本發(fā)明屬于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程中的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種體外預(yù)應(yīng)力整體加固的電站鍋爐大板梁結(jié)構(gòu)及其加固方法。

背景技術(shù)：

大板梁是電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)體系中主要承力構(gòu)件，主要承受豎向鍋爐載荷并將其傳遞至端部支撐柱體。各大板梁間相互平行，其間通過多道次梁連接。大板梁承受載荷較大，其截面尺寸及跨度均異于常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)。大板梁多為工字型截面，設(shè)計(jì)過程中通常采用沿高度分層、沿長度分段的拼接方法。鍋爐載荷作用下，工字型大板梁上翼緣承受壓應(yīng)力，下翼緣承受拉應(yīng)力。隨時(shí)間推移，下翼緣拼接焊縫處極易出現(xiàn)表面缺陷裂紋和內(nèi)部缺陷。為避免拼接焊縫處表面裂紋的擴(kuò)展和新型缺陷裂紋的產(chǎn)生，需要對大板梁整體實(shí)施加固。

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的有效方法之一，可有效提高整體結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土梁橋/鋼梁橋及建筑結(jié)構(gòu)中，其設(shè)計(jì)方法和技術(shù)規(guī)范日漸成熟。將體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于大板梁加固中，可有效降低下翼緣處拉應(yīng)力，有效阻止下翼緣拼接焊縫處裂紋擴(kuò)展，提高大板梁整體的承載極限。

目前，我國鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范還未對大板梁鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)做詳細(xì)規(guī)定。因此，如何根據(jù)大板梁現(xiàn)場作業(yè)空間合理布局預(yù)應(yīng)力拉索位置，降低大板梁下翼緣壓應(yīng)力，有效阻止裂紋擴(kuò)展，以提高大板梁整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，成為現(xiàn)代鍋爐鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中亟待解決的問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種體外預(yù)應(yīng)力整體加固的電站鍋爐大板梁結(jié)構(gòu)及其加固方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。其結(jié)構(gòu)簡單，受力合理，可降低大板梁下翼緣拉應(yīng)力，有效抑制下翼緣拼接焊縫處裂紋缺陷擴(kuò)展。

一方面，本發(fā)明提供了一種體外預(yù)應(yīng)力整體加固的電站鍋爐大板梁結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述大板梁結(jié)構(gòu)包括電站鍋爐大板梁、錨箱、托梁、預(yù)應(yīng)力拉索、吊桿、連接梁等。

所述電站鍋爐大板梁通常為重載超深梁，其包含上翼緣、腹板、下翼緣等。

所述錨箱焊接于所述大板梁兩端。在大板梁外側(cè)自由端處，通過水平加勁板增強(qiáng)錨箱的局部穩(wěn)定性。

所述托梁包含豎向托梁和水平托梁，其間采用高強(qiáng)度螺栓通過蓋板連接。所述水平托梁通過墊板與下翼緣下邊緣接觸。體外預(yù)應(yīng)力通過水平托梁傳遞至大板梁下翼緣及腹板。所述托梁間通過連接梁連接，形成組合構(gòu)件。

所述拉索對稱布置于大板梁的腹板兩側(cè)，并通過索夾與所述吊桿連接。所述吊桿通過高強(qiáng)度螺栓與所述豎向托梁連接?；蛘撸隼魍ㄟ^加勁板直接與所述豎向托梁連接。為降低拉索中預(yù)應(yīng)力損失，可在吊桿與豎向托梁頂板間設(shè)置弧形轉(zhuǎn)動裝置，使得吊桿小角度轉(zhuǎn)動。

考慮到拉索張拉過程中拉索構(gòu)型的變化，所述拉索端部包括：錨箱外側(cè)受力板、楔形弧面錨墊板、弧面錨夾具、保護(hù)罩等。

所述拉索材料包括鋼絲束、鋼絲繩或鋼絞線。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種電站鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固的方法，包括采用預(yù)應(yīng)力拉索并利用錨箱、托梁、吊桿和連接梁對電站鍋爐大板梁進(jìn)行整體加固；其中，所述拉索對稱布置在大板梁兩側(cè)，穿過焊接于大板梁兩端的錨箱并且通過吊桿與帶有連接梁的多個(gè)托梁連接。

所述的方法進(jìn)一步包括對拉索進(jìn)行對稱張拉；其中張拉順序?yàn)閺纳贤聦ΨQ張拉，從而體外預(yù)應(yīng)力通過托梁傳遞至大板梁的下翼緣及腹板。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)通過鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固，降低了大板梁下翼緣拉應(yīng)力，優(yōu)化了大板梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)，有效抑制下翼緣拼接焊縫處表面裂紋擴(kuò)展。

(2)通過鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固，提高了大板梁整體剛度，有效降低了大板梁跨中撓度。

(3)通過鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固，有效提高了大板梁整體抗彎承載能力。

(4)通過鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固，大板梁變?yōu)楦唠A超靜定結(jié)構(gòu)，有效提高了大板梁的可靠性。

(5)當(dāng)將體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于大板梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期時(shí)，可合理優(yōu)化大板梁截面尺寸，減輕大板梁整體結(jié)構(gòu)自重。

附圖說明

圖1為電站鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固方法示意圖(主視圖)。

圖2為電站鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固方法示意圖(俯視圖)。

圖3為電站鍋爐大板梁中吊桿和托梁安裝示意圖。

圖4為電站鍋爐大板梁托梁安裝示意圖(無吊桿)。

圖5為電站鍋爐大板梁中吊桿與托梁間弧形轉(zhuǎn)動裝置示意圖。

圖6為電站鍋爐大板梁拉索錨固端安裝示意圖。

圖7為預(yù)應(yīng)力拉索提升安裝示意圖。

圖8為拉索對稱分批張拉順序圖。

圖中，1—鍋爐大板梁，2—錨箱，3—托梁，4—拉索，5—吊桿，6—連接梁，7—索夾，8—蓋板，9—高強(qiáng)度螺栓，10—墊板，11—水平加勁板，12—加勁板，13—弧形轉(zhuǎn)動裝置，14—卷揚(yáng)機(jī)，15—導(dǎo)向滑輪，16—大板梁底面平臺，17—安全平臺，18—放索盤，101—大板梁上翼緣，102—大板梁腹板，103—大板梁下翼緣，201—錨箱外側(cè)受力板，202—楔形弧面錨墊板，203—弧面錨夾具，204—保護(hù)罩，301—豎向托梁，302—水平托梁。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

如圖1和圖2所示的一種電站鍋爐大板梁體外預(yù)應(yīng)力整體加固設(shè)計(jì)方法，包括電站鍋爐大板梁1、錨箱2、托梁3、預(yù)應(yīng)力拉索4、吊桿5、連接梁6等部分。并且如圖3和圖4所示，所述電站鍋爐大板梁1通常為重載超深梁，其包含上翼緣101、腹板102、下翼緣103等部分。所述錨箱2焊接于所述大板梁1兩端。在大板梁1外側(cè)自由端處，通過水平加勁板11增強(qiáng)錨箱2的局部穩(wěn)定性。所述托梁3包含豎向托梁301和水平托梁302，其間采用高強(qiáng)度螺栓9通過蓋板8連接。所述水平托梁302通過墊板10與下翼緣103下邊緣接觸。體外預(yù)應(yīng)力通過水平托梁302傳遞至大板梁1下翼緣103及腹板102。所述托梁3間通過連接梁6連接，形成組合構(gòu)件。所述拉索4對稱布置于大板梁1的腹板102兩側(cè)，并通過索夾7與所述吊桿5連接。所述吊桿5通過高強(qiáng)度螺栓9與所述豎向托梁301連接?；蛘撸隼?通過加勁板12直接與所述豎向托梁301連接。

如圖5所示，為降低拉索中預(yù)應(yīng)力損失，可在吊桿5與豎向托梁301頂板間設(shè)置弧形轉(zhuǎn)動裝置13，使得吊桿5小角度轉(zhuǎn)動。

如圖6所示，考慮到拉索張拉過程中拉索構(gòu)型的變化，所述拉索4端部包括：錨箱外側(cè)受力板201、楔形弧面錨墊板202、弧面錨夾具203、保護(hù)罩204等部分。所述拉索4材料包括鋼絲束、鋼絲繩或鋼絞線。

在一種實(shí)施例中，如圖7所示，拉索4張拉前，在大板梁兩側(cè)搭建安全平臺17，將導(dǎo)向滑輪15分別安裝于安全平臺17和大板梁底面平臺16等，將錨箱2焊接于大板梁1兩側(cè)。

拉索4張拉前，檢查拉索4表面防護(hù)和索頭防腐層，檢查拉索4長度，檢查并調(diào)試張拉施工設(shè)備等。

如圖7所示，拉索4從一側(cè)底部放索盤18，經(jīng)導(dǎo)向滑輪15，由卷揚(yáng)機(jī)14牽引至大板梁1底部標(biāo)高處。

將拉索4對稱放置在大板梁1側(cè)面，穿過端部錨箱2，安裝楔形弧面錨墊板202。安裝索夾7、吊桿5，并與托梁3連接。

拉索4的張拉過程采用分批次、分級左右兩端對稱張拉。張拉順序?yàn)閺纳贤聦ΨQ張拉。具體為：同高度兩拉索為一批，編號從上至下依次為1,2,3,4，同批次的兩根拉索同時(shí)張拉，如圖8所示。張拉過程分級控制，張拉力依次控制為目標(biāo)張拉力的20％，40％，60％，80％，100％。另外，考慮到預(yù)應(yīng)力拉索4的松弛損失，拉索4張拉力可超張拉2％～4％。

為確保對稱張拉過程中兩側(cè)張拉力對稱，應(yīng)保證張拉前拉索端部露出的索長度相同。另外，每次張拉過程中千斤頂給油速度應(yīng)盡量同步。在每級張拉完成后，所有千斤頂停止給油，測量拉索端部的露出長度。如果露出長度不同，則在下一級張拉時(shí)，長度較小的首先張拉出這個(gè)差值，然后再同步給油張拉。

張拉過程中，除控制拉索索力外，還應(yīng)隨時(shí)注意大板梁跨中的豎向位移等。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。