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溫度效應對鋼筋混凝土影響?

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溫度效應對鋼筋混凝土影響?

發布日期:2019-04-01 作者: 點擊:

溫度效應對鋼筋混凝土煙囪的影響

〔摘 要〕 針對溫度效應對鋼筋混凝土煙囪的影響,介紹有關鋼筋混凝土煙囪內襯和隔熱層導熱系數取值、煙氣設計溫度和日照溫度取值以及煙囪環向鋼筋配筋率。

〔關鍵詞〕 鋼筋混凝土煙囪;溫度效應

  溫度效應對一般的建筑結構影響不大,工程設計中往往忽略其效應或僅從結構上加以考慮,但溫度效應對混凝土板、大體積混凝土、不規則殼體、超高層建筑,包括混凝土結構施工都有影響,正因如此,在工程設計和施工中都采取相應措施來預防溫度效應對混凝土結構的不利影響。就目前的建筑水平,已經能較好地解決溫度效應對一般混凝土結構的影響。溫度效應對煙囪、水池等特種結構的影響比一般結構更加嚴重,有時甚至影響到這類結構安全和正常使用。本文將討論溫度效應對鋼筋混凝土煙囪的影響。

1 溫度效應對鋼筋混凝土煙囪的影響

對于火電廠鋼筋混凝土煙囪而言,溫度效應是筒身受損破壞的主要原因之一,當筒內煙溫較低時,會因溫度過低而結露導致低溫腐蝕的發生;當筒內煙溫過高時,筒身會因溫度應力的作用而開裂。

除了煙溫影響外,還有日照、寒潮等自然環境因素對鋼筋混凝土煙囪產生影響。煙氣溫度的作用對鋼筋混凝土煙囪筒壁外側材料將產生環向拉應力,而日照等因素對煙囪冷筒階段(施工期間和停爐檢修期間)筒壁內側材料要產生拉應力。從理論上講,如果拉應力設計值達到或超過筒身混凝土的抗拉設計強度,則筒壁產生豎向裂縫將無法避免。通過深入現場對已建多年的120 m、100 m、80m不同腐蝕條件鋼筋混凝土煙囪的觀察,并

走訪一些多年從事煙囪施工的專業隊伍,經充分研究分析,發現不少鋼筋混凝土煙囪筒身普遍存在著不同程度的縱向裂縫,影響到煙囪的整體剛度和結構強度,危及筒身安全。

2 溫度應力的取值問題

作為煙囪設計方面的一個薄弱環節,溫度應力的取值問題已成為設計中的一道難題。在鋼筋混凝土煙囪設計中,環向應力計算一般僅考慮煙溫影響,日照、寒潮等自然環境影響一直被當作可忽視的因素,《煙囪設計規范》GB50051-2002雖然提及日照影響問題,但因缺乏必要的基礎資料,未對有關日照影響作明確的規定,只是對筒壁厚度大于450 mm和筒壁外測溫度長期大于內測溫度的部位,明確了應在內側配選構造鋼筋的一些規定,而筒壁配筋則采用單層配置于外側的常規型式。美、日、俄等國家已經在鋼筋混凝土煙囪中采用了雙層配筋。俄羅斯規范則明確規定,計算內部環向鋼筋時,必須考慮到煙囪在施工期間有太陽輻射

而產生溫差(25℃)的影響。從規范的角度看,我國煙囪設計水準起點相對較低,致使在設計中,除需執行現行規范的有關規定外,污水池堵漏公司 還需采納各地的實踐經驗作為對規范未明確和完善之處的補充。稍有不慎,便會導致煙囪在運行中難以滿足設計要求,出現諸如開裂、腐蝕等一系列問題。近年來,國內設計單位開展了大量的科研和調查研究,并借鑒國外設計經驗,對鋼筋混凝土煙囪溫度應力的各種成因、分階段應力狀態以及溫度應力配筋問題等方面業已達成共識,從而使鋼筋混凝土煙囪設計水平有了很大提高。

2.1 煙囪內襯、隔熱材料的導熱系數取值鋼筋混凝土煙囪內襯、隔熱材料的導熱系數按規范取值不太合適。因為規范規定的內襯、隔熱層材料導熱系數是按干容重狀態下的取值,而實際狀態恰好相反,煙囪內煙氣是呈飽和狀態的,對水膜式除塵器除塵的煙氣則更是如此,當內襯、隔熱層受煙氣蒸泡后,導熱系數就遠大于規范中所提供的數值。此外,煙囪在施工過程中,濕態外筒壁混凝土使封閉的隔熱層受潮,加上常用的隔熱材料(如礦棉、巖棉等)吸濕性較強,導熱系數必然遠大于規范中給出的干態值。設計中均要根據內襯、隔熱材料的性能和煙氣運行條件適量放大干態下的導熱系數,放大倍數根據經驗取1.5~3倍不等。如煙囪高150 m,內襯采用粘土質耐火磚,隔熱層采用水泥珍珠巖制品,規范提供的導熱系數λ分別為粘土質耐火磚0.93,水泥珍珠巖制品0.16,而在設計中則分別取3.86、0.32。

2.2 日照溫度和煙氣溫度的取值

日照溫度和煙氣溫度取值不當也是煙囪出現縱向裂縫的因素之一。工藝提供的煙氣溫度設計值均以正常運行工況為準,實際生產過程中,煙氣溫度因各種原因會產生變化,尤其是當發電系統發生事故后,煙氣溫度可能有較大的提升。在引進外資的項目中,由外方提供的煙氣設計溫度均考慮了事故煙溫,大大高出國內同類型項目中所采用的標準。因此,工程設計中,應適當提高煙氣設計溫度。至于提高多少為宜,需同工藝共同研究。目前,許多電力設計院將煙氣設計溫度在工藝提供的煙氣溫度上提高10%。此外,無煙氣影響的冷筒階段,混凝土筒壁溫度變化受當地氣溫、日照、風速、風向及周圍環境等因素的影響(其中日照影響隨季節變化)。由于壁溫的變化,筒壁內外應力狀態也相應變化,時而出現拉應力,時而出現壓應力,兩者隨著季節的推移而交替變化著,對筒壁內表面,溫度應力取決于日照溫差,按照規范規定,外筒壁最高溫度采用夏季極端最高氣溫一般在40℃左右,而夏季太陽照射煙囪混凝土外筒壁的最高溫度可達50~70℃或更高這時,筒壁內

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外溫差將大于按大氣溫度計算的溫差。如果設計中考慮不當,必將造成煙囪還沒有投入運行,內筒壁便開裂的不良后果。

2.3 提高煙囪環向鋼筋的配筋率

按現行規范標準,煙囪溫度應力控制的環向構造配筋并不符合實際情況。首先,對煙囪這樣的重要結構,如果內壁開裂,則煙囪投入運行后,煙氣對筒身的腐蝕會暢通無阻直接危及煙囪的安全,因此,煙囪設計按單面配筋客觀上已不允許。我國部分電算程序規定內層環向配筋率為0.1%,如果按照國外規范,考慮太陽輻射產生溫差(25℃)的影響這一配筋率偏低,由于目前沒有統一的定量標準,設計人員在設計中往往根據經驗而定建議內壁配筋率以0.15%~0.25%為宜;關于壁外側環向配筋,規范規定的構造配筋率為0.25%。實踐證明,這一配筋率并不能保證煙囪在使用期間不產生溫度裂縫,特別是煙囪中上部,裂縫寬度往往超過規范允許值。有人提出:“鋼筋混凝土煙囪環向構造配筋率0.2%偏低,對于高煙囪采用0.5%為宜。將裂縫比較嚴重的煙囪上部1/3左右的外壁環向鋼筋配筋率提高到0.4%~0.5%。”煙囪中下部通過計算得到的配筋率也應適當加大,可考慮1.1~1.2的放大系數。許多設計者在設計鋼筋混凝土煙囪時,外壁配筋率一般都取0.3%~0.5%。


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