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摘要：本文比较了近年来几个已建工程灰库壁厚及配筋情况，通过实际工程案例，应用规范及文献中相关公式计算灰库温度应力，提出温度应力计算的重要性，可供工程设计人员参考。
关键词：圆柱筒仓；温度应力；壁厚
1 钢筋混凝土灰库的结构形式
火力发电厂灰库是除灰系统中灰渣中转及贮存的仓库，由于其结构形式不同于一般的梁板体系，所以灰库作为筒仓结构被称为特种构筑物，其设计和计算都比较复杂。通常情况下设计院根据多年的电厂经验，2台300~600MW机组灰库常规形式为3个圆形排仓布置，灰库直径一般为12m、15m。根据工艺布置，一般从上至下分为，屋面结构、库壁结构、库底结构、支撑结构和基础。钢筋混凝土灰库中，利用环向钢筋抵抗灰渣的侧向力，利用竖向钢筋及混凝土承受竖向荷载，通过筒壁及环梁将荷载均匀传递到基础。屋面、库顶及运行层通常采用钢筋混凝土井字梁系支承在环梁上。根据地基条件，基础可采用环形基础，或钢筋混凝土筏板、桩筏基础。
2实际工程比较
按照《钢筋混凝土筒仓设计标准》[1]（GB 50077-2017）4.3.11节，仓壁内外温差小于100℃，温度作用效应符合：直径12m~30m的筒仓，当无法得到准确计算的温度效应又无实践经验时，可采用贮料6.0%~8.0%的最大环向拉力作为相应的温度作用力配置钢筋。而构造方面6.1.7节贮料温度与室外最低计算温度的温差小于100℃的水泥工业筒仓，仓壁水平钢筋的最小配筋率0.4%，基本满足了裂缝要求不大于0.2mm的要求。由表1可以看出，各工程都满足仓壁水平钢筋全截面总配筋率大于0.4%的要求。实际工程中壁厚偏大，究其原因，没有去核算温度应力，若对钢筋混凝土灰库进行温度应力计算，壁厚可以从400mm优化到350mm，甚至300mm，可以大幅减少混凝土的使用。从表1中可以看出，保温隔热层的设置也是可以大幅减少钢筋的使用量。
表1
3 越南升龙底灰库温度应力计算
越南升龙底灰库实际为渣仓，渣容重1.6 t.m-3比普通灰重，设计渣温120℃，当地冬季最冷气温3℃，前期规划为钢筋混凝土筒仓结构。根据工艺布置，为2个圆形并排筒仓，内部设锥形漏斗。为适应工艺布置，筒仓内设4个钢筋混凝土立柱与筒壁共同支承锥形漏斗。如图1所示：
图1 底灰库纵向剖面图
升龙底灰库温度应力计算，基于《烟囱设计规范》[2]、《火力发电厂土建结构设计技术规程》[3]、《混凝土结构设计规范》[4]、《火力发电厂灰库温度应力计算》[5]中的公式及结论。最终底灰库壁厚选择350mm，是结合了温度计算、裂缝计算、竖向应力。综合考虑了经济性和安全性。以下为具体的计算结果。
温度计算采用《烟囱设计规范》，渣仓内壁不考虑高温隔热层：
（1）平壁法计算温度（°C）（规范[2]5.6节）
根据以上计算结果，实际配筋22@100，壁厚350mm。《钢筋混凝土筒仓设计标准》3.3.2节中直径小于30m的圆形筒仓仓壁厚度应不小于dn/100+100，应用到本工程应不小于220mm。仓壁属于薄壁构件，在考虑保护层厚度、钢筋直径，钢筋过密引起的混凝土浇筑密实度问题，在没有保温隔热情况下壁厚取350mm适宜。结合表1，天明电厂壁厚350mm，设计灰温80℃，内筒壁表面设整体浇注料保温层100mm厚，基本杜绝了温度对筒壁的影响。
4 结语
（1）实际火力发电厂中从除尘器送出的灰温约120℃，经过分选、管道运输、入库。一般电厂内输灰管道长不小于300m，而输灰管道在南方一般不做保温，沿途灰的热量逐渐减小，经过一定距离的运输，在入库时灰温明显降低，约80℃，温度应力的影响并不明显。本文中的案例为灰库中的一个特殊个案，旨在利用筒仓结构温度应力计算在没有保温隔热情况下，灰温高达120℃时，提出筒仓壁厚及配筋的适宜选择。
（2）随着灰库结构高度和直径的逐渐增大，物料压力产生的仓壁环向拉应力增加，增加筒壁厚度的同时，注意温度应力的叠加效应，筒壁水平钢筋的增加综合考虑环向拉应力和温度应力以保证正常使用极限承载力。
（3）对于筒仓结构壁厚及钢筋的选择，应考虑施工难度，施工进度。对于水平钢筋直径，若选取25mm，钢筋成型比较困难，增加了施工难度，并且影响混凝土浇筑的密实度。
（4）保温隔热在灰库中的应用可以大幅度降低钢筋的使用量，并且可以不再考虑温度对筒壁的影响，水平环向钢筋可按照构造配置，使得筒仓设计更加经济合理。增加保温隔热层后，贮存灰、渣容积减小，需在前期与工艺配合筒仓容积是否满足需要，并确定筒仓直径。
（5）灰库结构在火力发电厂中，功能相对简单，贮料单一，壁厚选取经常参考过去已建工程，以往对于灰库结构一般采用分块简化计算，大多数计算结果也比较保守，温度应力影响基本被壁厚、配筋的富裕度平衡了。随着现在火力发电厂燃烧材料不同，灰管距离，建设地区气温特点，壁厚的优化等，灰库温度应力的影响越来越显著，灰库在设计中也应重点考虑温度影响。
参考文献：
[1]GB 50077-2017，钢筋混凝土筒仓设计标准[S].北京；中国计划出版社，2017
[2]GB 50051-2013，烟囱设计规范[S].北京；中国计划出版社，2013
[3]DL 5022-2012，火力发电厂土建结构设计技术规程[S].北京；中国计划出版社，2012
[4]GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].北京；中国建筑工业出版社，2015
[5]范良干. 火力发电厂灰库温度应力计算[J]. 电力勘测设计，2009，1：39-42.
[6]贮仓结构设计手册编写组.贮仓结构设计手册[M].北京；中国建筑工业出版社，1999
论文作者:孙镝
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第11期
论文发表时间:2019/11/7
标签：筒仓论文; 应力论文; 温度论文; 钢筋论文; 钢筋混凝土论文; 火力发电厂论文; 结构论文; 《建筑细部》2019年第11期论文;