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恰希玛核电站安全壳预应力张拉施工

[日期:2013-05-31]
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  恰希玛核电站核反应堆厂房安全壳为后张预应力钢筋混凝土结构,安全壳筒身外径38m,高57m,设有互成120o的3个扶壁柱,筒身和穹顶壁厚为1m。安全壳混凝土为C40,预应力为法国FREYSSINET公司K系列19T16后张群锚体系,每束l 9根?1 5.7低松弛钢绞线,单束张拉力约3800kN。预应力筋布置为垂直、水平和穹顶束共485束,孔道总长 33km,共用钢绞线765t,其中垂直束锚固于环梁顶和筏基张拉廊道上,沿半径18.60m,间距696mm均匀布置,共l 68束;水平束锚固于绕2/3圆周的2个扶壁柱上,沿半径, 18.72m,间距有175、350、525mm3种,共206束;穹顶束锚固 于环梁段上,互成60。角,3层,每层37束,共111束。

1 预应力材料及张拉设备

1.1 埋管

  垂直束和穹顶束采用?101.6mm×2mm钢管成孔,水平束采用78mm×0.6mm镀锌钢带卷制而成的内径?×0.6mm波纹管,但在扶壁柱区域、闸门以及孔道曲率半径小1于7m区段仍采用?101.6mm×2mm的钢管成孔。

1.2 钢绞线及锚具

  预应力筋采用按英国标准5896—1980制造的?15.7低松弛钢绞线,截面积l 50mm2,抗拉强度l 770MPa。锚具由19Tl 6型锚固块和三片式楔形夹片组成。根据国际预应力混凝土协会(FIP)制定的《后张预应力体系的验收和应用建议》及设计院编制的《PC工程钢绞线锚具技术条件》的规定,在FREYSSINET公司做了预应力束—锚具组装件静载试验。得到的3组锚具效率系数为0.967、0.972和0.966,以及相应的极限总应变分别为2.11%、2.66%和2.70%,满足了锚具效率系数大于0.95,极限总应变大于2%的要求。

1.3 穿束机

  FREYSSINET公司81型双速电动穿束机,共2台,有0.60m/s和2.40m/s两档穿束速度,将单根钢绞线穿入孔道内,自重600kg。

1.4 千斤顶

  前置式K500F型液压千斤顶为双向穿心式结构,配以P6M型油泵。其主要参数如下:最大工作油压65MPa;最大张拉力4905kN;最大行程250mm;拉伸(回复)活塞面积769(367)cm 2;顶进活塞面积253cm 2;外径尺寸?565mm×10l 6mm;重量970kg;楔入钢绞线长度420mm。另外,配备了M23—SC2/180BH型单根钢绞线张拉千斤顶,可与P6M油泵配套使用,也可以配手动油泵。其最大拉力2l 2kN,最大油缸行程180mm,重l 7kg,可用于钢绞线滑丝时的补张拉。

2 预应力筋张拉施工

2.1 施工工艺

  (1)当安全壳混凝土浇筑完毕强度达到40MPa后,即可进行预应力张拉施工,并遵循先垂直束,再水平束,最后穹顶束的施工顺序。每种钢束也应遵循对称施工的原则。

  (2)预应力筋的张拉控制应力σcon=0.75fptk=0.75×l 770=1328MPa。

  (3)预应力筋张拉采用应力控制、伸长值校核的双控措施。根据千斤顶和油泵配套校验得出的张拉力与油泵压力表读数之间的关系,通过油泵压力表读数控制预应力钢绞线的应力值。从6个千斤顶与配套油泵之间的关系曲线得出当达到张拉控制应力时,油泵压力表读数在49.5—49.8MPa之间,为便于操作控制,统一取为50.0MPa。

  钢绞线的实际伸长值是在第1级张拉应力时开始测量,但必须加上第l级应力以下的推算伸长值。如果钢绞线实测伸长值大于理论值的l0%或小于5%,应暂停施工,查明原因,并采取措施予以调整后方可继续张拉。为调整伸长值,最大张拉应力应控制在1.05σcon之内。

  (4)分5级张拉预应力筋。

  (5)锚具的净内缩量应不大于7mm,如测得的内缩量超过此值,可在2根或更多的钢绞线上测量,如第2次合格,就予接受,否则应更换夹片。

2.2 垂直束张拉施工

  垂直束是在环梁顶部以3个千斤顶每l 20o对称分级张拉,下端(筏基张拉廊道顶部)作为固定端。待该组垂直束全部张拉完毕后,对避绕贯穿件的垂直束(共35根),在下端进行补张拉,补张拉时只控制张拉应力。

  垂直束张拉程序如下:①启动油泵,压力升至10MPa,量测钢绞线伸长值,同时检查固定端夹片;②升压至20MPa,测量伸长值,缓慢降低压力,使负荷传至工作锚;②升压至30MPa,测量伸长值;④升压至40MPa,测量伸长值,缓慢降低压力,使负荷传至工作锚;⑤升压至50MPa,测量伸长值,降低压力至5MPa,测量此时钢绞线伸长值;⑧降压至零,关闭油泵,取下千斤顶。钢绞线伸长值的量测是分别通过千斤顶上自带的油缸行程测量仪读出,和在钢绞线上作刻痕标记后。其相对于千斤顶的伸长值而测得。从实践情况看,这两种读数方法能较好地吻合。

  锚具内缩量即净贯入度是从50MPa减压至5MPa时测得的内缩量来推算。以V160束为例,毛贯入度为7mm,钢绞线在千斤顶内的弹性回缩约4mm,故净贯入度为7—4=3mm<7mm,合格。

  钢绞线在千斤顶内的弹性回缩(J)计算公式为:

L=(σcon/Ep)·L·(Pcon-5)/Pcon

式中:尸c。n为张拉控制应力时的压力表读数50MPa;五p为钢绞线束的弹性模量;L为钢绞线在干斤顶内的长度。

  张拉分组时应充分注意设备闸门附近的垂直束,既要考虑垂直束l 20o整体的对称性,又要兼顾设备闸门两边钢束的对称,并从紧挨设备闸门两边的钢束开始同时对称向外张拉,以免引起闸门的变形。

2.3 水平束张拉施工

  水平束从安全壳底部开始,用6台千斤顶以每2台为l组,自3个扶壁柱的两边同时连续地由下向上张拉至环梁下缘。要特别注意闸门附近的钢绞线束,应同垂直束一样,从紧挨闸门的钢束起对称向外张拉。

  水平束两端的2台千斤顶同时分级张拉,即第1次在计算伸长值较小的一端开始张拉第l级荷载,此时另一端处于固定状态,而后另一端千斤顶张拉2级荷载,先张拉一端固定,这样交替进行,每次张拉2级荷载,直至达到最终荷载。

  分别将两端钢绞线伸长值累加后即得到该束钢绞线总伸长值。钢绞线伸长值和锚具内缩量的量测方法同垂直束。

2.4 穹顶束张拉施工

  穹顶束张拉从互成60o的3组钢束的中间部位开始,分别对称、连续地向两边张拉,每束的两端亦同时均衡交替分级张拉,以保证结构的对称性,避免出现过大的局部不平衡。钢束的张拉方法及钢绞线伸长值量测方法同水平束。

3 施工注意事项

3.1 千斤顶与油泵的配套校验

  干斤顶与油泵及压力表应定期(或根据张拉次数)配套校验。在施工过程中,张拉设备出现反常现象或干斤顶检修后都应重新校验。

3.2 钢绞线的防腐

  钢绞线除进行必须的机械性能试验外,在进场时及穿束前都必须进行表面外观检查。在满足施工进度前提下,尽量缩短钢绞线在现场贮存的时间,且必须贮存在室内干燥、通风的地板上。钢绞线穿束切割后应立即用护套加以保护,张拉后7d内应安排灌浆,从穿束张抗至灌浆不得超过30d,否则必须采取可靠的防腐措施,如灌水溶性油等。

3.3 钢绞线滑丝问题

  在张拉过程中,应注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等,张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕,以便及时发现滑丝问题。如出现滑丝,可用单根张拉千斤顶进行补张拉。 3.4 钢绞线伸长值的量测与计算

  在预应力张拉施工中,钢绞线伸长值的量测和记录尤为重要。本工程同时采用两种方法对钢绞线进行测量,并对此两种方法进行比较校核,最大偏差不超过4mm(一般在2mm左右)。本工程钢绞线伸长值的测量从0.2σcon开始,并以0.2σcon—0.4σcon之间的伸长值推算0—0.2σcon之间的伸长值。而笔者认为,如以0.2σcon一1.0σcon之间的伸长值推算o—0.2σcon之间的伸长值则更好,可以减少累计误差。

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