某气膜钢筋混凝土穹顶结构储仓合理开洞时间分析
孟文清,刘飞,张亚鹏
(河北工程大学土木工程学院,河北邯郸 056038)
摘要:气膜钢筋混凝土穹顶结构储仓(简称球仓)的仓壁施工到一定厚度后,结构自身强度增加,为了方便人员及材料进出,保证施工进度,可以撤除仓内气压,工艺上称之为开洞。文章结合内蒙某直径54m球仓工程,运用有限元软件ANSYS建立施工过程中的球仓有限元模型。结合球仓的施工工艺要求及有限元分析试算结果,提出3类不同的混凝土喷射施工方案,并对3类方案的不同工况进行有限元模拟计算,分析结构的应力、变形,得到球仓的合理开洞时间,为此类气膜钢筋混凝土穹顶结构的施工提供参考。
关键词:气膜钢筋混凝土结构;喷射混凝土;ANSYS;开洞;施工方案
气膜钢筋混凝土穹顶结构球仓因被工程界广泛视为用料最省、稳定性好、施工方便、造价低的一种结构,开始在煤炭行业广泛运用。施工早期,为了保证气膜钢筋混凝土穹顶结构球仓能够承担混凝土自重及施工期间的荷载,需要保持球仓封闭且仓内恒压状态;当仓壁施工到一定厚度后,结构自身强度增加,为了方便人员及材料进出,保证施工进度,可以撤除仓内气压,工艺上称之为开洞。
文章对3种不同的混凝土喷射方案的不同工况进行有限元模拟计算,分析结构的应力、变形,得出结构合理开洞时间。合理的开洞时间不仅能确保气膜钢筋混凝土穹顶结构的顺利完工,还能降低施工造价、加快施工进度,并为此类气膜钢筋混凝土穹顶结构的施工提供参考。
1球仓概况及施工工艺
本工程气膜穹顶储仓直径54米,,设计储煤量60000吨。仓体由柱面薄壳和圆顶薄壳两部分组成,上部结构0~,~。截面壁厚由720mm逐渐缩至280mm。仓体采用喷射混凝土,强度等级为C30。地基采用高强度预应力管桩复合地基,碎石褥垫层,地下暗道为条形基础,仓体为环形基础。仓下设置有3条地下暗道,在地下暗道顶部对应共设有16个漏斗。
工艺流程:地基处理→环基和廊道施工→环梁以下预留孔洞封堵、基础回填土完成→展膜施工→吹膜施工→喷涂界面剂和聚氨酯泡沫保温层→预埋钢筋标签→绑扎构造钢筋→喷射构造层混凝土→开洞前绑扎结构钢筋和喷射结构层混凝土→开洞→开洞后绑扎结构钢筋和喷射结构层混凝土→预留洞口开启及封堵
施工工艺:利用定型的含pvc的聚氨酯织物球形膜体作为外模板(永久保留不拆除)并将其固定在按设计要求施工完毕的环型基础上,向膜内持续输入空气并保持膜内恒压状态,随后依次在膜内喷涂界面剂、聚氨酯泡沫层、分层绑扎构造钢筋和结构钢筋、逐层喷射混凝土,最终形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的仓储结构体系。
气膜钢筋混凝土穹顶结构准备开洞时,首先要停止鼓风机鼓风,要时刻监视压力表,并且要调节充气机调节阀,使膜内保持适当的压力减小速率。同时应注意防止喷射混凝土局部下陷,否则会引起结构的整个坍塌。开洞时一定要确定气膜钢筋混凝土穹顶结构能够维持自立。
2方案制定
根据气膜钢筋混凝土穹顶结构球仓的施工工艺要求,一般来说,仓壁混凝土的喷射方法为沿着球仓仓壁竖直方向先下后上,下厚上薄,呈阶梯式喷射;沿着仓壁厚度方向,每层混凝土的喷射厚度为30~50mm左右。不同的混凝土施工方案表示着不同的气膜
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