火力发电厂超高灰库结构设计研究

文 献标 识码 ：Ｂ
文章编号 １ ０ ０ ７ — ６ ３ ４ ４（ ２ ０ １ ７ ）１ 卜Ｏ １ １ ７ 一 Ｏ ２
４寸也在往更大更 高发展 本文以 国内某 电厂项 目直径 ｌ ８ ｍ． 高度
５ ０ ｍ的超 高灰库为例 ， 对整体方案进行研究 ， 并利 用 ｓ ａ ｐ ２ ０ ０ ０ 有限元软件 ， 从结构整体建模、贮灰 荷载输入 、贮灰底板计算和构造、 温度应力计算等方面进行分析 ，使结构方案满足强度和使 用要求 、经济 简便
图 ｌ 贮灰层布置Ｉ
同 ２ 零 米 层 布 置 罔
１ ． ２屋面方案 常规的灰库 高度 一般在 ２ ５ ～ ３ ８ ｍ，库顶平 台多采用现 浇钢筋 混凝土 盖。由于 本项 目灰库 高度达到 ５ ０ ｍ．如果按照 常规方 案需搭 设ｉ十多米高的脚手架用 于支 模 ，费］ 费时 库顶采用插入式 钢梁 ，与灰库侧壁最 顶端一起 浇筑 ，后铺设压 型 钢板作为楼板底模 ．可 以大大 的缩短 ＿ ｒ 期。 １ ３基础方案 本项 目所 处区域 靠近海边 ，地 质条件较差 ．需采川桩基 常 规的灰库桩基多 采ｆ ｝ 】 筒仓侧 壁下设置环形桩 承台与中问柱下独 记桩承 台相结合 的方案 本项 目灰 库高度较高 ． 灰容撞是常规灰 库 ２倍以上 ，常规桩基方案无法满足要求 ，因此 本项 目灰库 采州桩筏基础 。分析 计算 时根据试桩的荷裁变形 曲线 设置桩弹簧 ，并
１ １ ８规 划设 计 Ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
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梁 的方案 三和方案四。在 中心开孔 附近 ，方案四的应力集 中非常 明显 ，设置 ｒ 环 梁 的方案三则有所缓解 ，而对 比方案一和方案二 ， 可 以看 到设置 了环梁 的方案一 ． 应力分布更为均匀 。因此 ， 采用框槊梁＋ 孔边环粱 的方案 ，可以使得楼板配筋更加 经济 、合理 。
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图 ５ 深仓 的尺寸及压力示意 图 贮料顶 面或贮料锥体 重心以下距 离 ｓ处 ，贮料作用于仓壁单位面积上的水平
压力 ：
图 ８ 贮灰层厚板板底应力对 比（ Ｎ ／ ａ ｒ ｍ ￣ ）
２ ． ３温度应力计算
２ ． １ 贮 灰 荷 载 输 入 陶 ４ 有 限 元 计算 模
《 钢筋 混凝 ｉ 简仓结构设 计规 范》中 ，关于深仓体系内部贮灰对仓壁的水平
腰力和竖向摩擦 力的相关 计算公式如下… ：
弩虑筏板 的刚度影响 ．可 以准确 的汁算 桩反力和筏扳 的内力分 布 ，使基础设计满
足安全和经济的要求。
—
根据 《 钢筋 混凝 土筒仓结 构设计 规范 》 ４ ． １ ． １ 节 ，筒仓上的永久荷载包括环境 温 度作用 ，无实践经验时 ，按最大环拉 力的 ６ ％一 ８ ％ 计算 。由于灰库的贮灰温度较 高，因此环境温度作用应包 括两个 部分 ，季节温差作用 和内外温差作用 。季节温 差作用 是指结构施工闭合与 正常运 行工况下的温度差值引起 的结构反应 ，按规范 方法计算 比较合理 ；内外温 差作 用是指仓壁内表面在贮灰 的影响下 ，温度较高 ， 而外表面处于外部环境 中，温度较 低所造成的 内外不 均匀 温差 引起的结构反应 ， 由于该温度应 力影 响较 为明显” ，仅按规范方法考虑 ，可能偏于不安全 。 文献 ｆ ４ 睫 出可 以按烟 囱理论计算灰库的温度应力 。根据 除灰专业所提资料 ， 灰库贮灰 的入库温度 为 １ ０ ０ ｏ Ｃ， 本项 目所 在区域最 冷月平 均温度 ｌ ５ ． ５ ℃， 采用环壁 法 进 行计算 ，可以得 到灰库 筒壁 混凝 土内外 表面的温度分 别时 ９ ｌ １ ． ２ ℃和 ２ ７ ． ６ ℃． 根据筒壁厚度将温度值 分勰为筒壁 中点 的整体温 变和简壁法向的温度梯度 ．并输 入有限元模型中。 规范…规定筒仓 上温度作用按永久荷载考虑 ，而荷载 规范【 ６ 】 规定温度 作用属 于可变荷载。结合该荷 载的实际情 况 ． 按 可变荷载考 虑 ．分项 系数折 中取 １ ． ３ ，组 合值和准永久值系数取 ０ ． ６和 ０ ． ４ 。考虑温度作用 时，根据筒壁 中点温度对 混凝 土 弹性模量和强度按规范【 ｌ 录 Ｈ取 Ｏ ． ８ ５和 ０ ． ９的折减系数。计算结果如下表 表 １筒壁配筋计算对 比表 不考虑 温度作用 环向拉力设计值（ ｋ Ｎ ／ ｍ ） 环 向弯矩设计值（ ｋ Ｎ ． ｍ ／ ｍ ） 外壁钢笳计算 面积（ ｍ ｍ ／ ｍ １ ｌ ９ ７ ９ １ ２ ３ ４ ２ Ｏ
件，孔 顶设置暗梁进 行补强。贮灰层以上为钢筋混凝土 仓壁 ，见图 Ｊ ～ 图３ 。
到 ３ 灰 库 剖 面 罔
２ 有限元建模与分析
设计 中采川通川有 限元分析软件对结构进行整体 建模分析 ，Ｈ ｊ 朴 元模拟框 架粱柱 ， 州壳 兀模拟筒仓侧壁 、 楼扳和基础筏板 ， 用弹性 支座模拟机蜒 ． 图４
关键 词 ：超 高灰 库 ；结 构 设 计 ；有 限元 分 析
一 一 一
０ 引言
灰库是用 于储放 火力发电厂排 ｍ的 ｆ粉煤 灰 ，并配置有防止扬尘 的除尘和进 灰 、卸灰设备的密闭容器 。火 力发电厂的灰库一般直径 为 １ ２ ～ １ ６ ｍ，商 ２ ５ ３ ８ ｍ 。 随着电 广对灰 库 ： 藏 容量需求的提高 ．灰库 的尺寸也在往更大更 高发展 、本文对
Ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ 规划设计 １ １ ７
火力发电厂超高灰库结构设计研究
林 焕 彬 （ 中 国能 源 建 设 集 团广 东省 电 力设 计 研 究 院有 限公 司 ， 广州 Ｉ ５ １ ０ ６ ６ ３）
中图分类号：Ｔ Ｕ ７
Ｐ ＾ ＝Ｃ ｈ ｙ ｐ （ １ 一 ｅ － ／ ｐ ） ／
ｋ＝ｔ ａ ｎ （ ４ ５ 。 一 ／ ２ ）
式中 ｃ ——深仓贮料水平压 力修正系数 ； ——贮料的重力密度 ； Ｐ ——筒 仓水 平净截面的水力半 径； “ —— 贮料与仓壁 的摩擦 系数 ；ｋ ——侧 压力系数 ；ｅ 自然对 数的底 ； 由 — —贮料的内摩擦 角。 贮料 顶面或贮料锥体重心以下距离 ｓ处的计算截面以上仓壁单位周长上 的总 竖向摩擦 力 ｐ ｆ ：
围内某电厂项 目直径 １ ８ ｍ，高度 ５ ０ ｍ 的超 高灰库进 行 了 ， 结构设 计技术研 究 ，可为 今后类似Ｔ程的设计提供参 考。
１布 置 与 选 型
Ｉ １ 结 构 布 置
本项 目采Ｈ ｊ 的粉煤灰 仓储系统是阚 内火 力发 电厂中酉 己 套的最大最 高灰 库 （ 其
直径 １ ８米 ，高达 ５ ０米 ）。根据 Ｔ艺 ｑ － 业 的要求 和特点 ，灰库 采州现 浇钢筋混凝 土圆形筒仓与框架粱柱结合的结构 ， 贮灰层及以下 采用钢筋混凝土外筒＋ 钢筋混凝 土内部框架粱柱体 系 ．筒壁在零米的卡车 出人口处设簧大开孔 ，孔侧边 采用异形