一种混凝土外墙预应力系统的建立方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混凝土外墙预应力系统的建立方法，包括以下步骤：1)计算预应力系统初始施加的张拉控制预应力；2)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的预应力损失；3)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的有效预应力；4)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量，得到整个混凝土墙体预应力筋的布置范围；5)计算预应力系统中锚座的配筋面积；6)根据得到的环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量，在混凝土墙体中进行布置；根据计算的防爆螺旋筋和普通钢筋的面积，对锚座进行工程配筋，完成混凝土外墙预应力系统的建立。本发明专利技术可以广泛应用于大型LNG全容储罐混凝土外墙预应力系统的建立中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括以下步骤：1)计算预应力系统初始施加的张拉控制预应力；2)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的预应力损失；3)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的有效预应力；4)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量，得到整个混凝土墙体预应力筋的布置范围；5)计算预应力系统中锚座的配筋面积；6)根据得到的环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量，在混凝土墙体中进行布置；根据计算的防爆螺旋筋和普通钢筋的面积，对锚座进行工程配筋，完成混凝土外墙预应力系统的建立。本专利技术可以广泛应用于大型LNG全容储罐混凝土外墙预应力系统的建立中。【专利说明】
本专利技术涉及，特别是关于一种适用于大型液化天然气全容储罐的混凝土外墙预应力系统的建立方法。
技术介绍
天然气在常压下冷却至_162°C时，由气态转变为液态，即液化天然气(LNG)，液化天然气的体积约为同量气态天然气体积的1/600，密度约为480kg/m3。液化天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性，泄露后可以直接蒸发。 储罐混凝土外墙预应力系统是储罐建造的重要组成部分，它的设计优化是储罐建造工作的重点和难点，现在很多城市都展开了陆上液化天然气接收站的建设，但是现有技术中对于大型液化天然气全容储罐混凝土外墙预应力系统的选型依据、预应力损失计算、水平预应力筋数量确定、竖向预应力筋数量确定、安全设计优化等关键问题的研究仍然还不是很清楚，没有完整的预应力结构计算方法，目前国内、国外的理论研究存在技术空白，因此迫切需要开发一种适用于大型液化天然气全容储罐混凝土外墙预应力系统的建立方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种结构安全、科学合理、工程造价低的适用于大型液化天然气全容储罐的混凝土外墙预应力系统的建立方法。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:，包括以下步骤:1)计算预应力系统初始施加的环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的张拉控制预应力；2)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的预应力损失，包括张拉端锚座变形和预应力筋内缩引起的预应力损失，预应力筋与波纹管壁之间的摩擦引起的预应力损失，预应力筋的应力松弛引起的预应力损失，混凝土收缩、徐变引起的预应力损失；3)根据环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的张拉控制预应力和预应力损失，计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的有效预应力；4)根据环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的有效预应力，利用SSE地震工况和完全泄露极端工况下得到的最大弯矩和最大拉力，沿混凝土墙体高度方向计算环向水平预应力筋的数量，沿混凝土墙体的环向方向计算竖向垂直预应力筋的数量，得到整个混凝土墙体预应力筋的布置范围；5)计算预应力系统中锚座的配筋面积，包括普通钢筋和防爆螺旋筋的面积；6)根据计算得到的每米范围的环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量，在混凝土墙体中进行布置；根据计算的防爆螺旋筋和普通钢筋的面积，对锚座进行工程配筋，完成整个大型LNG全容储罐混凝土外墙预应力系统的建立。 所述步骤2)中，所述各预应力损失的计算公式为: ①环向水平预应力筋引起的张拉端锚具变形和预应力筋内缩预应力损失σ u为: σιι = 2(J“J,+ k、(A _ T、)， 1 c、f 其中，σ _为张拉控制预应力，lf为环向水平波纹管长度，rc为环向水平预应力筋的曲率半径，μ为预应力筋与波纹管壁之间的摩擦系数；k为波纹管每米长度局部偏差的摩擦系数；x为张拉端至混凝土墙体横截面的距离，取为2r。； 竖向垂直预应力筋引起的张拉端锚具变形和预应力筋内缩预应力损失11: σ'η =JESf 其中，a为张拉端锚具变形和预应力内缩值，1为张拉端至锚固端之间的距离，匕为预应力筋弹性模量； ②环向水平预应力筋与波纹管壁之间的摩擦引起的预应力损失σ 12为: CTn=aco?(l — i^)， 其中，e为底数，为角度； 竖向垂直预应力筋与竖向垂直波纹管壁之间的摩擦引起的预应力损失。丨12为: 1 σ',2 ^σιοη{\ )e ③环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的应力松弛引起的预应力损失σ13相同，且σ 13为: σβ=0.2(>-0.575)σ_， J ptk 其中，fptk为预应力筋极限强度标准值； ④混凝十收缩、徐变引起的预应力损失σ14: 5^ + 300^ ? _ Jcu ,σ?Α — ；7Ζ 1 + \5p 其中，σρ。为受拉区预应力筋合力点处的混凝土法向压应力，f'为施加预应力时的混凝土立方体抗压强度，P为混凝土墙体截面配筋率。 所述步骤4)中，环向水平预应力筋沿高度方向的数量^: ,v M- f\AXh-2a:) ηι =-— +-1~, cr Α σ A (h — 2a )pe Ppe p、p-7 其中，σ 是环向水平预应力筋的有效预应力，fy为普通钢筋抗拉强度设计值，as为外侧普通钢筋至混凝土墙体外表面的距离，a,为预应力钢筋至混凝土墙体外表面的距离，As为锚座中普通钢筋面积，Ap为单束预应力筋面积，Μ和N分别是安全停运地震和100%水平+30%竖向向上工况或极端泄漏工况下的最大弯矩和最大拉力，h为混凝土外墙壁厚； 竖向垂直预应力筋沿环向方向的数量n2: N- f'As ?2 = ~， σ peAp 其中，σ ' %是竖向垂直预应力筋的有效预应力。 所述步骤5)中，普通钢筋的面积As的计算公式为:max( F.) As = 0.04 x-—, σ 其中，F」。是预应力筋初始拉力荷载，σ s是普通钢筋屈服强度； 防爆螺旋筋的面积Ab的计算公式为: Γmax(F.)] Ab = max\ maxi15χ-—卜，LJ 其中，AbJ为防爆螺旋筋所需最小截面积。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本专利技术由于针对大型液化天然气储罐混凝土外墙预应力这一特定的圆筒形结构形式，采用SSE地震工况和完全泄漏等极端工况下得到的最大弯矩Μ和最大拉力Ν的拉弯组合，通过拉弯应力计算预应力筋的数量和布置范围，计算细化到每米范围，在保证混凝土外墙安全性的条件下，相较于已有技术中均匀布置，预应力系统的设计更加的经济合理。2、本专利技术由于采用材料力学分析方法，得到了金属锚座普通钢筋和防爆钢筋的面积，相较于传统的计算方法，计算量更小，根据计算得到的防爆钢筋以及普通钢筋的面积对锚座进行工程配筋，实现了最优化合理安全的配筋结果。3、本专利技术由于确定了大型液化天然气全容储罐混凝土外墙预应力结构设计的全部内容，包括预应力系统中环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量和布置范围，锚座的配筋等，保证了储罐结构的安全性，有效的降低了工程造价、节省了工期。本专利技术可以广泛应用于大型LNG全容储罐混凝土外墙预应力系统的设计中。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术中液化天然气全容储罐混凝土外墙截面示意图 图2是图1中锚座示意图 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。 如图1、图2所示，本专利技术涉及的大型液化天然气(LNG)全容储罐混凝土外墙预应力系统(下简称预应力系统)包括混凝土外墙1，混凝土外墙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土外墙预应力系统的建立方法，包括以下步骤：1)计算预应力系统初始施加的环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的张拉控制预应力；2)分别计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的预应力损失，包括张拉端锚座变形和预应力筋内缩引起的预应力损失，预应力筋与波纹管壁之间的摩擦引起的预应力损失，预应力筋的应力松弛引起的预应力损失，混凝土收缩、徐变引起的预应力损失；3)根据环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的张拉控制预应力和预应力损失，计算环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的有效预应力；4)根据环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的有效预应力，利用SSE地震工况和完全泄露极端工况下得到的最大弯矩和最大拉力，沿混凝土墙体高度方向计算环向水平预应力筋的数量，沿混凝土墙体的环向方向计算竖向垂直预应力筋的数量，得到整个混凝土墙体预应力筋的布置范围；5)计算预应力系统中锚座的配筋面积，包括普通钢筋和防爆螺旋筋的面积；6)根据计算得到的每米范围的环向水平预应力筋和竖向垂直预应力筋的数量，在混凝土墙体中进行布置；根据计算的防爆螺旋筋和普通钢筋的面积，对锚座进行工程配筋，完成整个大型LNG全容储罐混凝土外墙预应力系统的建立。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟曦，张超，肖立，彭延建，黄欢，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11