無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土圓形筒倉(cāng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)

1、2012年第7期(總第273期)Number7in2012(TomlNo273)混凝土Concrete實(shí)用技術(shù)PRACTICALTECHN0L0GYdoi：103969~issn1002—3550201207036無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土圓形筒倉(cāng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)劉銀利，袁龍飛(西安建筑科技大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710055)摘要：結(jié)合JGJ922004(無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程》和GB500772003(鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及其他相關(guān)規(guī)

2、范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等，從預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案、預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算、實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力的計(jì)算、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件承載力計(jì)算和抗裂驗(yàn)算、扶壁柱設(shè)計(jì)及相關(guān)構(gòu)造措施等方面，對(duì)無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土圓形筒倉(cāng)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)思路，做了一些歸納總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，提出了一套適用于該類(lèi)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，為無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土圓形筒倉(cāng)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)；無(wú)黏結(jié)；預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)；扶壁柱中圖分類(lèi)號(hào)：TU528571文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002—3

3、550(2012)07—0l14一O3Reflectionsontheproblemsofexisting“codefordesignofreinforcedconcretesilos’’LIUYin—li，YUANLongfei(SchoolofCivilEngineering，Xi’allUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Byrefere

4、ncetoprestressedconcretedesigncodeandreinforcedconcretedesigncodeandotherrelevantspecificantions，designman—ualsThispaperhasmadesomeinductionsummarytothenon—cakingprestressedconcretecircularsilo’Spre—stresseddesignmentali

5、tyThesumma—rycontentmainlyhasthepre—stresseddesignproposal，theprestressedandthenon—prestressedrinforcementestimate，theactualefectivepre—stressedcomputation，theprestressedcomponentsupportingcapacitycomputationandtheanticr

6、ackcheckingcalculation，HoldstheengagedcolumndesignandrelatedstructuremeasureBecauseofprovidingthereferenceforthenon—cakingprestressedconcretecircularsilopre—stresseddesign，simultaneouslythisarticlefromdesignangleembarkin

7、g，proposedapre—stresseddesignmethodwhichissuitableforthiskindofstructureKeywords：silostructure；non—caking；prestresseddesign；holdstheengagedcolumn0引言筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)作為貯存散料的構(gòu)筑物，因其自身的優(yōu)點(diǎn)而在許多行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)需求的不斷提高，筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)朝著大型化的趨勢(shì)發(fā)展ll_z

8、l，而我國(guó)的大型筒倉(cāng)大部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在貯料荷載作用下，倉(cāng)壁和漏斗壁的環(huán)向拉力較大，為滿足正常使用階段的抗裂驗(yàn)算、減小壁厚及降低配筋率的要求，而引入預(yù)應(yīng)力技術(shù)。預(yù)應(yīng)力混凝土筒倉(cāng)為后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，主要分為有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力和無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)兩種。有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力方案，對(duì)要求采用較均勻配筋的筒倉(cāng)，則會(huì)因預(yù)留管道過(guò)多而大量增加留管、定位、穿束、張拉和灌漿等工序的工作量，因而大多數(shù)筒倉(cāng)都采用無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。本研究針對(duì)無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)

9、力混凝土簡(jiǎn)倉(cāng)，對(duì)其預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)思路做了一些歸納總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提出了一套適用于該類(lèi)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法。1預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案及布置位置為了使倉(cāng)壁、漏斗壁產(chǎn)生較均勻的的預(yù)壓力，建議采用單根預(yù)應(yīng)力筋排列和單根張拉的配筋方案。按照GB500772003《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡(jiǎn)稱(chēng)《筒規(guī)》)[3]，應(yīng)根據(jù)筒倉(cāng)的直徑大小確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的平面包角及錨固點(diǎn)數(shù)，包角不宜小于180?；?20。，錨固可采用4個(gè)或6個(gè)錨固壁柱或壁龕。錨固壁柱收稿日期：201

10、201—161l4在筒倉(cāng)壁上對(duì)稱(chēng)設(shè)置，預(yù)應(yīng)力筋由兩個(gè)半圓組成一環(huán)，對(duì)稱(chēng)布置，上下交叉錯(cuò)開(kāi)錨固于壁柱上，使張拉時(shí)筒倉(cāng)壁上建立的環(huán)向預(yù)應(yīng)力更為均勻。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置位置對(duì)筒倉(cāng)壁混凝土外表面的環(huán)向壓力影響較大，因此，為了使筒倉(cāng)壁沿厚度方向建立較好的環(huán)向壓力，盡量將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在靠近筒倉(cāng)壁外表面的位置，但是應(yīng)滿足預(yù)應(yīng)力鋼筋的最小保護(hù)層厚度。2預(yù)應(yīng)力初步設(shè)計(jì)21預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算對(duì)筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)組合下整體受力分析，可計(jì)算出倉(cāng)壁

11、、漏斗壁的環(huán)向拉力標(biāo)準(zhǔn)組合值，用于預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。由于倉(cāng)壁和漏斗壁上的環(huán)向拉力主要是由貯料荷載產(chǎn)生，而貯料荷載大小沿簡(jiǎn)倉(cāng)壁高度不斷變化，大體趨勢(shì)呈三角形分布，因而要根據(jù)環(huán)向拉力的大小先將倉(cāng)壁和漏斗壁沿豎壁分段，然后根據(jù)各段最大環(huán)向拉力的標(biāo)準(zhǔn)組合值，分段設(shè)計(jì)倉(cāng)壁和漏斗壁預(yù)應(yīng)力筋。根據(jù)JGJ922004((無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程》【4】，無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋截面面積可按式(1)估算：A生(1)％l一tot式中：?！獰o(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積；‘

12、圖2扶壁柱布置方式(4)扶壁柱個(gè)數(shù)多，預(yù)應(yīng)力鋼筋的分段越多，導(dǎo)致工程量、施工難度和費(fèi)用增加，因此，扶壁柱的數(shù)量應(yīng)根據(jù)工程具體情況綜合考慮確定。(5)扶壁柱作為預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固肋，承受較大的局壓力，應(yīng)滿足錨具下混凝土局部受壓、抗裂要求，扶壁柱的尺寸也應(yīng)滿足預(yù)應(yīng)力筋錨固、施工等要求。(6)外扶壁柱施工簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍廣；內(nèi)扶柱壁作為預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固肋，會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋曲率變化大，而在錨固端會(huì)產(chǎn)生較大的局部彎矩和剪力，同時(shí)由于筒倉(cāng)內(nèi)裝

13、有散料，內(nèi)扶壁柱會(huì)經(jīng)常受到?jīng)_擊荷載作用，可能會(huì)造成預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固端破壞，不利于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期安全運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用。32扶壁柱尺寸的確定(1)外扶壁柱的尺寸可參考下式確定目，尺寸參數(shù)見(jiàn)圖3所示。圖3扶壁柱的尺寸示意圖Z=r。tan2(10)預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固中心位于扶壁厚度中心，則：譬=r、／而(11)同時(shí)應(yīng)滿足錨固要求，則：hf≥50(12)22式中：rl——筒倉(cāng)壁外半徑，m；rD——預(yù)應(yīng)力鋼筋環(huán)半徑，m；——夾角(度)見(jiàn)圖4，一

14、般可取0=5010。；f——在與豎直線夾角為0處開(kāi)始沿圓環(huán)切線方向引出到外扶壁張拉錨固的直線段長(zhǎng)度，m；^廣—扶壁厚度，m；——錨板的寬度，mm。當(dāng)按式(11)計(jì)算的不滿足式(12)的要求時(shí)，可采取增大0的方法，也可采取垂直于預(yù)應(yīng)力鋼筋截面形心外移扶壁錨固支撐面的方法。(2)內(nèi)扶壁的尺寸可參考下式確定，尺寸參數(shù)見(jiàn)圖4所示。l~(rprpE)sin02(13)l16圖4扶壁柱的尺寸示意圖預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固中心位于扶壁厚度中心，則：Lr2一[

15、rpcosO：r~(1cos02)】(14)式中：／2——筒倉(cāng)壁內(nèi)半徑，m；——預(yù)應(yīng)力鋼筋環(huán)半徑，m；、——夾角(度)見(jiàn)圖4，一般可取20。~35。，02=30~45。；——在與豎直線夾角為0開(kāi)始沿與預(yù)應(yīng)力鋼筋環(huán)內(nèi)切的圓弧半徑rp2=(O6~08)rp，m；預(yù)應(yīng)力鋼筋單排布置時(shí)不宜小于25m，預(yù)應(yīng)力鋼筋集束布置時(shí)rp2不宜小于40m；fa——至角度處開(kāi)始沿圓環(huán)切線方向引出到外扶壁張拉錨固的直線段長(zhǎng)度，m；——扶壁厚度，m。當(dāng)按式(14)

16、計(jì)算的h不滿足式(12)的要求時(shí)，可采取減小和r口2的方法調(diào)整。33扶壁配筋預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固于扶壁上，會(huì)在扶壁上產(chǎn)生局壓力，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行錨具下混凝土局部受壓、抗裂驗(yàn)算并留足預(yù)應(yīng)力筋的交叉空間。扶壁可配置與筒倉(cāng)壁豎向和環(huán)向相同的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，內(nèi)外設(shè)置拉結(jié)構(gòu)造鋼筋不宜dx：~12@150，并應(yīng)預(yù)埋直徑為8～10mm、沿結(jié)構(gòu)軸向間距為150~200mm的鋼筋用于回填混凝土的構(gòu)造鋼筋唧。4構(gòu)造要求41鋼筋構(gòu)造要求(1)預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造要求I]：預(yù)應(yīng)力

17、筋的保護(hù)層不應(yīng)小于50mm，后張無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)由預(yù)應(yīng)力筋的邊緣算起。此外，同一水平預(yù)應(yīng)力筋在錨固處的上下距離不應(yīng)小于70mm，錨固處預(yù)應(yīng)力筋的直線段應(yīng)根據(jù)錨具要求確定，且不小于400mm。(2)非預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)造要求嘲：倉(cāng)壁的水平鋼筋直徑不宜小于10mm，也不宜大于25mm；且鋼筋間距不應(yīng)大于200InlTl，也不應(yīng)小于70toni。倉(cāng)壁的環(huán)向及豎向非預(yù)應(yīng)力鋼筋，最小配筋率均不應(yīng)小于04％。同時(shí)對(duì)于后張拉預(yù)應(yīng)力圓形筒倉(cāng)的非預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)驗(yàn)