0 引言
近年来钢板仓的应用日见增加,与传统的钢筋砼仓体相比,其具有建设工期短、建设费用低、维护费用低等优势。在容量5 000m3~50 000m3范围内,尤其具有优势。
钢板仓由基础、仓壁、仓顶和配套的进料系统、出料系统等组成。目前进仓和出仓多采用气力输送,配合一定的仓底结构,其出料率可达90%以上甚至达到98%~99.9%,且结构简单,使用成本低。如图1。钢板仓建设工期一般在120天以内。
但是,由于多方面的原因,国内钢板仓发生故障甚至事故的情况时有发生,不仅造成人员伤亡和设备损失,还使用户对钢板仓的可靠性和优点产生怀疑,对钢板仓的推广应用极为不利,因此很有必要进行相应的分析与设计完善,使钢板仓真正发挥其优势。
1 板仓设计概述
1)基础设计:为了降低建设费用,多采用允许沉降的钢筋砼筒壳薄壁整体基础,对地基的均匀性和仓内载荷的均匀性要求高;2)仓壁设计:多采用钢板搭接形式,按空仓在内外均压下保持稳定设计,即不受外压,仓壁钢板按满仓的内压强度要求设计;3)仓顶设计:多采用球面薄壳拱顶,内设支撑弦杆;4)进料设计:多为气力输送的管道从仓顶中央进料,基本体保证对仓底对称下料;5)出料设计:多为气动流化和物料自重流动结合,配合相应的仓底基础表面形状和下料口分割,这一部分目前有以下模式:
(1)单点单廊道出料;(2)多点单廊道出料(可为2点、3点、4点下料,很少采用);(3)多点双廊道出料(可为4点或6点、8点下料),如图3,4;(4)多点三廊道出料(可为9点、11点、14点下料),如图5,6。
各钢板仓设计单位在这部分的处理也相互差别较大,但各种下料方法也各有利弊。单点单廊道出料具有防止仓内偏载、控制简单等优点,但中心冲击压力大,需要设置减压锥,并且出料率比多点出料略低,且流化运行成本略高。多点多廊道出料的出料率高,运行成本低,但控制复杂,且容易发生仓内偏载而导致仓体倾斜等故障。
2 钢板仓的常见故障及其原因
2.1 钢板仓的常见故障
1)出料困难:仓内物料无法正常出料;钢板仓倾斜:基础不均匀沉降使仓体倾斜;3)钢板仓开裂:仓壁钢板或仓顶钢板本身或焊缝开裂;4)钢板仓垮塌:外压过大仓顶或仓壁钢板失稳塌陷。
2.2 出料困难的原因
物料板结,由于物料长期有存放积压板结,或基础裂纹渗水、仓内结露、受潮等。
为防止此问题发生,要定期进行了流化操作,并在基础设计、施工中严格执行防水要求。施工时地基处理要按最不利情况考虑。此外,也有可能是仓内堆料偏载导致基础受力不均而出现裂纹使潮气进入仓内。其他还有气力输送的空气干燥不足、仓内外的气压平衡系统空气干燥不足、钢板仓建好后其气密性不符合要求等原因。
如果物料板结使仓内大量物料不能出库,将导致停产,而且清库工作量大且难以进行,属于比较大的故障,因此必须绝对避免板结。
此外下料口故障等原因也可引起出料困难,但处理比较容易。
2.3 仓体倾斜的原因
1)仓内物料堆积偏心或出料不均匀造成偏载;
2)地基局部浸泡或地基土质不均匀。
其中第一种情况以多点出料的钢板仓为主。后一种情况则各类钢板仓均有可能发生。倾斜有可能导致仓体垮塌。倾斜发现后,可采取一些纠偏措施进行矫正。
2.4 仓体开裂的原因
1)偏载引起仓壁局部超载失稳而开裂;
2)焊接强度不足或焊接有缺陷,造成焊缝开裂,属施工质量问题;
3)疲劳开裂,由于长期进出料引起仓内的压力反复变化,或者温度变化导致仓体膨胀、收缩造成仓内压力变化,导致板材或焊缝疲劳开裂。
2.5 仓体垮塌
1)仓顶塌陷:因外部风、雪载荷作用,或因气压平衡不足,出料太快在仓内产生负压,将仓顶压垮;
近年来钢板仓的应用日见增加,与传统的钢筋砼仓体相比,其具有建设工期短、建设费用低、维护费用低等优势。在容量5 000m3~50 000m3范围内,尤其具有优势。
钢板仓由基础、仓壁、仓顶和配套的进料系统、出料系统等组成。目前进仓和出仓多采用气力输送,配合一定的仓底结构,其出料率可达90%以上甚至达到98%~99.9%,且结构简单,使用成本低。如图1。钢板仓建设工期一般在120天以内。
但是,由于多方面的原因,国内钢板仓发生故障甚至事故的情况时有发生,不仅造成人员伤亡和设备损失,还使用户对钢板仓的可靠性和优点产生怀疑,对钢板仓的推广应用极为不利,因此很有必要进行相应的分析与设计完善,使钢板仓真正发挥其优势。
1 板仓设计概述
1)基础设计:为了降低建设费用,多采用允许沉降的钢筋砼筒壳薄壁整体基础,对地基的均匀性和仓内载荷的均匀性要求高;2)仓壁设计:多采用钢板搭接形式,按空仓在内外均压下保持稳定设计,即不受外压,仓壁钢板按满仓的内压强度要求设计;3)仓顶设计:多采用球面薄壳拱顶,内设支撑弦杆;4)进料设计:多为气力输送的管道从仓顶中央进料,基本体保证对仓底对称下料;5)出料设计:多为气动流化和物料自重流动结合,配合相应的仓底基础表面形状和下料口分割,这一部分目前有以下模式:
(1)单点单廊道出料;(2)多点单廊道出料(可为2点、3点、4点下料,很少采用);(3)多点双廊道出料(可为4点或6点、8点下料),如图3,4;(4)多点三廊道出料(可为9点、11点、14点下料),如图5,6。
各钢板仓设计单位在这部分的处理也相互差别较大,但各种下料方法也各有利弊。单点单廊道出料具有防止仓内偏载、控制简单等优点,但中心冲击压力大,需要设置减压锥,并且出料率比多点出料略低,且流化运行成本略高。多点多廊道出料的出料率高,运行成本低,但控制复杂,且容易发生仓内偏载而导致仓体倾斜等故障。
2 钢板仓的常见故障及其原因
2.1 钢板仓的常见故障
1)出料困难:仓内物料无法正常出料;钢板仓倾斜:基础不均匀沉降使仓体倾斜;3)钢板仓开裂:仓壁钢板或仓顶钢板本身或焊缝开裂;4)钢板仓垮塌:外压过大仓顶或仓壁钢板失稳塌陷。
2.2 出料困难的原因
物料板结,由于物料长期有存放积压板结,或基础裂纹渗水、仓内结露、受潮等。
为防止此问题发生,要定期进行了流化操作,并在基础设计、施工中严格执行防水要求。施工时地基处理要按最不利情况考虑。此外,也有可能是仓内堆料偏载导致基础受力不均而出现裂纹使潮气进入仓内。其他还有气力输送的空气干燥不足、仓内外的气压平衡系统空气干燥不足、钢板仓建好后其气密性不符合要求等原因。
如果物料板结使仓内大量物料不能出库,将导致停产,而且清库工作量大且难以进行,属于比较大的故障,因此必须绝对避免板结。
此外下料口故障等原因也可引起出料困难,但处理比较容易。
2.3 仓体倾斜的原因
1)仓内物料堆积偏心或出料不均匀造成偏载;
2)地基局部浸泡或地基土质不均匀。
其中第一种情况以多点出料的钢板仓为主。后一种情况则各类钢板仓均有可能发生。倾斜有可能导致仓体垮塌。倾斜发现后,可采取一些纠偏措施进行矫正。
2.4 仓体开裂的原因
1)偏载引起仓壁局部超载失稳而开裂;
2)焊接强度不足或焊接有缺陷,造成焊缝开裂,属施工质量问题;
3)疲劳开裂,由于长期进出料引起仓内的压力反复变化,或者温度变化导致仓体膨胀、收缩造成仓内压力变化,导致板材或焊缝疲劳开裂。
2.5 仓体垮塌
1)仓顶塌陷:因外部风、雪载荷作用,或因气压平衡不足,出料太快在仓内产生负压,将仓顶压垮;