一种安全壳结构局部试验构件及其施工方法与流程

阅读：评论：0

1.本发明属于核电厂安全壳试验技术领域，具体涉及一种基于智能钢绞线的预应力安全壳局部试验构件及其施工方法。

背景技术：

2.核电厂安全壳作为核电站的最后一道实体屏障，对保证核电安全至关重要。为了探究核电安全壳结构强度、密封、承压、抗冲击等性能，需针对核电安全壳开展大量的试验研究。预应力安全壳结构形式为预应力钢筋混凝土结构(包含混凝土、钢筋以及预应力钢束)，且内侧设有防泄漏的钢衬里(包含衬里板、锚栓)，结构形式非常复杂。在相关的试验研究中，安全壳试验模型大多采用整体模型，试验费用高；较民用预应力结构相比，安全壳结构构型复杂，材料特殊，缩比后的模型在体现原型结构的性能是安全壳试验中比较重要且困难的环节，尤其是衬里系统的衬里板和栓钉的缩比设计。目前安全壳局部试验，尤其是缩比试验中大多数不考虑衬里板和锚固钉的作用，预应力钢筋混凝土安全壳整体性能无法体现；局部构件预应力张拉控制流程不清晰，张拉过程不可控，张拉后的混凝土预应力水平也无法准确确定。

技术实现要素：

3.针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可解决安全壳局部试验构件中试验设计困难、预应力控制难度大等问题，可用于指导安全壳试验设计人员开展安全壳试验相关研究工作的基于智能钢绞线的预应力安全壳结构局部试验构件及其施工方法。
4.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种安全壳结构局部试验构件，包括混凝土板、钢衬里板、栓钉、智能预应力钢绞线；所述智能预应力钢绞线穿过所述混凝土板；所述智能预应力钢绞内置传感器；所述钢衬里板紧贴所述混凝土板的内侧，通过所述栓钉固定；所述栓钉与所述钢衬里板焊接。
5.进一步地，还包括钢垫板，所述钢垫板位于所述混凝土板的四周，固定所述智能预应力钢绞线。
6.进一步地，还包括预应力钢束，所述预应力钢束穿过所述混凝土板。
7.进一步地，还包括钢筋网，所述钢筋网位于所述混凝土板内部；所述预应力钢绞线、预应力钢束穿过所述钢筋网。
8.进一步地，还包括预应力锚具，所述预应力锚具位于所述钢垫板上，与所述智能预应力钢绞线、预应力钢束对应，固定所述智能预应力钢绞线、预应力钢束。
9.本发明还提供了一种安全壳结构局部试验构件的施工方法，包括以下步骤：
10.(1)通过焊接将栓钉焊接到钢衬里板上，并将钢衬里板放置底部作为混凝土浇筑的支撑模具；
11.(2)沿着钢衬里板栓钉方向放置混凝土浇筑支模板；
12.(3)绑扎横纵筋网片，并放入混凝土浇筑模板中，穿入预应力孔道；
13.(4)浇筑混凝土，并进行振捣，使得混凝土分布均匀；
14.(5)养护结束后，将钢衬里板紧贴所述混凝土板的内侧，通过栓钉固定于所述混凝土板上；
15.(6)将预应力钢束、智能预应力钢绞线穿过所述预应力孔道，一侧通过夹片固定于钢垫板上，另一侧通过预应力锚具固定于所述钢垫板上。
16.进一步地，所述步骤(3)中，所述预应力孔道贯穿所述钢筋网；所述钢筋网由横纵筋网片和拉筋形成。。
17.进一步地，所述步骤(3)中，预应力钢束、智能预应力钢绞线在所述混凝土板内对称设置。
18.采用本发明的技术方案带来的有益效果是，一种安全壳结构局部试验构件，包括混凝土板、钢衬里板、栓钉、智能预应力钢绞线；所述智能预应力钢绞线穿过所述混凝土板；所述智能预应力钢绞内置传感器，可实时监测和传输构件所承受的压力及其应力变化，便于控制构件试验时预应力张拉以及试验中预应力水平的实时监测；所述钢衬里板紧贴所述混凝土板的内侧，通过所述栓钉固定；所述栓钉与所述钢衬里板焊接；本发明的构件中将钢衬里板与混泥土板固定连接，安全壳强度试验过程中，可有效的最大程度地反应安全壳整体性能；本发明的局部试验构件结构简单，不受形状限制，平面板、柱面板或球面板均可，可应用于核电厂预应力安全壳静力、动力冲击性能等方面的试验中；成本低，可实时监测试验中的应力变化。
附图说明
19.图1是本发明实施例的安全壳结构局部试验构件的部件图；
20.图2是本发明实施例的一种安全壳结构局部试验构件设计截面图；
21.图3是本发明实施例的一种安全壳结构局部试验构件设计平面图；
22.图4是本发明实施例的安全壳结构局部试验构件的智能预应力钢绞线的分布示意图；
23.图5是本发明实施例的安全壳结构局部试验构件的智能预应力钢绞线张拉控制曲线。
24.其中，混凝土板1、钢衬里板2、栓钉3、智能预应力钢绞线4、钢垫板5、预应力钢束6、钢筋网7、横纵筋网片71、拉筋72、预应力锚具8。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
26.参照附图1、2、3，一种安全壳结构局部试验构件，包括混凝土板1、钢衬里板2、栓钉3、智能预应力钢绞线4；所述智能预应力钢绞线4穿过所述混凝土板1；所述智能预应力钢绞4内置智能传感器；所述钢衬里板2紧贴所述混凝土板1的内侧，通过所述栓钉3固定；所述栓钉3与所述钢衬里板2粘接。所述智能预应力钢绞线4内置frp智能传感器可实时监测传输构件在试验过程中受到的压力及其本身的应力变化，可实时对试验构件过程中的压力进行调整，很好的控制预应力，提高了构件试验过程的安全性；在试验构件中设置钢衬里板2，极大
程度地还原安全壳的结构，可得到较为准确的安全壳性能参考数据；且本发明实施例的安全壳局部试验构件结构准确成本低，可有效控制预应力变化。
27.优选地，还包括钢垫板5，所述钢垫板5位于所述混凝土板1的四周，固定所述智能预应力钢绞线4，使得预应力构件的预应力受力均匀
28.优选地，还包括预应力钢束6，所述预应力钢束6通过预应力孔道穿过所述混凝土板1。
29.优选地，还包括钢筋网7，所述钢筋网7位于所述混凝土板1内部，通过混凝土浇筑与混凝土有机的结合在一起；所述预应力钢绞线4、预应力钢束6穿过所述钢筋网7。
30.优选地，所述钢筋网7由内外横纵筋网片71和拉筋72形成，其中横纵筋网片网片可以根据需要放置多层，本发明实施例设置两层钢筋网片组成，拉筋72与横纵筋网片71通过拉钩绑扎方式进行连接。
31.优选地，还包括预应力锚具8，所述预应力锚具8位于所述钢垫板5上，与所述智能预应力钢绞线4、预应力钢束6对应，固定所述智能预应力钢绞线4、预应力钢束6，预应力锚具根据预应力钢束型号以及股数进行选取。
32.本发明实施例还提供了一种安全壳结构局部试验构件的施工方法，包括以下步骤：
33.(1)通过焊接将栓钉3焊接到钢衬里板2上，并将钢衬里板2放置底部作为混凝土浇筑的支撑模具；
34.(2)沿着钢衬里板2栓钉3方向放置混凝土浇筑支模板；
35.(3)绑扎横纵筋网片71，并放入混凝土浇筑模板中，穿入预应力孔道；
36.(4)浇筑混凝土，并进行振捣，使得混凝土分布均匀；
37.(5)养护28天结束后，将钢衬里板2紧贴所述混凝土板1的内侧，通过栓钉3固定于所述混凝土板1上；
38.(6)将预应力钢束6、智能预应力钢绞线4穿过所述预应力孔道，一侧通过夹片固定于钢垫板5上，另一侧通过预应力锚具8固定于所述钢垫板5上。
39.优选地，所述步骤(1)中，栓钉3焊接固定于钢衬里板2上，栓钉3不能将钢衬板熔穿，要保证钢衬里板2的完整性。
40.优选地，所述步骤(2)中混凝土支模板要与钢衬里板2边缘紧密贴合。
41.优选地，所述步骤(3)中，所述预应力孔道通过钢筋网7中空隙穿过，栓钉3要插入到钢筋网7的间隙中，预应力孔道可以采用pvc波纹管或者金属波纹均可。
42.参照附图4，优选地，所述步骤(3)中，在混凝土板1的竖向1、2号孔道及水平方向3,4号孔道处设置所述智能预应力钢绞线4，其余孔道设置所述预应力钢束6。确保预应力的施加均匀。
43.优选地，在混凝土板1的竖向1、2号孔道及水平方向3,4号孔道处均分别设置2根智能预应力钢绞线4，其余预留孔道内均分别设置2根预应力钢束6。
44.优选地，所述步骤(3)中，预应力钢束6、智能预应力钢绞线4另一侧张拉完毕后通过预应力锚具8固定于所述钢垫板5上，钢垫板5可进一步使混凝土板1受到的预应力更加均匀。
45.参照附图5，本发明实施例的安全壳结构局部试验构件的3组，与附图5中1～3组一
一对应，智能预应力钢绞线4按照0
→
10％σk
→
30％σk
→
50％σk
→
100％σk进行张拉的张拉过程，本发明实施例的智能预应力钢绞线4采集到的实际张拉应力值，从图中可看出，本发明实施例的智能预应力钢绞线4的张拉过程中线性度保持较好，最终控制力与1395mpa值接近，预应力张拉过程控制好，满足试验要求。
46.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种安全壳结构局部试验构件，其特征是：包括混凝土板(1)、钢衬里板(2)、栓钉(3)、智能预应力钢绞线(4)；所述智能预应力钢绞线(4)穿过所述混凝土板(1)；所述智能预应力钢绞(4)内置智能传感器；所述钢衬里板(2)紧贴所述混凝土板(1)的内侧，通过所述栓钉(3)固定；所述栓钉(3)与所述钢衬里板(2)焊接。2.根据权利要求1所述的一种安全壳结构局部试验构件，其特征是：还包括钢垫板(5)，所述钢垫板(5)位于所述混凝土板(1)的四周，固定所述智能预应力钢绞线(4)。3.根据权利要求2所述的一种安全壳结构局部试验构件，其特征是：还包括预应力锚具(8)，所述预应力锚具(8)位于所述钢垫板(5)上，与所述智能预应力钢绞线(4)对应，固定所述智能预应力钢绞线(4)。4.根据权利要求1所述的一种安全壳结构局部试验构件，其特征是：还包括预应力钢束(6)，所述预应力钢束(6)穿过所述混凝土板(1)。5.根据权利要求4所述的一种安全壳结构局部试验构件，其特征是：还包括钢筋网(7)，所述钢筋网(7)位于所述混凝土板(1)内部；所述预应力钢绞线(4)、预应力钢束(6)穿过所述钢筋网(7)。6.根据权利要求5所述的一种安全壳结构局部试验构件，其特征是：所述钢筋网(7)由横纵筋网片(71)和拉筋(72)形成。7.根据权利要求1～6任一项所述的一种安全壳结构局部试验构件的施工方法，其特征是：包括以下步骤：(1)通过焊接将栓钉(3)焊接到钢衬里板(2)上，并将钢衬里板(2)放置底部作为混凝土浇筑的支撑模具；(2)沿着钢衬里板(2)栓钉(3)方向放置混凝土浇筑支模板；(3)绑扎横纵筋网片(71)，并放入混凝土浇筑模板中，穿入预应力孔道；(4)浇筑混凝土，并进行振捣，使得混凝土分布均匀；(5)养护28天结束后，将钢衬里板(2)紧贴所述混凝土板(1)的内侧，通过栓钉(3)固定于所述混凝土板(1)上；(6)将预应力钢束(6)、智能预应力钢绞线(4)穿过所述孔道，一侧通过夹片固定于钢垫板(5)上，另一侧通过预应力锚具(8)固定于所述钢垫板5上。8.根据权利要求7所述的一种安全壳结构局部试验构件的施工方法，其特征是：所述步骤(6)中，预应力钢束(6)、智能预应力钢绞线(4)在所述混凝土板(1)内对称设置。9.根据权利要求7所述的一种安全壳结构局部试验构件的施工方法，其特征是：所述步骤(6)中，在混凝土板(1)的竖向1、2号孔道及水平方向3、4号孔道处设置所述智能预应力钢绞线(4)，其余孔道设置所述预应力钢束(6)。10.根据权利要求7所述的一种安全壳结构局部试验构件的施工方法，其特征是：所述步骤(6)中，在混凝土板(1)的竖向1、2号孔道及水平方向3,4号孔道处均分别设置2根智能预应力钢绞线(4)，其余预留孔道内均分别设置2根预应力钢束(6)。

技术总结

本发明公开了一种安全壳结构局部试验构件及其施工方法，包括混凝土板、钢衬里板、栓钉、智能预应力钢绞线；所述智能预应力钢绞线穿过所述混凝土板；所述智能预应力钢绞内置FRP智能传感器，所述钢衬里板紧贴所述混凝土板的内侧，通过所述栓钉固定；所述栓钉与所述钢衬里板焊接；本发明的构件可实时监测和传输构件所承受的压力及其应力变化，便于控制构件试验时预应力张拉以及试验中预应力水平的实时监测；构件中将钢衬里板与混凝土板固定连接，安全壳强度试验过程中，可有效的最大程度地反应安全壳整体性能；本发明的是局部试验构件结构成本低、试验数据准确。试验数据准确。试验数据准确。