阅读说明：本技术 可控导裂缝的大直径料仓及大直径料仓的裂缝控导方法 (Large-diameter bin capable of controlling crack guiding and crack guiding method of large-diameter bin ) 是由 赵顺波 陈震 杨亚彬 付振岐 李晓克 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种可控导裂缝的大直径料仓及大直径料仓的裂缝控导方法,该大直径料仓包括料仓,料仓的仓壁为钢筋混凝土结构,钢筋混凝土结构内嵌设钢筋笼,所述钢筋笼由竖向钢筋和环向钢筋Ⅰ固定而成,在环向钢筋Ⅰ上套设有套管,套管的两端为密封结构,钢筋笼及套管嵌设在混凝土仓壁内。本发明通过在钢筋笼的环向钢筋Ⅰ的指定位置处安放套管,使得这一段钢筋与混凝土变为无粘结,使这一段的连接相对弱化。让裂缝主要发生在套管安放的位置,从而实现对裂缝产生位置的有效控制。本发明构造简单,受力明确,施工方便,可以有效控制裂缝产生的位置,便于后期维护与裂缝的修补工作,有效提高其使用年限。(The invention discloses a large-diameter bin capable of controlling crack guiding and a crack control method of the large-diameter bin. The sleeve is arranged at the specified position of the circumferential steel bar I of the steel bar cage, so that the section of steel bar and concrete are not bonded, and the connection of the section of steel bar and concrete is relatively weakened. The cracks are mainly generated at the positions where the sleeves are placed, so that the effective control of the crack generation positions is realized. The invention has simple structure, definite stress and convenient construction, can effectively control the position of the crack, is convenient for later maintenance and repair work of the crack, and effectively improves the service life of the crack.)

可控导裂缝的大直径料仓及大直径料仓的裂缝控导方法

技术领域

本发明属于仓储技术领域，具体地说涉及一种大直径钢筋混凝土筒仓的控导裂缝技术。

背景技术

随着我国经济的快速发展，工业生产规模的不断扩大，钢筋混凝土筒仓在越来越多领域中得到广泛应用。大直径筒仓因其储存容量大、占地面积小、施工工艺简单等优点，已广泛应用于矿物转运、粮食收储等行业中。由于大直径筒仓结构在贮料荷载和温度作用下仓壁的受力性能和变形特征十分复杂，尤其长期受到外界气温变化、光照辐射和贮料水平压力等作用，使得仓壁受到很大的环向拉力，导致仓壁产生不同程度的破坏，甚至仓体破裂，直接影响到筒仓工程的耐久性和使用寿命。

关于筒仓的裂缝按照生成的时间不同，分为施工期裂缝和使用期裂缝。其中施工期裂缝，即为在混凝土初凝或硬化过程中，水化反应导致体积相对减小，即自收缩变形引起的混凝土开裂。

混凝土材料参数见表1-1，钢筋、混凝土物理力学参数取值见表1-2。

表1-1 混凝土材料参数表

表1-2 钢材、土体、混凝土物理力学参数取值

关于施工期裂缝开展验算。

根据相关学者在标准养护条件下对混凝土的试验研究，推导了混凝土基于水化度与不同龄期混凝土自收缩的计算公式，即

式中，

为基于混凝土水化度与养护龄期的变形量；

为最终变形值；

为等效龄期水化度；a、b为常数。

取某一段扶壁柱之间的筒仓为研究对象，考察筒仓养护过程中不同养护龄期的裂缝发展情况。在混凝土收缩变形计算中，取，，计算结果如图所示。

发展过程

通过对筒仓内外表面的水化温度进行比较，可以发现，筒仓结构内外的自收缩变形存在显著差异。早期混凝土水化度高，导致结构内部产生大量热量，温度较高，从而裂缝发展较快，大约20d龄期时温度达到最大，随着养护龄期的增加，仍有少部分热量放出，但结构变形影响较小。

而筒仓在使用过程中难以保证其内部储料为均匀分布的，再加上混凝土本身的热传导性能差，使得结构内外处于不同的温度状态。因此，目前还没有一种行之有效的方法能够对大直径筒仓的裂缝进行很好的控制。

关于使用期裂缝开展验算。

一般大部分内部堆料品种为煤，煤对于仓壁的侧压力系数取0.46；煤的容重γ=10kN/m³。圆形料场满仓堆煤效果图见图8，

图8圆形料场满仓堆煤效果图

采用具有国际领先水平的通用有限元分析软件ABAQUS，有效地保证计算成果精度。选某一段扶壁柱之间的筒仓为研究对象，仓壁应力峰值见表2-1，混凝土应力云见图8。

表2-1 仓壁混凝土应力峰值表（MPa）

图8仓壁环向应力云图

结合表2-1和图9及图10可知，筒仓下部应力值远远大于筒仓上部，也是裂缝极易产生的位置。

发明内容

虽然彻底消除大直径钢筋混凝土筒仓裂缝还不现实，但是针对具体的情况采取相应的技术措施，防止结构破坏，有效控制裂缝的产生位置，使裂缝能够控制在筒仓的具体某个位置，方便使用期对裂缝的观测与修补，还是能够实现的。

本发明的目的在于提供一种可控导裂缝的大直径料仓，通过在钢筋笼的环向钢筋Ⅰ的指定位置处安放套管，使得这一段钢筋与混凝土变为无粘结，使这一段的连接相对弱化。让裂缝主要发生在套管安放的位置，从而实现对裂缝产生位置的有效控制。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种可控导裂缝的大直径料仓，包括料仓，料仓的仓壁为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构内嵌设钢筋笼，所述钢筋笼由竖向钢筋和环向钢筋Ⅰ固定而成，在环向钢筋Ⅰ上套设有套管，套管的两端为密封结构，钢筋笼及套管嵌设在混凝土仓壁内。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述仓壁外设置有若干扶壁柱，在相邻两扶壁柱对应的环向钢筋上Ⅰ均套设有套管。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述套管是塑料波纹管。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述上下相邻环向钢筋Ⅰ上的塑料波纹管的位置在竖直方向上一致。

上述可控导裂缝的大直径料仓，仓壁设置在底座承台上，所述仓壁与底座承台连接处的两侧分别设置外加强腋和内加强腋，所述仓壁、底座承台、外加强腋和内加强腋为一体浇筑成型。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述外加强腋和内加强腋的截面为三角形。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述外加强腋和内加强腋均为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构包括混凝土和嵌设在混凝土内的钢筋，钢筋包括斜向钢筋和环向钢筋Ⅱ，斜向钢筋的两端分别伸入到仓壁内和底座承台内。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述外加强腋和内加强腋的斜向钢筋在仓壁内交叉固定。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述外加强腋和内加强腋的环向钢筋Ⅱ和斜向钢筋交叉处通过绑扎连接或者焊接。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述套管长度为30cm，每隔2.5-3.5m设置一根套管，套管固定在环向钢筋Ⅰ上且套管两端密封固定。

上述可控导裂缝的大直径料仓，所述仓壁顶部设置有顶部环梁，底座承台下面设置有预制桩基，预制桩基、底座承台、仓壁和外加强腋和内加强腋为一体浇筑结构。

一种大直径料仓的裂缝控导方法，采用上述可控导裂缝的大直料仓进行裂缝控导。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过在钢筋笼的环向钢筋Ⅰ的指定位置处安放套管，使得这一段钢筋与混凝土变为无粘结，使这一段的连接相对弱化。让裂缝主要发生在套管安放的位置，从而实现对裂缝产生位置的有效控制。

本发明构造简单，受力明确，施工方便，可以有效控制裂缝产生的位置，便于后期维护与裂缝的修补工作，有效提高其使用年限。

说明书附图

图1是本发明横截面视图。

图2是本发明仓壁纵向剖视图。

图3是图2中A区域放大图。

图4是本发明使用后裂缝区域结构示意图。

图5是本发明钢筋笼与套管的结构示意图。

图6是现有技术中料仓内外混凝土温度发展过程图。

图7是现有技术中料仓内外混凝土自收缩发展过程图。

图8是现有圆形料场满仓堆煤后混凝土应力云图。

图9现有料仓壁工况一环向应力云图。

图10现有料仓壁工况二环向应力云图。

具体实施方式

如图1至图3所示的一种可控导裂缝的大直径料仓，包括料仓，料仓的仓壁1为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构内嵌设钢筋笼，所述钢筋笼由竖向钢筋9和环向钢筋Ⅰ10固定而成，在环向钢筋Ⅰ上套设有套管11，套管的两端为密封结构，钢筋笼及套管嵌设在混凝土仓壁内。

本发明的仓壁外设置有若干扶壁柱4，在相邻两扶壁柱对应的环向钢筋上Ⅰ均套设有套管。

本发明的套管是塑料波纹管。钢筋笼的竖向钢筋和环向钢筋Ⅰ绑扎时对塑料波纹管加以固定且塑料波纹管两端封闭，防止注浆时塑料波纹管的移动和混凝土浆的流入。通过这种方法，避免钢筋与混凝土的直接接触。利用塑料波纹管良好的塑性，使裂缝集中产生在布置塑料波纹管的位置。

本发明的上下相邻环向钢筋Ⅰ上的塑料波纹管的位置在竖直方向上一致。整个结构的塑料波纹管位置应上下一致。使混凝土的裂缝能够沿着塑料波纹管的位置开展，便于后期裂缝的观察，在施工和后期运行过程中做好料仓裂缝的维护工作，保证料仓的正常运营。

本发明的仓壁安装在底座承台2上，所述仓壁与底座承台连接处的两侧分别设置外加强腋5和内加强腋6，仓壁顶部设置有顶部环梁12。本发明的底座承台下面设置有预制桩基，预制桩基3、底座承台2、仓壁1、外加强腋5和内加强腋6为一体浇筑结构。

本发明的仓壁、底座承台、外加强腋和内加强腋为一体浇筑成型结构，整体强度大幅提高。

本发明的可控导裂缝的大直径料仓，所述外加强腋和内加强腋的截面为三角形，外加强腋和内加强腋均为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构包括混凝土和嵌设在混凝土内的钢筋，钢筋包括斜向钢筋7和环向钢筋Ⅱ8，斜向钢筋的两端分别伸入到仓壁内和底座承台内，斜向钢筋和环向钢筋Ⅱ均匀布置在仓壁内外。外加强腋和内加强腋的斜向钢筋在仓壁内交叉固定。所述外加强腋和内加强腋的环向钢筋Ⅱ和斜向钢筋交叉处通过绑扎连接或者焊接。

本发明可控导裂缝的大直径料仓，在作实验时，所述套管长度为30cm，每隔2.5-3.5m设置一根套管，套管固定在环向钢筋Ⅰ上且套管两端密封固定。

一种大直径料仓的裂缝控导方法，具体步骤如下：在对钢筋进行绑扎之前，在扶壁柱4之间的环向钢筋Ⅰ套上塑料波纹管，波纹管长度为30cm，每隔3m左右布置一根。钢筋绑扎时对套管加以固定且套管两端封闭，防止注浆时套管的移动和混凝土浆的流入。通过这种方法，避免钢筋与混凝土13的直接接触。利用塑料波纹管良好的塑性，使裂缝集中产生在布置套管的位置。

另外，整个结构的套管位置应上下一致。使混凝土的裂缝能够沿着套管的位置开展，便于后期裂缝的观察，在施工和后期运行过程中做好筒仓裂缝的维护工作，保证筒仓的正常运营。

本发明构造简单，受力明确，施工方便，可以有效控制裂缝产生的位置，便于后期维护与裂缝的修补工作，有效提高其使用年限。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。