筒仓仓顶自承重模架体系设计与施工思考

论文价格:150元/篇 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis 编辑:vicky 点击次数:
论文字数:42555 论文编号:sb2021072215171336464 日期:2021-07-26 来源:硕博论文网
本文主要得到以下结论:(1)开发了一套筒仓仓顶自承重模架体系,该体系分为锥壳自承重模架体系和仓顶梁板结构自承重模架体系两部分,待仓顶施工完成后该体系不需要拆除,省去了拆除支撑体系的过程,利用该体系施工,具有施工方便,施工工期短的优点。

第 1 章 绪论

1.1 研究背景与意义
筒仓占地面积小、容量大,能够有效利用空间、节约土地资源。其中钢筋混凝土筒仓应用时间较长,设计施工技术比较完善,尤其是对于大体积承载筒仓,该结构形式应用更为广泛。筒仓存储物料不同,在工业中筒仓用以储存煤炭、水泥等材料,在农业中筒仓被用以储存粮食等物料;其中圆形筒仓对于筒仓的滑模施工更加的方便,受力更加的合理。
本文所研究的筒仓结构内径为 30m,仓体高度达 60 米,属于超大体积的筒仓。当利用刚性滑模平台进行筒仓施工时,施工仓壁完成后,在进行仓顶施工时,需要对刚性滑模平台采取临时加固措施,从而满足仓顶结构施工要求。当采用柔性滑模进行筒仓的施工时,需要从地面搭设满堂脚手架进行仓顶的施工。两种施工仓顶的方法均存在施工繁琐,施工工期长的问题。本文力图通过施工工艺的改进,设计一种筒仓仓顶自承重模架体系,该体系分为锥壳自承重模架体系和仓顶梁板结构自承重模架体系两部分,当采用刚性滑模施工时,其中刚性滑模平台只起到建立该自承重模架体系搭建临时支撑平台和作为临时施工平台的作用,当采用柔性滑模施工时,不再需要从地面搭设满堂脚手架。待仓顶施工完成后该体系不需要拆除,省去了拆除支撑体系的过程,利用该自承重模架体系施工,施工更加方便、安全。
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1.2 国内外研究现状
对于筒仓的施工多采用滑模施工,当仓壁施工完成后要进行锥壳和仓顶梁板结构的施工,锥壳和仓顶梁板结构的施工难度大,传统的施工方法之一为待仓壁滑模结束后,拆除滑模装置,在地面搭设满堂脚手架,进行锥壳和仓顶梁板结构的施工,该种施工方法脚手架用量大,施工周期长,筒仓仓顶的施工中最为常见。
中心井架与辐射桁架组合型支撑平台[1],利用该支撑平台进行仓壁滑模时,同时在支撑平台的底端搭设中心脚手架。支撑平台中的辐射桁架与仓壁提升架连接,另一端与满堂脚手架连接,辐射桁架起到仓壁滑模施工提供操作平台的作用,同时在仓壁滑模完成后,对中心脚手架进行加固处理,从而形成锥壳和仓顶梁板结构施工支撑体系,该种施工方法下,人工和材料用量较大。如图 1-1 所示。
图 1-1 中心井架与辐射桁架组合型支撑平台
图 1-1 中心井架与辐射桁架组合型支撑平台
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第 2 章 筒仓仓顶自承重模架体系

2.1 工程概况
某输煤系统铁路装车分流仓,仓体为钢筋混凝土结构,筒仓仓顶形式为钢筋混凝土锥壳式仓顶,主体高度 73m。筒仓锥壳垂直高度为 4.4m,锥壳与仓壁角度呈 45°,混凝土厚度为 450mm,锥壳上环梁截面尺寸为 800mm×1800mm,内径为16.10m,外径为 18.5m,下环梁截面尺寸为 800×2500mm,内径为 14.6m,外径为15.4m,由上环梁、锥壳、下环梁组成的空间结构把仓上建筑和设备荷载传给筒壁,筒仓正面示意图,如图 2-1 所示。仓顶主梁截面尺寸为 800×1400mm,次梁截面尺寸分别为 300×800mm、200×500mm、200×400mm,楼板厚度为 180mm,仓顶梁板平面图如图 2-2 所示。
图 2-1 筒仓正面示意图Fig.2-1 Silo front schematic图 2-2 仓顶梁板平面图Fig.2-2 Floor Plan
图 2-1 筒仓正面示意图Fig.2-1 Silo front schematic图 2-2 仓顶梁板平面图Fig.2-2 Floor Plan
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2.2 筒仓锥壳自承重模架体系
筒仓锥壳自承重模架体系由伞状龙骨支撑平台和钢筋空间网格结构组成的筒仓锥壳自承重模架体系,如图 2-3 所示。
图 2-3 筒仓锥壳自承重模架体系
图 2-3 筒仓锥壳自承重模架体系
2.2.1 伞状龙骨支撑平台
伞状龙骨支撑平台是由 8 榀支撑桁架和上环梁钢桁架拼装而成,伞状龙骨支撑平台中的支撑桁架下部与下环梁内侧预埋板连接,上部与上环梁钢桁架外侧连接,支撑桁架在锥壳混凝土的厚度内,上环梁钢桁架在仓顶上环梁内部,该结构体系起到钢筋空间网格结构铺设支撑作用,并作为筒仓锥壳自承重模架体系的组成部分,如图 2-4 所示。
图 2-4 伞状龙骨支撑平台
图 2-4 伞状龙骨支撑平台
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第 3 章 伞状龙骨支撑平台初步设计与分析.............................11
3.1 伞状龙骨支撑平台结构方案设计........................11
3.1.1 支撑桁架方案设计.......................................11
3.1.2 上环梁钢桁架方案设计..............................12
第 4 章 筒仓锥壳自承重模架体系设计与分析.............................22
4.1 筒仓锥壳自承重模架体系结构方案设计..............................22
4.1.1 钢筋桁架方案设计..............................22
4.1.2 钢筋桁架支点连接方案.....................................22
第 5 章 筒仓仓顶梁板结构自承重模架体系设计与分析.......................45
5.1 筒仓仓顶梁板结构自承重模架体系结构方案设计..........................45
5.1.1 空间钢桁架结构体系方案设计...............................45

第 6 章 筒仓仓顶自承重模架体系施工研究

6.1 筒仓锥壳自承重模架体系施工工艺
筒仓仓壁的施工分为刚性滑模和柔性滑模两种,根据滑模施工的方式的不同,筒仓锥壳自承重模架体系具有两种施工工艺。
6.1.1 刚性滑模下筒仓锥壳自承重模架体系施工工艺
在采用刚性滑模施工时的筒仓锥壳自承重模架体系的施工流程为:上环梁钢桁架的支撑脚手架的搭建→上环梁钢桁架的安装→支撑桁架的安装→钢筋桁架楼承板的安装→锥壳剩余环向和竖向钢筋的绑扎→下环梁剩余混凝土的浇筑→上环梁钢筋的绑扎→锥壳混凝土以及部分上环梁混凝土的浇筑。
筒仓锥壳自承重模架体系的施工工艺的具体内容:
上环梁钢桁架和支撑桁架以及钢筋桁架楼承板分别在地面进行焊接拼装,上环梁钢桁架和支撑桁架自带底模板,钢筋桁架楼承板外形的大小依据两支撑桁架之间空隙的大小进行制作。
(1)上环梁钢桁架搭建。
待刚性滑模平台仓壁滑模完毕后,利用刚性滑模平台作为上环梁钢桁架安装的临时支撑平台进行上环梁钢桁架的安装。上环梁钢桁架在地面组装完成后,根据现场塔吊的型号,进行分段吊装,并在刚性滑模平台上依据上环梁的标高位置搭建临时脚手架,待上环梁钢桁架吊装就位后,上环梁钢桁架之间通过法兰盘端部焊接,形成整体上环梁钢桁架。
(2)支撑桁架的安装。
支撑桁架首先需要与下环梁和上环梁钢桁架进行连接,待支撑桁架安装完成后,拆除上环梁钢桁架的临时支撑脚手架,这样就形成了伞状龙骨支撑平台。
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结论与展望

结论
筒仓仓顶结构的支模施工一直是大直径筒仓仓顶滑模施工中的难点,本文以某直径 30 米筒仓为工程实例,对筒仓仓顶施工模架体系进行设计与施工研究。本文主要得到以下结论:
(1)开发了一套筒仓仓顶自承重模架体系,该体系分为锥壳自承重模架体系和仓顶梁板结构自承重模架体系两部分,待仓顶施工完成后该体系不需要拆除,省去了拆除支撑体系的过程,利用该体系施工,具有施工方便,施工工期短的优点。
(2)对筒仓锥壳自承重模架体系进行结构设计,其中筒仓锥壳自承重模架体系中钢筋桁架与上环梁钢桁架节点连接分为焊接和搭接两种方案,在两种起控制作用荷载组合下对两种方案结构体系的强度、刚度、稳定性进行有限元分析,分析结果表明两种方案下偏心荷载组合为最不利荷载组合,在最不利荷载组合下,对比两种方案结构体系的内力、承载能力,最终选择钢筋桁架焊接的节点连接方式作为该结构体系的最优节点连接方案,并对该方案下杆件截面进行设计。
(3)对筒仓仓顶梁板结构自承重模架体系进行结构设计,并对该结构体系的强度、刚度、稳定性进行有限元分析,并根据有限元分析结果对结构体系杆件截面进行设计,确保了该结构体系是安全可靠的。
(4)制定了刚性滑模和柔性滑模施工下的筒仓仓顶自称重模架体系的施工工艺,并对支撑桁架与下环梁连接、锥壳钢筋桁架端部连接、仓顶梁板结构混凝土浇筑时间、仓顶混凝土浇筑方式四种施工关键技术进行了研究,指出了施工关键技术措施。最后对筒仓仓顶自承重模架体系进行经济型分析,本工程若采用筒仓仓顶自承重模架体系支撑费用相比传统支模施工方法共计节省 10~20 万元,且节省安装和运输成本。
参考文献
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