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      某核電站雙殼結(jié)構(gòu)懸吊免拆施工技術(shù)

      2020-10-30 03:30:24張仔紅李小明毛立陽鄒少俊
      關(guān)鍵詞:核電站模板

      張仔紅 李小明 毛立陽 鄒少俊

      摘? 要:某核電站是目前我國自主研發(fā)的第三代壓水堆核電站,該堆型核電站避免大飛機(jī)撞擊,設(shè)計(jì)為雙殼結(jié)構(gòu),外殼鋼筋密集、結(jié)構(gòu)截面尺寸大,雙殼間空間狹小,施工難度大。雙殼形成密閉空間,無材料倒運(yùn)洞口。某核電5、6號機(jī)組采用懸吊免拆施工技術(shù),解決了空間狹小、無法設(shè)置支撐體系、密閉空間封閉部位的施工,降低施工難度。同時(shí),針對懸吊模板的設(shè)計(jì)、就位控制與加固,鋼筋混凝土施工方法進(jìn)行了研究,形成了一套成熟的施工工藝。

      關(guān)鍵詞:核電站;懸吊免拆;模板

      引言

      核隨著核電工程的發(fā)展,我國自主設(shè)計(jì)的某三代核電站得到大力推廣。核電站由于其特殊性,存在大量設(shè)備提前引入,導(dǎo)致樓板無法按照傳統(tǒng)施工方法搭設(shè)支撐體系。部分區(qū)域?yàn)槊荛]空間,空間內(nèi)施工材料清理后,需要對預(yù)留洞口進(jìn)行封堵,人員無法進(jìn)入空間內(nèi)部。部分空間高度不足,人員無法操作,所有迫切需要研究一種新型施工工藝。

      通過對某核電站雙殼結(jié)構(gòu)密閉空間樓板封閉懸吊免拆技術(shù)的研究和實(shí)踐,以一種鋼結(jié)構(gòu)免拆模板、與型鋼、鋼筋、高強(qiáng)螺桿等組合免拆工裝體系,順利完成了雙殼樓板封閉施工,形成一整套施工工藝。

      1? 工程概況

      雙殼結(jié)構(gòu)樓板為兩層,上層與下層樓板之間凈距700mm,其間無其他支撐。下層樓板板厚500mm,上層樓板跨度52.600m,板厚1800mm,上層樓板鋼筋為HRB500E/40mm,分為上中下垂直交叉共計(jì)10層。在上層樓板預(yù)留長度5.000m,寬3.500m二次澆筑區(qū)域,鋼筋預(yù)留100%接頭。

      2? 方案確定

      2.1常規(guī)施工方法

      施工工藝流程:支撐架搭設(shè)→板底模板鋪設(shè)→施工縫處理及基層清理→ 測量定位放線→板底預(yù)埋件安裝與驗(yàn)收→鋼筋綁扎→板頂預(yù)埋件安裝→模板支設(shè)→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→模板拆除。然而此類方法無法實(shí)施。主要存在以下問題。

      1)兩層樓板間空間狹小,人員無法正常操作,樓板支撐體系安裝及拆除困難,施工效率低,安全風(fēng)險(xiǎn)較高;

      2)預(yù)留洞口封閉形成密閉空間,無人員出入通道。

      2.2懸吊免拆施工方法

      施工工藝流程:預(yù)埋鋼筋量測→懸吊模板設(shè)計(jì)加工→懸吊模板組裝提升→懸吊模板加固→施工縫處理→鋼筋綁扎→第一層混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→施工處理→第二層混凝土澆筑。

      采用懸吊免拆技術(shù)能避免常規(guī)方法的問題。

      3? 操作要點(diǎn)

      本工程基材混凝土強(qiáng)度C60,結(jié)構(gòu)鋼筋為HRB500E直徑40mm。懸吊模板鋼板材質(zhì)Q235B,鋼板厚度25mm,懸吊桿件分為兩部分,下部分與鋼板焊接為HRB400直徑20mm鋼筋,上部分為直徑160mm高強(qiáng)螺桿,此高強(qiáng)螺桿能承載9KN。

      懸吊免拆施工技術(shù)主要施工工藝分為6階段進(jìn)行,各階段主要工作如下。

      1)測量現(xiàn)場預(yù)留鋼筋位置,根據(jù)預(yù)留鋼筋位置對懸吊模板體系進(jìn)行設(shè)計(jì),懸吊桿件與結(jié)構(gòu)鋼筋距離≥20mm。懸吊桿件間距≤650mm,為了懸吊模板能在雙屋面狹小空間中操作方便,將懸吊模板設(shè)計(jì)為等分4塊,每塊上設(shè)置4個(gè)吊耳,吊耳鋼筋采用直徑10mm熱軋光圓鋼筋制作,吊耳與鋼板焊接不小于50mm,焊接厚度3mm。

      2)懸吊模板加工制作。對鋼板進(jìn)行切割,在車間按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行組裝加工。鋼板開孔22mm,鋼筋與鋼板采用穿孔塞焊,焊接處表面打磨平整度公差1.5mm。為了避免鋼筋與周邊預(yù)埋鋼筋位置沖突,同時(shí)在雙層屋面中可以調(diào)整位置,將鋼筋分為兩段,其中下段距離鋼板面500mm處設(shè)置絲頭。上段與其連接后最終長度1600mm。

      3)懸吊模板的安裝,根據(jù)安裝圖要求,將懸吊模板運(yùn)至雙層樓板間拼裝加固,拼裝完成后采用L50角鋼或直徑≥25mm。加固完成后,將懸吊桿件與剩余部分懸吊鋼筋采用I級配套套筒進(jìn)行連接,連接完成后外露絲扣≤2P。洞口上部垂直于洞口短邊架設(shè)4組工字鋼梁(根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際可以增加),居中焊在鋼筋棍上。每組兩根I18工字鋼,兩根工字鋼凈間距20mm。通過6道高強(qiáng)拉桿吊設(shè)鋼模板(25mm鋼板)。工字鋼端頭下部放置兩根鋼梁下部放置兩根I18工字鋼,工字鋼采用鋼筋進(jìn)行點(diǎn)焊,便于鋼筋綁扎。由于現(xiàn)場鋼筋較為密集,若出現(xiàn)懸吊鋼筋與結(jié)構(gòu)鋼筋沖突的情況,在鋼模板已經(jīng)安裝加固完的前提下,可根據(jù)現(xiàn)場需求,現(xiàn)場鉆孔增加懸吊鋼筋、拉桿,增設(shè)的懸吊鋼筋安裝加固完成后(增設(shè)后,懸吊鋼筋間距不得大于原平面圖要求),可割除與鋼筋沖突的懸吊鋼筋。

      4)懸吊免拆模板提升加固,將組裝完成的懸吊模板上部與直徑16mm高強(qiáng)螺桿焊接。焊縫長度不小于50mm,焊角高度8mm。焊接牢固后,采用螺母扣件懸吊在預(yù)鋪的I18工字鋼,均勻調(diào)節(jié)螺母扣件,使懸吊模板緩慢提升,提升至與樓板地面緊密貼合。具體詳見附圖5。

      5)綁扎上部樓板鋼筋,樓板鋼筋需與懸吊桿件交叉錯(cuò)開。

      6)混凝土澆筑。按照懸吊模板受力計(jì)算要求,混凝土澆筑分兩層施工,每層厚度900mm,施工下層混凝土確保上層混凝土強(qiáng)度100%。

      4? 施工關(guān)鍵及難點(diǎn)

      4.1懸吊模板設(shè)計(jì)關(guān)鍵及難點(diǎn)

      由于前期預(yù)埋鋼筋位置已經(jīng)固定,無法移動,新加工的懸吊模板需避讓原預(yù)留鋼筋,對原預(yù)留鋼筋進(jìn)行測量,測量精度要求較高。

      4.2懸吊模板安裝關(guān)鍵及難點(diǎn)

      1)由于鋼筋共計(jì)10層,預(yù)留孔洞周邊鋼筋已經(jīng)形成,中部鋼筋未綁扎,懸吊模板吊桿需要調(diào)整位置,確保懸吊桿件能穿過10層鋼筋。

      2)懸吊桿件采用機(jī)械連接或焊接方式,對焊接工藝和質(zhì)量要求高。

      5? 理論計(jì)算

      根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主要對上部鋼梁、懸吊模板鋼板、懸吊鋼筋與高強(qiáng)螺桿焊接、吊耳進(jìn)行驗(yàn)算。按最不利情況,取最大荷載進(jìn)行計(jì)算:

      5.1鋼梁計(jì)算:

      每組工字鋼底部物項(xiàng)自重:混凝土自重+鋼模板板自重,混凝土自重=0.65×3.4×1.8×25=99.45kN,鋼模板自重=4.73kN,施工活荷載=0.65×3.4×3=6.63kN,總荷載1.2×(99.45+4.73)+1.4×6.63=134.3kN,縱向線荷載為39.5kN/m。

      1)鋼梁荷載驗(yàn)算:

      鋼梁下部荷載為拉桿傳遞,可視為點(diǎn)荷載,中間六根拉桿荷載分別為16.79 kN、24.69 kN、25.68kN、25.68kN、24.69 kN、16.79 kN。單根工字鋼荷載為一組鋼梁荷載值的一半,即鋼梁承受中間六根拉桿荷載分別為8.4 kN、12.35 kN、12.48kN、12.48kN、12.35 kN、8.4 kN。

      通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器得工字鋼承受最大剪力33.23 kN,最大彎矩27.16 kN*m。

      (a)受力簡圖

      (b)剪力圖

      (c)彎矩圖

      鋼梁抗彎驗(yàn)算

      鋼梁抗彎強(qiáng)度:σ=M/W=27.16×106/185000=146.8N/mm2

      鋼梁抗剪驗(yàn)算

      τ= VSx/Ixtw=33.23×1000×106.5/(1160*6.5*10)=47N/mm2

      撓度值為0,撓度可忽略。

      5.2底部鋼模板驗(yàn)算

      單根懸吊鋼筋下部鋼模板面積為650mm×650mm,拉桿位置為鋼模板剪力和彎矩最大位置,取模板對角線的一半長,100mm寬為計(jì)算單元,承受荷載為:

      1.2×(0.46×0.1×1.8×25+0.46×0.1×0.025×79)+1.4×(3×0.1×0.46)=2.79kN,沿長邊的線荷載為6.07kN /m。

      得出最大剪力為2.79kN,最大彎矩為0.64kN.m,因?yàn)橛?jì)算模型為對角線的一半,故鋼板最大剪力為5.58 kN,最大彎矩為1.28kN.m。

      (a)受力簡圖

      (b)彎矩圖

      1)鋼板(100×25mm)抗彎驗(yàn)算

      鋼板抗彎強(qiáng)度:σ=M/W=1.28×106/10417=122.88N/mm2

      2)鋼板(100×25mm)抗剪驗(yàn)算

      τ= VSx/Ixtw=5.58×1000×7.81/(13.02×10×12.5)=26.78N/mm2

      3)鋼板(100*25mm)撓度計(jì)算

      鋼板撓度變形驗(yàn)算:?=q×l4/8EI=1.255mm

      5.3吊環(huán)驗(yàn)算

      鋼板自重為196.25Kg/㎡,每塊鋼板重量:1.75×1.15×196.25=395Kg=3950N,根據(jù)《建筑計(jì)算手冊》第四版10-101,采用10mm的鋼筋制作,每塊鋼板上4個(gè)吊環(huán)。

      σ=9807G/nA=9807×0.5(6×78.5)=10.5N/mm2≤60N/mm2,滿足。

      根據(jù)上述計(jì)算單個(gè)吊環(huán)所承受的鋼板重量為3950/4=988N。

      焊縫驗(yàn)算:采用E4316焊條焊接,吊環(huán)兩支腿長度均為50mm,支腿兩側(cè)均設(shè)置焊縫,焊腳尺寸取hf=3mm進(jìn)行驗(yàn)算。其焊縫強(qiáng)度計(jì)算如下: <[f],滿足。

      其中? N——垂直于焊縫長度方向的力;

      he——角焊縫的計(jì)算厚度,對直角焊縫等于0.7hf,hf為焊腳尺寸;

      lw——角焊縫的計(jì)算長度,對每條焊縫取其實(shí)際長度減去2hf。

      6 結(jié)論

      根據(jù)某核電站雙殼樓板密閉空間、狹小空間的特點(diǎn),采取懸吊免拆技術(shù),有效克服了間空間狹小人員無法正常操作,密閉空間人員無法出入等困難;通過對懸吊免拆技術(shù)的工藝分析,理論核算、工藝操作要點(diǎn)論述,能有效保證結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量,同時(shí)為同類工況施工提供了參考。

      參考文獻(xiàn)

      [1]? 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2017。北京:中國建? 筑工業(yè)出版社。2017.

      [2]? 中國建筑技術(shù)研究院,JGJ99-98高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

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