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《大型貯煤筒倉(cāng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、大型貯煤筒倉(cāng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題一、概述 大直徑筒倉(cāng)形式的封閉煤場(chǎng)是火力發(fā)電廠貯煤的發(fā)展方向,它具有占地面積小、運(yùn)行方式簡(jiǎn)單、系統(tǒng)調(diào)度靈活、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響和有利于降低貯煤損耗等突出的優(yōu)點(diǎn)。福建漳州后石電廠和浙江寧海電廠先后建成了直徑為120m的超大型筒倉(cāng),其結(jié)構(gòu)形式是沿環(huán)向每隔一定距離設(shè)置了豎直溫度縫,筒倉(cāng)被分隔成一個(gè)個(gè)受力相互獨(dú)立的擋煤墻,為抵抗煤壓力產(chǎn)生的水平推力,擋煤墻背后設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)尺寸很大的扶壁柱,擋煤墻結(jié)構(gòu)按擋土墻設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)?! ∥錆h大學(xué)土建學(xué)院和廣東電力設(shè)計(jì)院提出整體式貯煤筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)理念,即在
2、沿筒倉(cāng)壁環(huán)向不設(shè)豎直溫度縫,充分利用混凝土倉(cāng)壁環(huán)向鋼筋承擔(dān)煤壓力和上部屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平推力,這樣可以取消扶壁柱結(jié)構(gòu),有效地減小倉(cāng)壁截面尺寸,樁基以及地基基礎(chǔ)的工程量,從而獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益,這一方案已在廣東汕尾電廠實(shí)施。廣東河源電廠也將采用此方案?! ?duì)于整體式混凝土貯煤筒倉(cāng),堆煤引起的內(nèi)壁溫度上升與外部大氣溫度之間形成的溫差,是結(jié)構(gòu)的主要荷載之一,然而,這方面的資料非常有限。貯煤筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)的另外一個(gè)主要荷載是堆煤側(cè)壓力,其大小主要和煤的容重、內(nèi)摩擦角以及煤和倉(cāng)壁之間的摩擦系數(shù)等相關(guān)。庫(kù)倫土壓力公式是針對(duì)平
3、面應(yīng)變問(wèn)題提出的,但現(xiàn)在的問(wèn)題是軸對(duì)稱問(wèn)題,顯然不適用?,F(xiàn)行《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》和文獻(xiàn)[3]在確定側(cè)壓力時(shí)雖然考慮了軸對(duì)稱的特點(diǎn),但沒(méi)有考慮堆料與混凝土壁的摩擦力,且認(rèn)為堆料最高點(diǎn)位于筒倉(cāng)中心軸線上,實(shí)際上,大型筒倉(cāng)受堆煤設(shè)備與工藝的限制,堆煤最高點(diǎn)通常位于筒倉(cāng)中心軸線和倉(cāng)壁之間且靠近倉(cāng)壁的位置,直接應(yīng)用這些公式也不合理。為了合理地確定倉(cāng)壁內(nèi)外溫差和堆煤側(cè)壓力這兩個(gè)主要荷載,使筒倉(cāng)設(shè)計(jì)建立在充分可靠的依據(jù)上,采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)十分必要。我們將實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)選擇在浙江寧海電廠的1#圓形筒倉(cāng)內(nèi),該筒倉(cāng)直徑120m、高20m
4、,倉(cāng)壁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),沿環(huán)向每隔10m設(shè)置豎向縫,上部為空間球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu),高43m,所貯存的煤為陜西神府煤。實(shí)測(cè)內(nèi)容包括:(1)堆煤后筒倉(cāng)內(nèi)壁不同高度處的溫度隨堆煤時(shí)間變化情況;(2)煤對(duì)倉(cāng)內(nèi)壁的側(cè)壓力沿高度分布情況。通過(guò)將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,并結(jié)合相關(guān)的理論分析,最終確定設(shè)計(jì)荷載,為科學(xué)合理地設(shè)計(jì)超大型貯煤筒倉(cāng)提供依據(jù)?! ∥覀冞M(jìn)行的另一項(xiàng)研究工作是,對(duì)于初步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸和基礎(chǔ)型式,建立包括筒倉(cāng)、基礎(chǔ)承臺(tái)、樁基和周圍土體在內(nèi)的三維有限元模型,使用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的荷載數(shù)據(jù),進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算分析,內(nèi)容主要如下: ?。?)
5、主要荷載作用下的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形分布。包括:堆煤的煤壓力作用,筒倉(cāng)內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)和變形;堆煤運(yùn)行時(shí),在內(nèi)外溫差作用下,倉(cāng)壁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)和變形;季節(jié)溫度變化引起的應(yīng)力場(chǎng)和變形;這些荷載組合工況下的內(nèi)力、變形和配筋等?! 。?)筒倉(cāng)厚度優(yōu)化計(jì)算 選擇不同的壁厚結(jié)構(gòu)尺寸在各種控制工況下進(jìn)行計(jì)算分析,比較內(nèi)力分布和材料用量,達(dá)到優(yōu)化壁厚設(shè)計(jì)的目的?! 。?)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算 在上述控制荷載工況,包括半邊堆煤工況作用,計(jì)算分析堆煤場(chǎng)區(qū)的沉降變形和水平側(cè)向位移,以及它們對(duì)樁基的內(nèi)力和變形的影響,從而確定樁基的類型、尺寸及數(shù)
6、量和堆煤區(qū)是否需要打樁?!《?、內(nèi)外溫差和堆煤壓力測(cè)試結(jié)果 溫度變化量測(cè)方法是沿筒倉(cāng)內(nèi)壁一定范圍內(nèi)不同高度布置溫度傳感器,具體布置為:在相對(duì)筒倉(cāng)入口約180o~190o之間的內(nèi)壁布置三列溫度傳感器,每列的環(huán)向間距均為5m,每列均沿高度布置5個(gè)溫度傳感器,分別在相對(duì)倉(cāng)內(nèi)地面0m、4m、8m、12m和16m高度處。當(dāng)堆煤達(dá)到預(yù)定高度后,開(kāi)始讀數(shù)紀(jì)錄,一天記錄四次,連續(xù)記錄42天?! 毫ψ兓繙y(cè)方法是沿筒倉(cāng)內(nèi)壁不同高度布置壓力傳感器,具體為:在相對(duì)筒倉(cāng)入口約195o處的倉(cāng)壁沿高度布置一列壓力傳感器,從倉(cāng)內(nèi)地面0m高程
7、開(kāi)始每隔2m一個(gè),共8個(gè)。待堆煤達(dá)到指定高度后,開(kāi)始讀數(shù),一天記錄1次,連續(xù)記錄5天?! 《衙洪_(kāi)始時(shí)各傳感器溫度在27℃左右。隨著堆煤時(shí)間,溫度不斷上升,煤場(chǎng)底部由于受地表溫度影響,上升幅度較小,在6周內(nèi),上升2-4℃,在堆煤高度的中部溫度上升幅度最大,6周內(nèi)上升了9-11℃,達(dá)到37-38℃,靠近上表面的溫度上升幅度比中部略小。在堆煤初期,溫度上升速度稍快,整個(gè)量測(cè)期間的平均上升速度為0.24℃/天?! ∮^測(cè)期間大氣環(huán)境平均溫度為29℃,因此,倉(cāng)壁內(nèi)外溫度差在10℃以內(nèi)。在堆煤的第42天(即觀測(cè)就要結(jié)束的當(dāng)天)
8、,堆煤場(chǎng)的中心區(qū)域發(fā)生局部煤自燃,這時(shí),傳感器的溫度并沒(méi)有異常變化,這說(shuō)明自燃是局部的,并沒(méi)有影響到邊壁?! ⑼粔毫y(cè)點(diǎn)中各次量測(cè)中的讀數(shù)進(jìn)行平均,再按照廠家提供的傳感器標(biāo)定公式算出側(cè)壓力值,見(jiàn)表1。假定側(cè)壓力沿高度呈線性變化,并符合下面的計(jì)算公式p=Kγh,式中p是任意一點(diǎn)的側(cè)壓力,h是倉(cāng)壁處煤堆表面到該點(diǎn)的深度,K是側(cè)壓力系數(shù),γ是煤的容重,為10kN/m3。根據(jù)