简单、整体性好,以方便施工并达到较好的经济效果。
2基础形式与设计
2.1 钢筋混凝土圆筒仓常用的基础形式
钢筋混凝土圆筒仓常用的基础形式有:环形基础、板式基础、梁式筏式基础、箱形基础、桩基础、混合基础(条基与单独基础)。除桩基础外,其余均为天然地基或复合地基上的基础形式,具有整体性好,基底受力较均匀,能减小基础不均匀沉降的特点。
基础投资占筒仓投资的比重较大,环形基础的基础费用占总费用[1]的12%;筏板基础的基础费用约占总费用的20%～25%;箱形基础约占总费用的25%～28%;合理的基础设计对降低筒仓造价的效果非常明显。
对于承载力不高的地基及复合地基一般选用筏板基础;对于承载力较高的地基及部分桩基可选用条基及混合基础,不同的基础形式的选择对筒仓的造价有着明显的影响。
2.2 基础计算设计
根据筒仓设计规范及计算经验,一般情况下筏板厚度可取短跨的1/6～1/5左右,地基梁高度可取长跨的1/4～1/3左右。在此情况下计算结果大多为构造配筋。而实际在部分设计中存在筏板厚度及地基梁高度取值偏大,其构造配筋相应增加,影响工程造价。
筒仓基础的沉降与其所位于的土的性质密切相关,其中对筒仓沉降影响最大的是地层地基系数k。基床系数k值[5,6,7,8]与地基沉降量s成反比,而通过一些计算实例经比较可发现其不同的基床系数k值对梁板配筋有着明显的影响,特别对地基梁配筋的影响可达20%。
神华乌海煤焦化有限责任公司骆驼山选煤厂产品仓4ϕ18 m高40 m的筒仓,鉴于地质条件较好,在做基础设计时分别做了筏板基础和混合基础两种方案进行比较,见图1。
通过表1中两种方案的比较,综合考虑各种因素,最后选用混合基础,为工程节省大量资金。
3仓壁设计
1)设计中要准确把握贮料的力学特性,例如密度、粒度、硬度、内摩擦角、温度、湿度等。仓壁是筒仓的主要受力构件,在筒仓仓壁受力计算时,首先要明确深仓浅仓的划分,其次要把握贮料的力学特性,例如密度、粒度、硬度、内摩擦角、温度、湿度等。物料密度和内摩擦角取值应准确,否则易造成较大设计误差(原煤密度1.0×103 kg/m3～1.45×103 kg/m3,矿石密度可达2.3×103 kg/m3)。2)在仓壁内力设计考虑外界温度变化引起的仓壁温度应力时,ΔT取值宜考虑仓壁有无保温层的影响。3)构造要求:边界产生附加应力处应设附加构造钢筋。
4筒仓耐磨层的设计
煤层中含有粘土质或泥质页岩夹石时,随煤流进入煤仓,存储时间稍长,经上部落煤打击夯实而集结成型,粘结严重时就变成堵仓。原煤中含有矸石较大时,会造成仓壁混凝土保护层破损,环向钢筋破坏,甚至仓壁在关键部位撕裂破坏。如内蒙哈尔乌素选煤厂矸石缓冲仓漏斗中铸石板脱落,造成环向钢筋断裂。在设计时仓壁的关键部位一定要增设耐磨层来防止物料对仓壁的冲击磨损。
4.1 耐磨材料及特性
常用的耐磨材料:如高分子板,铸石板,微晶板,高强耐磨料以及铺设钢轨等。中国建筑科学研究院针对几种耐磨料作以下测试:
1)依据JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程,模拟公路表面磨蚀、剥蚀状况,对各种耐磨板进行耐磨试验,见表2。
2)各种耐磨材料在XJJ-50冲击试验机进行试块冲击试验,抗冲击强度试验结果如图2所示。由图2可知,在冲击破坏时,承受的冲击强度由高到低依次是:CABR昆仑板、CABR-CM超强抗磨板、耐磨砂浆、微晶板、铸石板。
3)重1 kg的钢球,1.7 m的高度做自由落体冲击耐磨材料板试验。试验发现,微晶板经一次砸落,即粉碎破坏。铸石板粘贴在混凝土上,钢球砸落3次～5次粉碎破坏;铸石板粘贴在钢板上,钢球砸落1次～2次粉碎破坏。CABR-CM抗磨板粘贴在混凝土或钢板上,经过200次落球冲击都没有破坏。
通过对以上3种试验综合对比,发现CABR-CM超强抗磨板、CABR昆仑板要优于微晶板、铸石板、耐磨砂浆。
4.2 耐磨材料的选用与设计
高分子材料板表面非常光滑,表面的吸附力微弱,它具有优良的自润滑性、不粘性,且具有耐冲击、耐磨损、耐低温、不吸水等优点。但高分子板价格较高且有失火的事例;铸石板极易脱落,建议选用综合考虑。根据以往的工程设计经验以及使用后现场反馈回来的情况建议如下:
1)漏斗耐磨材料的选用:原煤仓,矸石仓宜选用铺设钢轨;精煤仓,末煤仓可选用高强耐磨料等材料。
2)仓壁耐磨材料设计高度(建议):矸石仓:H=6 m～物料面;原煤仓:H=3 m～8 m;精煤仓,末煤仓:H=2 m～3 m。
5结语
1)随着我国西部开发不断向前推进,西部、西北部的煤炭大量开采,钢筋混凝土筒仓应用更加广泛,总结筒仓设计经验,施工经验为提高设计水平,增加筒仓设计的交流,在筒仓设计规范完善方面,具有重大意义。2)结合实际工程,通过对比筒仓基础的设计方案,在地基条件允许的情况下选择合理经济的结构形式,取得巨大的经济效益,在设计时具有很强的借鉴意义。3)在实际工程中,发生一些仓体局部磨损、冲击破坏,影响正常使用的情况,故设计师应综合考虑环境状况,经济条件,工艺需求,设计时选取合适的耐磨料作为耐磨层来保护仓体结构,保证仓体在各种复杂状况下能正常运转,满足工艺需求,延长仓体使用寿命。4)在设计中,忽视卸料时的超压或冲击作用、不注意非均匀压力等确定储料荷载,风、地震荷载、温度应力判断失误,以及对地基承载力和不均匀沉降的控制不当而造成的筒仓事故,必须引起注意。
参考文献
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钢筋混凝土筒仓结构设计分析 篇4
筒仓是用来贮存散体物料的一种理想的常用仓型, 它占地面积小, 仓容量大, 便于机械化作业, 因此, 在电力、现代物流、粮食、煤炭、水泥、轻工等行业中有着广泛的应用。筒仓可分为浅仓和深仓。对浅仓与深仓的分类法有:按高径比分类和按破裂面分类等多种, 其中最简单、且被广泛应用的一种为:当高径比小于1.5时为浅仓;当高径比 (或高宽比) 大于或等于1.5时为深仓。
贮料的侧压力是散装仓设计的重要参数, 其计算正确与否直接关系到仓体结构是否安全、可靠、经济、合理。世界上很多国家都出现过大量筒仓仓体破裂或倒塌的事故, 我国也不例外, 而这些事故大都是由于设计时荷载考虑不足引起的, 造成了巨大的损失。
另外, 由于筒仓内的物料要经常进行装卸, 物料在运动过程中对筒仓的作用力与处于静止状态时是完全不同的, 尤其深仓, 仓内物料的压力问题十分复杂, 其初始状态、流动情况的各不相同, 即使卸出极少量的物料, 筒仓壁上的压力也有所增加, 甚至是静止压力时的1～2倍。筒仓的卸料形式不同, 仓壁压力增大的数值也不同。所以, 我们设计者在钢筋混凝土筒仓的结构设计中, 在贯彻执行国家技术经济政策前提下, 做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量是非常必要的。
二、布置及结构选型
(一) 布置原则。
1.筒仓的平面布置应根据下列主要条件进行技术经济比较后确定。
(1) 工艺条件:包括筒仓容量、斗壁最小倾角、贮料特性资料、装卸方式以及其他特殊要求。 (2) 地形条件:特别是在山区、矿区建造筒仓时, 往往可充分利用地形条件取得比较满意的经济效果。 (3) 工程地质条件:建造筒仓地段必须具有详细的“岩土工程勘察报告”, 并根据当地的地质情况选取合适的筒仓布置方案及地基基础设计方案。
2.筒仓的平面形状, 宜优先选用圆形。
圆形筒仓与矩形筒仓相比, 具有体形合理, 仓体结构受力明确, 计算、构造简单, 仓内死料少, 有效贮存率高等优点, 经济效果显著。对现浇钢筋混凝土圆形仓, 更便于滑模连续施工。
3.布置群仓宜选用单排布置或多排行列式布置。
钢筋混凝土圆形群仓, 宜选用仓壁和筒壁 (仓下支承结构) 外圆相切的连接方式, 以便于施工和配置钢筋, 目前设计者普遍采用这种连接方式。
4.特殊筒仓布置。
直径大于18m的钢筋混凝土圆形筒仓, 因单仓荷载较大, 不宜采用群仓布置方案, 目的是防止地基土产生不均匀沉降, 以免带来设计处理上的困难。钢筋混凝土圆形筒仓的仓壁和筒壁外圆相切的群仓, 当总长度超过50m时以及柱子支承的矩形群仓, 当总长度超过36m时, 应设置伸缩缝, 以避免由于温差和混凝土收缩作用使筒仓结构产生超过规定的变形和裂缝。对于直径大于10m的圆形筒仓, 仓顶上不宜布置有筛分设备的建筑。
(二) 结构选型。
筒仓结构一般由六部分组成:即仓上建筑物、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构 (筒壁或柱) 、基础。
1.仓壁。
直接承受贮料水平压力的竖壁。
2.仓底。
直接承受贮料的垂直压力。应综合考虑: (1) 卸料畅通; (2) 荷载传递明确, 结构受力合理; (3) 造型简单, 施工方便; (4) 填料较少。仓底形式最常用有整体连接型式和非整体连接型式。整体连接。仓底与仓壁整体浇筑, 整体性较好, 但不利于滑模施工, 计算较复杂。非整体连接——仓底与仓壁分开布置, 仓底通过边梁 (或环梁) 支承于筒壁壁柱上, 也可与仓壁完全脱开, 简化了计算, 便于滑模施工。
(三) 仓顶。
钢筋混凝土圆形筒仓的仓顶可采用梁板结构, 当dn≥15m时可采用钢筋混凝土正截锥壳、正截球壳等结构形式。
(四) 仓上建筑物。
仓顶以上建筑物, 有单层或两层以上的厂房, 一般布置有送料设备以及除尘设备等。
(五) 仓下支承结构。
仓壁、仓底和基础之间的承重结构, 须具有足够的强度和稳定性。由柱子支承、筒壁支承、筒壁和内柱共同支承等形式。
(六) 基础。
独立筒仓一般采用扩展基础、环板基础、圆形板基础、壳体基础等;当筒仓荷载较大, 采用天然地基又不能满足变形要求时, 一般应采用桩基础。
三、荷载
(一) 荷载和荷载组合。
1.筒仓结构设计时, 应考虑下列荷载。 (1) 永久荷载:结构自重、其他构件及固定设备施加在仓上的作用力、预应力、土压力、填料及环境温度作用等。 (2) 可变荷载:平台及楼面活荷载、贮料荷载、仓顶屋面活荷载、屋面风雪荷载、可移动设备荷载、固定设备中的活荷载及设备安装荷载、积灰荷载、筒仓外部的堆料荷载以及管道输送产生的正、负压力等。 (3) 风荷载:风荷载计算时, 风载体形系数, 对圆形单仓的仓壁和筒壁采用0.6, 对矩形仓和仓壁相连的群仓采用1.3。 (4) 地震荷载:地震水平力计算时, 取贮料总重的80%作为贮料的有效重量, 而重心仍取满仓时的贮料总重的重心。
(二) 计算仓下支承结构和基础。
应根据使用过程中可能同时作用的荷载进行组合, 并应取其最不利者进行设计。 (1) 恒载、风载与活载组合时, 组合值系数取1.0。 (2) 当地震荷载与下列荷载组合时:恒载, 取1.0;贮料荷载, 有顶盖时取0.9, 有顶盖时取1.0;雪荷载, 取0.5;积灰荷载, 取0.7;楼面活荷载, 按等效均布荷载考虑时, 取0.5～0.7, 按实际情况考虑时, 取1.0;风荷载一般不用考虑。
(三) 承载能力极限状态计算。
对钢筋混凝土筒仓承载能力极限状态计算应采用荷载效应基本组合的设计值, 其荷载分项系数 (γg) 按下列规定选用:结构自重:1.2;贮料荷载:1.3;楼面及平台活荷载:1.3 (标准值>4KN/m2) ;屋面活荷载:取1.4;雪荷载:1.4;风荷载:1.4;地震作用:1.3。
(四) 变形验算与抗裂验算。
对钢筋混凝土筒仓正常使用极限状态下的变形验算及抗裂验算, 应采用荷载效应的标准组合。应按《筒规》和相关工艺要求的规定采用, 各荷载均取荷载效应标准值。
四、桩基础设计
[计算实例]大唐洛阳脱硫工程的石灰石储仓桩基计算。
采用钻孔灌注桩, 桩端持力层为卵石层;桩直径为600mm, 单桩竖向承载力特征值为1, 300KN;场地基本烈度为7度, 设计基本地震加速度值为0.10g, 设计地震分组为第一组, 桩基安全等级为二级, 地基基础设计等级为乙级。桩顶标高-3.400m, 环形筏板底标高-3.500m。
(一) 荷载统计。
地上部分和基础部分的恒荷载、活荷载组合。
(二) 风荷载计算。
柱顶水平风力Wq=2hRωq=2*0.474*10.5*5.3=52.8KN
柱顶风弯矩M=Wqh/2=52.8*10.5/2=277.2KN·m
(三) 单桩竖向承载力特征值计算。
根据地勘报告及桩基检测报告, 本卷册采用Ф600的钻孔灌注桩。
Quk=Qsk+Qpk
=0.6*3.14* (32*1.1+42*3+32*3+45*5.4+36*1.2+50*0.15+100*0.6) +2100*0.32*3.14
=1151+2373.84=3525KN所以, 单桩竖向承载力特征值Ra=3525/2=1763KN, 计算按1300KN取值。
(四) 总结。
上部结构重量:20677.2KN, 筏板、基础肋梁及上部土体重量:7592.5KN;风荷载:柱顶水平力52.8KN 柱顶风弯矩277.2KN·M;根据本工程《试桩报告》:Φ600单桩竖向承载力特征值Ra=1300kN。
(五) 桩基础计算。
1.单桩桩顶竖向力计算。FK+GK=20677.2+7592.5=28270KN
(1) 轴心竖向力作用下:n=FK+GK/Ra=28270/1300=22 (根) ;实配24根。Qk=28270/22=1285KN
(2) 偏心竖向力作用下 (风荷载) :MXk=125.61+25.12×20.5=1208KN·M
2.单桩承载力计算。根据本工程《试桩报告》:Υ600单桩竖向承载力特征值Ra=1300kN;轴心竖向力作用下:Qk=1178KN
五、结语
随着国家工业的发展, 筒仓的应用也必将越来越广泛, 尽管相关研究成果已经非常丰富, 但在设计中还是存在着一些尚未解决的问题。作为结构设计者, 我们要在设计中不断学习, 积累经验, 发现问题, 解决问题。
参考文献
[1].钢筋混凝土筒仓设计规范, GB50077-2003
[2].构筑物抗震设计规范, GB50191-93
[3].陈载赋主编.钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册[M].成都:四川科学技术出版社, 1992
[4].朱彦鹏主编.特种结构[M].武汉:武汉工业大学出版社, 2000
钢筋混凝土立筒仓结构抗震探析 篇5
1 筒仓的地震损坏情况
随着现代科技技术和经济的不断发展, 我国对于钢筋混凝土立筒仓的应用范围越来越广, 应用数量也越来越多。但同时, 我国近几年发生的地震类自然灾害数量也在不断上升, 而立筒仓在地震当中产生损害时难以避免的。我国的地理位置处于地中海地震带和太平洋地震带的中间位置, 也属于地震灾害较为多发的国家之一, 根据相关调查显示, 中国大陆地区的地震总数大约是全球的1/3, 并且其中也不乏大型的地震, 而在这些地震当中以唐山大地震最为著名, 当时在唐山地区的柱承式圆形立筒仓受到了严重的损害, 其破坏面积达到了28%以上, 而当时仍然在使用的柱承式方形筒仓的破坏面积则将近70%左右。由此可见, 在当时的仓储技术发展条件下, 地震灾害对于我国立筒仓的破坏性较大, 因此我国也就加大了对于立筒仓抗震性能的研究, 但是与目前我国立筒仓的应用程度相比, 其抗震性能的研究还处于明显滞后的情况, 这主要与我国大部分地区地震发生率较低有着一定的联系, 需要相关研究者进行更加深入的研究。
2 立筒仓抗震性能的国内外研究
对于立筒仓的抗震性能研究已经不是新型的课题, 其早在上个世纪60年代末印度学者的研究就已经开始了, 当时印度的学者主要针对于当时应用的筒仓进行了自振频率的研究, 但是在之后的十多年时间里国际上再没有研究者对这一课题进行研究。直到上个世纪80年代才又重新由日本学者进行了研究, 其主要是对立筒仓的振动台试验进行研究, 并引入了轴对称有限元法进行模拟。在这方面的研究上面日本地区的学者研究的较为深入, 因为日本地区属于世界地震高发区域, 其地震的发生次数较我国要多很多。但是我国学者对于这一问题也同样进行了相应的研究, 尤其是对于筒承式立筒仓的抗震性能进行了深入的研究, 并且得出了如何计算立筒仓的自振频率, 如何有效对立筒仓本身的刚度进行增加等, 并对在地震发展的过程中如何加强立筒仓本身的弹性或弹塑性反应进行了相应的研究。根据相关研究可以看出, 假设当立筒仓随着地基进行平行移动的过程中, 立筒仓的仓底向上的部分大约占据立筒仓内总质量80%左右的散粒体会随着立筒仓一起进行运动, 并且其对于仓壁来说没有相对运动的产生, 而剩下的20%散粒体则会与仓壁产生相对运动, 这也就使得立筒仓本身要承受相当于自身重量80%左右的重力的影响, 在地震灾害过程中会直接影响立筒仓的损坏情况。
3 柱承式立筒仓的抗震性能分析
相比于筒承式立筒仓, 柱承式立筒仓的产生年代较早, 发展时间较长, 但是根据相关调查可以看出, 柱承式立筒仓的结构存在着一定的缺陷, 虽然其能够储存更多的物料, 但是在地震当中其所受到的破坏更大, 并且严重破坏或倒塌的情况占了22%-47%之间。其之所以受到这么大的破坏, 主要原因在于柱承式立筒仓本身的结构特点, 其支撑柱与立筒仓体本身的刚度存在着一定的差距, 而这种差距就会导致在受到外界振动影响的情况下, 支撑柱顶部与仓体连接处很容易造成应力的集中, 并且支撑柱由于其特殊的结构特点, 导致其中心位置比较高, 轴压相对较大, 自身形变能力具有着一定的限制性, 也就造成了这种结构抗震性能较为欠缺。图1为柱承式立筒仓, 2-2为柱承式立筒仓的剖面图。
在实际地震灾害过程当中, 柱承式筒仓结构都会遭到一定的破坏, 其主要的破坏位置在于支撑柱位置, 我国国内的大部分筒仓结构抗震性能研究都是围绕着支撑柱抗震性能的角度进行考虑, 其中以扭转效率的研究最为深入。在实际灾害发生过程中, 柱承式筒仓的支撑柱当中角柱所受到的扭转力要远远大于内柱, 因此角柱所受到的破坏性要大。这主要是由于在地震发生阶段, 柱承式筒仓所受到的应力大部分是由支撑柱所分担, 其中角柱所受到的应力平衡性较差, 极容易产生断裂或扭曲的情况, 因此在增加这类支撑柱抗震性能的过程中应考虑如何增强角柱的抗震平衡性, 如何使角柱能够在振动过程中受力均匀, 避免出现断裂的情况。
4 筒承式立筒仓的抗震性能分析
与柱承式立筒仓相比, 筒承式立筒仓具有着极为明显的优势, 其在实际应用过程当中的受力情况比较明显, 并且可以利用滑膜施工技术, 有效提高整体施工进度, 节省施工成本。同时, 这类立筒仓在施工过程中会对支撑环节建造围护结构, 在抗震性能方面比柱承式立筒仓要好很多。其主要是由于在施工过程中其施工技术比较先进, 混凝土材料的强度也比较高。与此同时, 在对仓体和仓下的制成结构连接处进行处理时比较严格, 保证了在受外界应力影响时, 其变形情况相对较为平缓, 避免了柱承式立筒仓在受到外力作用的过程中变形突然的危害。根据相关实际统计也可以看出, 在唐山、汶川、青海等地区发生的各级地震当中, 立筒仓虽然也发生了较大的损害, 但其中大部分均属于柱承式立筒仓, 而筒承式立筒仓则很少有发生倒塌的情况。这主要是由于筒承式立筒仓在受到外界应力变化影响时, 其支撑结构的形变较为平缓, 使得仓体本身所受到的冲击较小, 并且大部分的应力均有筒承式结构进行分担, 即使筒承式结构发生破坏导致仓体掉落地面, 所造成的损害也非常小, 并不会对仓体本身造成较大的影响。为了进一步提高这一立筒仓结构的抗震性能, 我国的研究者也进行了相关的实验。实验结果表明, 施工地点的地基与筒承式立筒仓在相互作用下所产生的自振频率如果能够与周围的地质自振频率保持一致性, 就会使这一立筒仓结构的抗震性能进一步提升, 增加筒承式立筒仓的安全性。图2为筒承式立筒仓, 1-1为筒承式立筒仓的剖面图。
5 结语
综上所述, 粮食、物资以及生产材料的储备是经济发展的重要基础, 也是现代社会发展的必要物质基础, 由此可见, 进一步推广立筒仓贮存方式和筒承式立筒仓技术是重中之重, 并且还应该不断对其进行研究, 提高立筒仓的抗震性能, 增强其贮存安全性。
参考文献
[1]王命平, 孙芳, 高立堂, 荆超, 滕锴, 耿树江.筒承式群仓的地震作用分析及试验研究[J].工业建筑, 2015, 35 (10) :30-32.
[2]孙景江, 江近仁.钢筋混凝土柱承式贮仓的地震反应分析[J].地震工程与工程振动, 2010, 10 (03) :14-16.
混凝土筒仓 篇6
关键词：滑模施工,混凝土,筒仓,安全措施
0 引言
滑动模板施工技术是现浇混凝土工程的一项特殊施工工艺, 与常规施工方法相比, 滑模施工具有机械化程度高, 多工种协同工作和强制性连续作业的特点、可节省脚手架搭设和支模所需的工料、模板可重复拆卸使用, 不但能保证质量, 而且施工迅速、安全、降低工程成本, 取得较大的综合经济效益。
目前, 国内滑模施工时, 基本采用依次进行绑扎钢筋→预应力钢绞线→浇筑混凝土→提升的施工工序, 每次提升200 mm ~300 mm的高度, 在每一提升面上, 钢筋工、木工、混凝土工均间断施工, 在狭小、平台紧促的作业平台上增加了施工人员人数, 并加剧了钢筋、混凝土吊运及混凝土运输的施工组织难度, 同时容易造成两层筒壁混凝土浇筑层的接槎施工缝和筒壁流坠或麻面等质量通病。
为解决这个不足, 多年来我们研究混凝土筒仓滑模施工工艺, 创立了小升距滑升、各工种无间歇流水施工混凝土滑模施工工艺, 在正常滑升阶段, 改变了常规以往滑模施工中每次滑升200 mm ~ 300 mm。
1 工法特点
1) 优化了常规滑模工艺, 采用小升距提升滑模平台, 各工种同步无交叉施工。采用每次提升25 mm, 每小时提升4 次~ 5 次, 克服了常规滑模施工中各工序存在施工间歇的弊病, 保证各工种在同一滑升高度上无交叉作业, 各工序无施工间歇。
2) 各工种专人专业施工作业, 实现无间歇流水施工。在各个滑升高度上, 平台的1 /3 筒仓周长范围内钢筋工在绑扎钢筋, 另1 /3 筒仓周长范围内预应力钢绞线工在安装钢绞线, 最后1 /3 周长范围内混凝土工在浇筑混凝土, 三个工序沿筒仓周长循环展开, 形成三个流水施工段, 钢筋安装、预应力钢绞线安装、混凝土浇筑各专业施工班组在各施工段无间歇流水施工。平台上作业人员人数比常规减少40% 。
3) 设置专用筒仓内外出模面整修和养护平台, 施工作业安全可靠。在滑模平台系统设计时, 在滑模平台下, 沿筒仓壁内外各设置一层专用悬挂操作平台。在模板滑升的同时, 设专人对出模的混凝土筒仓壁喷洒混凝土养护液, 解决了立面混凝土难以养护的施工难题, 保证了混凝土筒仓施工质量, 同时保证了作业人员安全施工。
2 施工工艺流程及技术要点
本滑模施工工艺采用25 mm中碳钢作为滑升支撑受力和传力杆件, 为方便使用每根长度为3 m, 每根两端为阴阳螺纹, 一般支撑杆在作业完成后收回。液压千斤顶为滚珠穿心式液压千斤顶, 共64 组; 液压控制站采用7. 5HP液压系统, 电动控制。油路是连接液压控制站和千斤顶的液压通路, 主要由油管、管接头、液压分配器和单向截止阀等元件组成, 油路采用分级式布置。
2. 1 工艺流程
滑模施工工艺流程图见图1。
2. 2 模板系统
模板采用105 系列大钢模板, 模板之间为平接口, 每片模板宽60 cm, 高105 cm, 每片模板由特殊锁具与圈梁相连接, 防止其水平或垂直方向变形; 模板组装前需涂满脱模剂, 内外角部分做成圆角或钝角, 以减少初次滑动阻力。圈梁的作用在于加固模板, 确保仓壁的成型。另外在上面的圈梁必须包容工作架维持整个模板强度, 宜采用足够强度的型钢及角钢组合, 必须保证产生光滑平整无瑕疵的混凝土墙面。
轭架结构必须满足附加荷载的接收要求, 以抵抗因混凝土坍落度或爬升速度过快所造成的模板倾斜, 这项结构还可以保证混凝土面垂直平滑。
2. 3 油压系统
1) 升高杆。模板上所有荷载都依靠此杆进行提升, 根据需要使用的千斤顶的提升能力, 采用 ψ25 mm的中碳钢, 为了使用方便长度一般为3 m, 每根两端为阴阳螺纹, 升高杆安装时, 为保证强度分别以1 m, 2 m, 3 m三种接头错开对接。一般升高杆在滑模作业完成后予以回收, 因PVC管随千斤顶沿升高杆而移动, 使升高杆不与已凝结的混凝土接触。
2) 千斤顶。千斤顶的作用在于移动整个模板框架的荷载。千斤顶的主要部分由上下2 个钢珠卡紧组及1 个液压缸组成。在千斤顶上, 每次移动的距离为25 mm, 若需要时, 每只千斤顶提升高度可自由调整0 mm ~ 25 mm, 当下面的钢珠卡紧组上升时, 上面的钢珠卡紧组承受重量, 然后下面的钢珠卡紧组接收重量, 而上面的钢珠卡紧组因压力弹簧而上升。每个千斤顶之顶升力为3 t ~ 6 t, 具体视所需提升的负荷而定。
3) 液压机组。液压机组的功能是推动千斤顶, 其由7. 5HP液压泵、电动机及相关的压力阀及换向阀所组成, 工作压力可调整至150 kg/cm2, 以电子装置自动控制液压机组, 每一升程距离的时间由电动按钮开关完成, 泄漏损失的控制由压力控制器执行。本机组备有1 台手动设备, 供停电时不时之需。千斤顶与油泵间用高压油管相连接。本次滑模计划采用64 台TT-3T型千斤顶与1 部液压机组相配合。
2. 4 工作平台
供混凝土输送、浇筑、钢筋绑扎及混凝土表面养护或修饰等工作及物料装卸平台使用, 并同时还可作栏杆防护用, 工作平台共分三层, 上、中层供混凝土输送、钢筋安装、预应力钢筋、锚板摆放、滑动模板升高作业及指挥控制中心所在, 下层悬吊架供混凝土面的修饰、喷洒养护剂及支撑工作的使用。
2. 5 混凝土输送
混凝土由设在工地附近的混凝土配送中心供应, 其生产量大于30 m3/ h, 以确保混凝土连续供应。现场输送吊运混凝土方式依施工计划执行。
2. 6 滑模施工
1) 滑模施工。滑模施工混凝土浇筑应配合模板上升速度, 依施工步骤分两个阶段进行, 以达到最佳质量效果。a. 滑模初期:即为滑模设备组模完成依模板深度 ( 深度约为110 cm) 约略分三等份逐层浇置与捣实, 第一层 ( 底层约30 cm ~ 35 cm) 先行捣置时间约1 h, 均匀浇置并确实捣实, 依序第二层 ( 中层约30 cm ~35 cm) 、第三层 ( 上层约30 cm ~ 35 cm) , 待全部浇筑完成约3 h, 随后停止浇筑, 清理工作平台残余混凝土, 直至4 h底层已达初凝阶段, 即达到预期滑升需求时, 同时考虑上层初凝时间, 避免产生冷接缝, 以达到滑模混凝土施工质量。b. 正常滑升: 施工经初期程序后, 展开24 h连续滑模, 经滑模15 cm ~ 25 cm模深, 即补充混凝土, 依序360°均匀浇筑及振捣, 平均每小时须混凝土量9 m3, 若遇有开口、补强筋、预埋件及其他特殊情况, 与时间发生冲突, 视处理时间随时掌控, 同时要求搅拌站变换配比及添加缓凝剂, 视情况延缓+ 1 h ~ + 4 h等类别混凝土, 避免处理时影响产生冷接缝。
升模速度约为0. 15 m/h ~ 0. 50 m/h, 视当时气温、风速而定, 其升高的速度不得小于混凝土凝结速度, 每一循环升高约2. 5 cm, 可连续上升。
2) 完成滑升。当模板滑升至距顶部标高0. 5 m左右时, 滑模即进入完成滑升阶段, 此时应放慢滑升速度, 并进行准确的抄平和找正工作, 保证顶部标高及位置的正确。
2. 7 滑模的拆除
由于滑模是大型设备, 所以在拆除滑模时也要十分注意。
1) 把顶部的多余钢筋割掉, 把通过液压千斤顶的支撑杆抽出回收。
2) 把滑模上的附属设备拆下来, 如电器控制箱、电焊机、照明设备等, 减小起吊重量。
3) 利用塔吊将模板及圈梁、提升架逐榀拆除。
4) 拆除液压站和各液压千斤顶。
3 安全措施
滑模是一个钢制框架结构通过高强度螺栓连接组成, 总重达数十吨。滑模的主体结构是由工字钢、槽钢、角钢三种型钢焊接而成, 辅助钢材有钢管、扁钢、钢丝, 用来制作滑模顶部栏杆及其遮雨篷、抹面吊篮和爬梯。根据现场施工安全措施如下:
1) 吊装前, 应检查安全技术措施及安全防护措施等准备工作, 检查机具设备, 构件的重量, 长度及吊点位置等是否符合要求, 严禁无准备盲目施工。
2) 钢丝绳在使用前, 应检查其破损程度, 对大型构件、重构件的安装宜用新的钢丝绳, 使用前也要检验。
3) 吊装前应先进行试吊, 按设计重分阶段进行观测, 确定无误后, 方可进行正式吊装作业。施工时, 专兼职安全员应在现场指挥和监督。
4) 塔吊在吊装钢材、小型器具等构件时, 应符合起重吊装的有关规定。
5) 滑模施工中, 应严格按施工组织设计要求分散堆载, 平台不得超载且不应出现不均匀堆载的现象。施工人员必须服从统一指挥, 不得擅自操作液压设备和机械设备。
6) 应遵守施工安全操作规程有关规定。滑模施工场地应有足够的照明, 操作平台上的照明采用36 V低压电灯。
7) 平台内、外吊脚手架使用前, 一律安装好轻质牢固的安全网, 并将安全网靠紧筒壁, 经项目部安全验收后方可使用。
8) 为了防止高空物体坠落伤人, 滑模下部, 在2 m ~ 5 m处搭设保护棚, 并在上部铺一层6 mm ~ 8 mm钢板防护。
9) 滑模拆除后及时清除模板上的残余混凝土, 并涂刷脱模剂防护, 设置必要的防雨措施。
4 社会效益和经济效益
混凝土筒仓 篇7
关键词：筒仓,结构,钢筋,直径
筒仓作为煤矿贮煤系统中最重要的构筑物, 其结构具有容量大、占地少、泄料通畅、装车速度快等优点, 深受各使用单位的欢迎。随着现代化矿井的建设及生态环保的要求, 国内已建成一大批包括贮、装、运、自动化、电气化的万吨筒仓, 效益显著。
筒仓结构一般由仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构 (筒壁或柱、墙) 及基础等六部分组成。
1 仓上建筑
仓上建筑在煤矿系统中用于布置皮带运输设备等, 根据转载系统设置要求, 可采用单层框架结构或多层框架结构。结构可采用钢筋混凝土结构或钢结构。地震区围护结构选用轻质材料。
2 仓顶
直径小于15 m的圆形筒仓, 仓顶一般采用钢筋混凝土梁板结构, 仓顶宜做成平板, 有时为加快建设速度, 也可采用钢梁与压型钢板组合楼板之梁板结构。当直径不小于15 m时, 一般均采用钢筋混凝土正截面锥壳、正截面球壳等支承的梁板结构。
3 仓壁及筒壁
1) 仓壁及筒壁壁厚的确定原则:筒仓壁与贮料直接接触的部分为仓壁, 不直接接触部分为筒壁。现阶段筒仓一般均采用滑模方法施工, 设计时两者壁厚一般选用等厚截面, 方便施工。壁厚一般依仓径确定 (t=dn/100+100, dn为圆筒仓内径) 。同时, 仓壁及筒壁的最小厚度不宜小于150 mm, 当采用滑模施工时, 不应小于160 mm。2) 混凝土强度等级要求及保护层厚度的确定:混凝土的碳化是严重影响结构设计使用年限的重要因素。工程实践中, 减少混凝土碳化的最简单的方法, 除了减小混凝土的水灰比、提高混凝土的强度外, 就是加大混凝土的保护层。一般仓壁和筒壁的混凝土强度等级不应小于C30, 受力钢筋的保护层厚度不应小于30 mm。对仓壁部分, 为减少贮料对仓壁的冲磨不利影响, 可将受力钢筋的混凝土保护层厚度加厚为40 mm。3) 水平钢筋与竖向钢筋的计算及构造要求:筒仓仓壁及筒壁为壳单元, 在煤压的作用下, 水平向受环向拉力的作用, 通过设置在仓壁内的水平环向钢筋抵抗环拉力的作用, 计算相对简单。竖壁受轴向压力的作用, 一般均为构造配筋。筒壁和仓壁的水平钢筋直径不宜小于10 mm, 也不宜大于25 mm;钢筋间距不应大于200 mm, 也不应小于70 mm。对于圆形筒仓水平钢筋直径上限控制为25 mm, 主要考虑施工要求, 当直径超过25 mm后, 钢筋成型比较困难, 尤其在滑模施工时, 常常由于成型困难而影响施工速度。筒壁和仓壁的竖向钢筋直径不宜小于10 mm。钢筋间距:对于外仓仓壁不应少于3根/m;对于群仓的内仓仓壁不应少于2根/m;对于筒壁不应少于3根/m。当采用滑模施工时, 在群仓的连接处, 如运料需要, 可将通道处竖向钢筋的间距增大至1 m。实践中, 竖向钢筋的直径一般不小于12 mm, 避免施工时钢筋太细而立不起来。4) 仓壁开设洞口尺寸及补强要求:一般在仓壁上开设的洞口宽度和高度均不宜大于1 m, 并应按相关规定在洞口四周配置附加构造钢筋。其中洞口上下每边附加的水平钢筋面积不应小于被洞口切断的水平钢筋面积的0.6倍。洞口左右每侧附加的竖向钢筋面积不应小于被洞口切断的竖向钢筋面积的0.5倍。其余要求详见筒仓设计规范相应规定。
4 仓底
仓底的形式, 一般有正倒圆锥式、平板式、通道式等。为方便滑模施工, 一般均将仓底与筒壁脱开, 仓底由筒壁柱及环梁支承。
实践中一般采用梁柱支承或钢筋混凝土墙支承的锥斗仓底, 这种仓底形式施工简单, 但需要较多填料。用平板填料作仓底结构的仓底形式也较多采用, 除了施工简单以外, 这种仓底形式需要较多填料而且耗钢量也较大。在大直径筒仓中, 较多采用倒圆锥壳形仓底或倒圆锥壳与折板梁组合仓底, 这种空间仓底结构形式填料很少, 受力直接, 钢材的消耗量也较少, 但施工比较麻烦。工程实践中, 可以结合实际条件, 通过比选确定较经济合理的仓底形式。
5 仓下支承结构
1) 仓下支承结构可以采用筒壁、壁柱、柱或钢筋混凝土墙, 对于大直径 (直径不小于18 m) 筒仓也可采用筒中筒支承形式。在地震作用高烈度区或由于开设汽车通道等使筒仓开洞较大 (造成筒仓一侧刚度削弱较多) , 可采用钢筋混凝土墙支承增强刚度。2) 地震区圆形筒仓的仓下支承结构, 宜选用筒壁支承或筒壁与内柱共同支承的形式。3) 地震区仓下支承柱配筋要求:为避免柱脆性破坏, 仓下支承柱的纵向钢筋总的配筋百分率不应大于2%。同时对柱与仓壁或环梁交接处及其以下部位, 并在柱与基础交接处及其以上部位, 箍筋的配置均应符合下列规定:a.距上下交接处不小于柱截面长边或柱净高的1/6, 同时也不小于1 m的范围内, 箍筋间距应为100;b.箍筋直径:7度时, 不小于8 mm;8度或9度时, 不小于10 mm;c.洞口扶壁柱总的最小配筋百分率不宜小于0.6%。
6 基础
筒仓荷载一般较大, 对地基承载力要求较高。不同的地质条件, 应该仔细比选地基处理方案, 将筒仓地基处理及基础造价控制在较合理范围内。对于地基为基岩等较好的地基, 同时基岩埋深较浅时, 基础可采用环形基础或独立柱基。对于地基为基岩等较好的地基, 同时基岩埋深较深时, 基础可采用地梁与桩基相结合的基础形式。其他情况可采用强夯、换填、CFG等处理方法, 结合圆板基础、筏板基础等基础形式。同时圆板基础可将基础板挑出筒壁外适当长度以减少筒仓基础板中部的弯矩, 基础板悬臂部分的厚度应使混凝土能满足抗剪要求。
7 结语
钢筋混凝土筒仓合理的结构选型与准确的构造措施, 是确保工程安全、经济、适用的关键。因此工程设计人员都要对这两部分内容予以重视, 通过合理的设计, 提高结构的安全性及经济性, 保证工程设计质量达到规范的要求。
参考文献
[1]GB 50077-2003, 钢筋混凝土筒仓设计规范[S].
[2]GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].
混凝土筒仓 篇8
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓按照其直径划分可以分为:6 m、8 m、10 m、12 m、15 m、18 m、20 m、22 m、24 m等。筒仓的仓下支承结构是筒仓的主要组成部分和受力构件, 其结构和选型是否合理不仅影响整个筒仓的结构稳定性的, 而且影响筒仓的设计施工和安全经济型。所以做好现场勘察, 选用合理的筒仓结构和施工方式, 具有极其重要的现实意义[1]。笔者根据多年的工作经验, 首先讲述了筒仓支承结构设计原则, 然后讲述了筒仓的结构选型, 最后讲述了结构计算和防震设计, 具有一定的现实意义和参考价值。
2 水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构设计原则
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构的设计应该做到技术先进、经济合理, 在安全性和可靠性方面要满足设计要求。水泥厂圆形筒仓支撑结构设计应该结合地形、工艺和施工条件, 经过必要的经济和技术比较后确定设计方案。筒仓布置方式应该根据筒仓直径进行确定: (1) 圆形筒仓的直径小于或等于12 m时, 宜采用2m的倍数; (2) 筒仓直径大于21 m时, 宜采用3 m的倍数。筒仓仓壁和筒壁外圆相切的圆形群仓, 总长度超过50m或柱子支承的矩形群仓总长度超过36m时, 应设伸缩缝[2]。如果圆形筒仓的直径大于10m, 仓顶不宜设置筛分设备的厂房。
3 水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓结构选型
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓按照结构划分可以分为六部分:仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构和筒仓基础。筒仓仓底选择应该保证卸料通畅、负载传递明确、结构受力合理、造型相对简单、施工简单, 最主要的是要保证施工填料尽量少。仓下支承结构是筒仓的主要部分, 一般可以分为三种形式:柱支承, 形式、筒壁支承形式、筒壁与内柱共同支承形式。筒仓直径大于10m, 宜采用筒壁与内柱共同支承形式。圆形筒仓的基础设计要根据地基条件、上部荷载和结构形式综合分析, 伸缩缝适宜做成贯通式的, 将地基断开。圆形筒仓仓顶设计采用钢筋混凝土梁板结构, 如果梁板结构直径不小于15m的时候, 可以采用钢筋混凝土正截锥壳、正截球壳结构。
4 水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓结构设计
水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓结构计算要考虑结构荷载, 荷载主要包括:恒载、活荷载和地震荷载, 进行荷载组合计算的时候, 恒载和活荷载应该取全部, 而地震荷载应该取取50%-70%, 而且要将《工业与民用建筑结构荷载规范》中楼面折减系数也应该考虑在内。水泥工厂钢筋混凝土圆形筒仓强度计算应该对水平、垂直和其他控制截面进行强度计算, 变形计算要对结构构件变形值进行验算, 裂缝宽度验算主要对抗震能力进行检测。圆锥形漏斗和仓壁并非整体连接的时候, 可以忽略斗壁与环梁的共同受力作用。
仓下支承结构采用筒壁或带壁柱的筒壁时, 要进行水平面强度验算, 壁柱顶部承受集中负荷可以按照45度扩散角向两边筒壁扩散, 必要的时候可以在筒壁上下方开设直径大于1m的洞口。当洞口筒壁宽度不大于5m的时候, 受力分析按照柱子的位置进行计算, 其长度取洞高的1.5倍。此外, 还应该考虑柱子支撑筒仓不均匀沉降引起的仓体倾斜对支承结构产生的附加内力。筒仓基础设计首先要考虑散料冲击影响, 然后考虑空仓和满仓不利组合, 筒仓地基最小压力应该大于0, 而且基础倾斜率不超过0.004, 平均沉降量在400mm以下[3]。
圆形筒仓仓壁和筒壁采用的钢筋混凝土标号应该不低于C20, 保护层厚度不应该小于20mm, 对于直径大于6m的筒仓可以设计内外双层钢筋, 钢筋接头采用焊接方式连接。水平钢筋布置应该错开一定距离, 而且不应该小于一个搭接长度。筒仓和仓壁非整体连接的时候, 其高度不应该小于6倍仓壁厚度, 当采用滑模施工时, 在群仓的连接处如运料需要, 可将通道处竖向钢筋的间距增大至l m。
5 水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓的防震设计
筒仓防震结构的纵向钢筋最小配筋百分率应该满足以下要求, 对于7、8度地震等级, 中、边柱最小配筋率应该不小于0.7%, 角柱的最小配筋率应该不小于0.9%。仓下支承结构为柱支承的时候, 在柱与仓壁或环梁交接处及其以下部位
柱与基础交接处及其以上部位, 箍筋的配置应符合下列规定: (1) 上下交界处不小于截面边长净高的1/6, 同时钢筋搭接间距应该不小于100mm。筒壁应配置双层钢筋, 其水平或竖向钢筋总的最小配筋百分率均不宜小于0.4%。洞口扶壁柱的最小配筋百分率不宜小于0.6%。
6 结语
综上所述, 钢筋混凝土圆形筒仓作为水泥厂必不可少的贮料构筑物, 应该以经济和方便为设计原则, 在满足施工工艺要求的基础上, 按照国家的相关标准规范, 选择最合适的施工方案。随着新的施工技术和施工工艺的不断涌现, 水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓支承结构设计效率必将越来越高。
摘要：水泥厂钢筋混凝土圆形筒仓是应用最为广泛的储料构筑物, 其支撑结构性能直接决定筒仓的支撑性能。圆形筒仓支撑结构的耐火性能和耐久性能较好, 与矩形筒仓比较具有结构简单、体型合理、受力明确、施工连续、筒仓内死料少的特点, 具有较好的应用前景和应用范围。
关键词：水泥厂,钢筋混凝土,圆形筒仓,支承结构
参考文献
[1]陈载赋.钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册[M].成都:四川科学技术出版社, 2013, 5 (3) :231-232.
[2]中华人民共和国建设部.GB50077-2003, 钢筋混凝土筒仓设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2004:28.