仓壁加固计算书

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1、水泥股份公司四线生料库水泥股份公司四线生料库 筒仓仓壁加固方案分析及计算筒仓仓壁加固方案分析及计算2011 年 5 月 30 日审批栏批 准 审 核 编 制 日 期 水泥股份公司水泥股份公司 4 4 线生料库线生料库筒仓仓壁加固方案分析及计算筒仓仓壁加固方案分析及计算一、工程简介一、工程简介水泥股份公司位于牛头山镇，4 线生料均化库库体内直径 22.5m，壁厚380mm。土建工程由十七冶水泥工程技术有限公司承建，于 2007 年竣工投产。生产人员在例行检查中发现库体出现裂缝，海螺集团委托南京先科岩土工程检测有限公司对库体结构现状进行检测。依据南京先科岩土工程检测有限公司出具的检测报告 、 原设

2、计施工图 、 混凝土结构设计规范 、 钢筋混凝土筒仓设计规范 、 无粘结预应力混凝土结构技术规程 ，提出工程加固方案。二、检测数据二、检测数据相关钢筋检测详见表 1-1（数据取自南京先科岩土工程检测有限公司） ，相关砼检测见表 2-2。钢筋保护层厚度取 40mm。表表 1-11-1 钢筋检测数据钢筋检测数据序号检测区段长度检测内容设计实测间距设计根数实测根数114.1-15.11环向筋间距821513215.1-16.1531.053环向筋间距881613316.153-17.150.997环向筋间距911512317.15-18.1511.001环向筋间距771513418.151-19.2

3、531.102环向筋间距921613519.253-20.2791.026环向筋间距861513620.279-21.3121.033环向筋间距861513721.312-22.2950.983环向筋间距981412822.295-23.3961.101环向筋间距1001712923.396-24.3730.977环向筋间距9814111024.373-25.4491.076环向筋间距10815111125.449-26.1120.663环向筋间距1111071226.112-27.2011.089环向筋间距9915111327.201-28.2361.035环向筋间距10414111428.

4、236-29.2661.03环向筋间距10314111529.266-30.2791.013环向筋间距9214131630.279-32.1671.888环向筋间距11124191732.167-33.160.993环向筋间距9913121833.16-34.1721.012环向筋间距10114121934.172-35.2271.055环向筋间距10614112035.227-36.2611.034环向筋间距11513102136.261-47.1820.968环向筋间距1381092247.182-48.0850.903环向筋间距12998表表 1-21-2 取芯强度试压结果取芯强度试压结

5、果序号编号强度推算值（Mpa）设计值（Mpa）备注1 组26.434.5 米（1 轴）2 组30.126.1 米（1 轴）13 组36.715.5 米（1 轴）1 组32.635.0 米（4 轴）2 组28.626.2 米（4 轴）23 组32.216.0 米（4 轴）1 组33.434.8 米（6 轴）2 组32.526.0 米（6 轴）33 组34.33015.8 米（6 轴）表表 1-31-3 裂纹检测表裂纹检测表序号裂纹编号裂纹长度（m）裂纹形式深度（mm）最大宽度（mm）1裂 12横向500.152裂 24竖向580.253裂 35横向620.24裂 48横向1350.45裂 59横

6、向350.256裂 68横向/7裂 710横向/8裂 88横向/三、工程缺陷分析三、工程缺陷分析1、按检测结果进行计算，现状环向钢筋的配置，裂缝控制不能满足规范的要求。2、经现场检查，发现仓壁上已出现竖向和环向裂缝。竖向裂缝为受力和温度共同作用形成的。环向裂缝为环筋接头连接构造不合理造成的。在环向裂缝处已发现混凝土面层出现不同程度的空鼓、混凝土保护层脱落现象。3、保持钢筋和混凝土的共同工作，主要是钢筋与混凝土之间的粘结力。钢筋受拉时会产生向外的膨胀力，这个膨胀力导致拉力传送到构件表面。所以，为保证钢筋不从混凝土中压出，要求钢筋有良好的锚固。现场发现环向钢筋接头处，钢筋未可靠地锚固，环向钢筋接头

7、未采用焊接或机械连接，环向钢筋为绑扎搭接，且钢筋外侧未设构造筋固定。发现混凝土损坏部位，钢筋保护层过薄，钢筋未能很好锚固，已造成外层混凝土破坏。四、加固方案四、加固方案1、加固原则（1）库体钢筋现状仍处于弹性工作状态，未产生屈服与流幅。（2）按原设计要求，加固后环向钢筋拉力大于原设计相应部位钢筋拉力。（3）仓壁计算按环向拉力验算和裂缝宽度控制验算确定配筋，两者之间取大值。根据计算，环向钢筋配置能满足仓壁承载力要求。按检测结果，现状钢筋配置裂缝宽度验算超规范限值。（4）由于混凝土抗拉强度和极限应变值很低（极限拉应变约 0.110-30.1510-3） ，受拉钢筋应力达到 250N/mm2 时，裂

8、缝宽度已达 0.2mm 以上，在控制裂缝时不能充分利用钢筋强度。使用预加应力在混凝土构件上产生压应力，减小荷载引起的混凝土拉应力，可延缓混凝土构件开裂，提高构件的抗裂度。根据预应力混凝土的特点，采用体外张拉预应力钢绞线方案进行加固。（5）目前，库体处在使用运行中，构件处在受力状态下，使用体外预应力钢绞线方案，可较大地保证环向钢筋与钢绞线共同工作，达到加固的效果。（6）施加预应力钢绞线产生的压力可减小钢筋产生的膨胀力，有利于修复环向钢筋接头锚固破坏区域。 2、加固方案依据检测结构和计算分析，本次加固范围为 14.1m 至 50m 标高。根据计算分析，从 14.1m 至 38.1m 标高采用公称直

9、径 15.2mm 1860MPa 级钢绞线加固。38.1m 至 50m 标高采用公称直径 12.7mm 1860MPa 级钢绞线加固（具体见附表） 。张拉控制应力 con=0.72fptk。在体外预应力钢绞线张拉后，采用 M10(无收缩) 40mm 厚水泥砂浆保护。库体横向裂缝钢筋锚固区已破坏区域，清理损坏混凝土后，用结构胶修补。六、计算结果六、计算结果经计算，筒仓仓壁加固处理后，筒壁承载能力不低于原设计，裂缝宽度不大于原设计。计算结果见附件。池州海螺四线生料库池州海螺四线生料库筒仓仓壁加固计算书筒仓仓壁加固计算书从加固区底部（标高 14.1m）取 1m 范围验算。钢筋代换计算原设计环向钢筋为

10、 2 排 2573，检测为环向钢筋为 2 排 2582，缺失钢筋 13.7 x2-12.2 x2=3 根。补充 4 根 15.2mm 1860MPa 级 5x7 钢绞线。直径 25mm HRB335 钢筋，截面面积 490.9mm2，设计强度 300MPa。 7x 5mm1860MPa 钢绞线，截面面积 139mm2，抗拉设计强度 1320MPa。缺失钢筋拉力：3 x490.9 x300=441.81 KN/m。补充钢绞线拉力：4 x139 x 1320=733.92 KN/m。补充钢绞线拉力大于缺失钢筋拉力。一、工程资料1） 贮料种类：水泥生料2） 贮料物理特性：重力密度：=14KN/m3；

11、内摩擦角：=30；侧压系数：=0.333贮料与仓壁的摩擦系数：=0.583） 仓竖壁几何尺寸：筒仓水平净截面的水力半径：=5.625m筒仓竖壁高度：47.7m筒仓仓壁厚度：380mm 筒仓内径：22.5m 4） 仓体材料：混凝土等级 C30，钢筋为级钢二、仓竖壁加固计算1、仓竖壁内力计算1）加固区至仓顶距离 S 取 47.7m2）摩擦力折减系数 Kvs=(1-e-s/)/s = 0.493）深仓贮料水平压力修正系数为 Ch = 2.0由此：Ph = ChS Kvs = 217.93 KN/m2仓竖壁环向拉力为 N = 2451.71 KN/m2、预应力损失计算筒仓仓壁采用公称直径 15.2mm

12、 1860MPa 级 5x7 钢绞线进行加固处理，其张拉方法：后张法，每匝钢绞线分二段，两端张拉。1） 材料特性混凝土弹性模量/mm2预应力钢绞线弹性模量1.95x105/mm2HRB335 钢筋弹性模量 Es=2 x105/mm2钢筋弹性模量和混凝土弹性模量的比值 ae=Es/Ec=6.15计算 1m 范围内的筒壁 An=1000x380+5.1524x491=440687.6mm2张拉控制应力 con=0.72fptk=0.72x1860=1339.2/mm22）张拉锚具和钢筋内缩损失夹片式锚具有顶压时，钢绞线内缩值为 5；张拉端至锚固端之间的距离：仓体内径 22.5，筒壁 380，分 2

13、 段，两端张拉，每段长度为 18.25；应力损失 l1=(5/18250)x1.95x105=53.42/mm23）预应力钢筋摩擦损失摩擦曲线长度近似值（x）18.25钢绞线转角（sita）1.57偏差摩擦系数（k）0.0015孔道摩擦 系数（miu）0.25k*x+miu*sita0.419880.2应力损失459.17734）预应力钢筋的应力松弛普通松弛超张拉系数0.9应力损失106.065）混凝土收缩徐变损失混凝土的预压应力 pc10.91/mm2符合线性徐变条件配筋率（24）/440687.6=0.0267预应力损失47.67/1.4=34/ mm2总的预应力损失53.42+459.1

14、7+106.06+34=652.65/mm2有效预应力686.55/mm2因此预应力钢绞线加固后，仓壁有效预压力为 381.72KN/m3、现有仓竖壁配筋情况验算1）经预应力钢绞线加固后，仓竖壁截面配筋需求按0 N = fyAs+fpyAp 0 N=1.32451.71=3187.22 KN/mfyAs+fpyAp =30011781.6+13204139=4268.4 KN/m0 N fyAs+fpyAp计算现有仓壁实际配筋为 2 排 2582，配筋面积 As=11781.6 mm2，截面配筋率 =3.1%，满足要求。2) 裂缝宽度验算在使用阶段最大裂缝宽度 max = crsk(1.9c + 0.08deq/te)/Es其中 sk = （Nk Np0）/（Ap + As）= 167.78/mm 2te = (As + Ap)/Ate = 0.032 = 1.1 0.65ftk/tesk =0.856经计算使用阶段最大裂缝宽度 max = 0.18mm，满足要求。