火电厂钢筋混凝土脱硫烟囱的结构检测方法及实例

火电厂钢筋混凝土脱硫烟囱的结构检测方法及实例

结论烟囱结构验算及分析工程实例检测结果分析常用检测技术简述课题背景及意义本文内容课题背景及意义经济高速开展环境污染电力行业大力开展烟囱腐蚀烟气脱硫烟囱的腐蚀机理经湿式脱硫塔出来的烟气具有以下几个特点：〔1〕烟气湿度大，含水分较多；〔2〕烟气温度低，通常都在酸露点以下；〔3〕烟气中含有三氧化硫等酸性氧化物。酸性氧化物水蒸气硫酸凝结在内壁造成腐蚀温度低化学反响目前国内脱硫烟囱的腐蚀现状

具体表现：〔1〕脱硫烟囱目前常所采用的13种防腐方案中就有10种方案会造成烟囱出现不同程度的损坏现象〔2〕20%及以上的烟囱出现开裂、冲刷或脱落、酸液渗漏等严重的问题〔3〕有的工程仅在投入运行2个月之后就出现严重腐蚀结论：目前我国脱硫烟囱的腐蚀情况严重，对于电力系统的平安生产造成严重危害，为科学合理地确定烟囱维修加固方案，需先对烟囱进行周详的可靠性检测鉴定。本文的研究内容

常用检测技术简述

烟囱结构验算及分析对烟囱平安性做出检测结论对大唐某电厂烟囱进行检测

钢筋的检测构件损伤的检测内部缺陷的检测混凝土强度的检测常用检测技术简述混凝土强度的检测内部缺陷的检测超声法测定混凝土内部缺陷利用超声波在混凝土中的传播速度与混凝土密实度的关系雷达检测法测定混凝土内部缺陷混凝土、钢筋、空气等介电常数的不同，雷达发射的电磁波在不同介质的外表会发生反射红外线检测法测定混凝土内部缺陷通过测定结构构件的热量和热流来确定内部缺陷构件损伤的检测裂缝检测混凝土腐蚀检测裂缝检测裂缝检测内容裂缝的大小、走向

目测法裂缝的长度

裂缝的深度

裂缝的宽度分析成因及性质判断开展方向及影响判断开展方向及影响判断开展方向及影响钢尺测量放大镜或塞尺测定

超声法测定单面平测法测定裂缝深度单面平测法的根本原理是：当结构出现裂缝后，空气会进入混凝土中，由于空气和混凝土是两种不同介质，当超声波传入时，空气与混凝土的界面会形成反射面，通过的声能少，大局部的声能会通过裂缝顶端传出，由此可以测出裂缝的深度。如左图。双面斜测法测定裂缝深度

斜测法一般适用于检测梁、柱等具有两个平行可侧面的构件。检测时将声波发射器和接收器分别置于两个平行的检测面，采用多个点检测的方法检测裂缝深度。如左图混凝土腐蚀检测混凝土腐蚀的原因混凝土碳化、混凝土外表的化学物质引起腐蚀、碱骨料反响引起腐蚀混凝土腐蚀的主要检测方法电化学分析、红外分析、差热分析、x衍射分析以及电镜分析等方法。钢筋的检测

钢筋位置与保护层厚度的检测电磁感应法数字化钢筋位置和钢筋保护层厚度测定仪检测

钢筋腐蚀的检测直观检测法自然电位法局部凿开法

工程实例检测结果分析工程概况缺陷检查结果混凝土强度检测结果混凝土碳化深度检测结果钢筋探测结果钢筋锈蚀检测结果

工程概况介绍大唐某电厂1、2号机组烟囱建于2001年，高度210m，出口内直径7.0m。筒身采用C30混凝土。根本风压：0.55kPa地震烈度：7度烟囱使用环境为酸性该电厂1、2#机组烟囱采用湿法脱硫系统，未设置GGH烟气加热系统，目前烟囱筒外壁局部保护层脱落、钢筋外露锈蚀，并出现多出渗漏、腐蚀等缺陷检查结果烟囱外壁缺陷检测烟囱附属设施外观检查其他缺陷检测烟囱外壁缺陷检测经现场检查发现，烟囱外壁120米~180米表层混凝土普遍被腐蚀，腐蚀严重部位局部保护层成片起鼓、脱落、钢筋锈蚀。现场在147米高度被腐蚀混凝土取芯发现混凝土内局部层开裂，开裂最深为180mm，开裂形式见以下图。烟囱附属设施外观检查钢爬梯、平台及避雷针整体完整性较好，防腐油漆局部老化，未发现明显锈蚀。另外，203米平台以上筒外壁加热器局部变形、翘起。

其他缺陷检测烟道底板混凝土受腐蚀严重，底板钢筋锈蚀，见以下图混凝土强度检测结果方法：主要采用回弹法，并用钻芯法修正结论：混凝土强度推定值相当于150mm×150mm×150mm立方体抗压强度31.0MPa〔C31〕，满足设计要求(C30)。混凝土碳化深度检测结果具体方法：混凝土回弹值测试完毕后，在测区外表钻孔，直径16㎜，深度30㎜，去除孔洞内的粉末和碎屑，配制浓度为1％酚酞乙醇试液，喷射在孔洞内，未碳化的混凝土呈粉红色，已碳化的混凝土不变色。当已碳化与未碳化界线清楚时，再用碳化深度测量仪测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土外表的垂直距离，即为混凝土的碳化深度值。混凝土碳化深度检测结果结论：0～120米筒外壁混凝土碳化深度在1.0mm～7.5mm之间，小于钢筋保护层厚度〔30mm〕，暂不会因混凝土碳化失去对钢筋的保护作用而引起内部钢筋的锈蚀。120米以上筒外壁混凝土碳化深度大于钢筋保护层厚度〔30mm〕，混凝土碳化失去对钢筋的保护作用而引起内部钢筋的锈蚀。钢筋探测结果

采用钢筋探测仪器在不同高度对烟囱外壁进行钢筋探测，并与竣工图纸复核烟囱实际配筋情况。测区尺寸为600mm×600mm，对不同高度抽样钢筋探测结果见左表。结论：烟囱筒外壁竖钢筋直径及平均间距与竣工图纸根本相符，但竖向钢筋间距分布严重不均匀；烟囱筒外壁环向钢筋直径与竣工图纸根本相符，但大部抽样测区筒外壁实配环向钢筋间距大于竣工图纸中环向配钢筋间距。烟囱结构验算及分析采用PKPM计算采用有限元软件ABAQUS计算采用PKPM计算输入根本参数烟囱重新设计计算结果烟囱实际配筋验算结构验算结论烟囱重新设计计算结果筒壁环向配筋计算结果

筒壁竖向配筋计算结果

烟囱实际配筋验算承载能力极限状态验算正常使用极限状态验算承载能力极限状态验算Msi—荷载效应Mri—截面承载能力i=1～7分别对应上述7种荷载组合Mri/Msi大于1，说明截面满足承载能力要求。结论：120米~130米在荷载组合3时水平截面极限承载力不满足标准要求正常使用极限状态验算根据烟囱设计标准GB50051-2002，烟囱的正常使用极限状态包括以下内容：1，计算在荷载和温度共同作用下混凝土与钢筋应力，以及温度单独作用下钢筋应力，并应满足以下条件：2，验算筒壁裂缝宽度，满足以下限值荷载和温度共同作用下混凝土与钢筋应力验算背风侧混凝土竖向压应力验算结果

迎风侧竖向钢筋应力验算结果

温度单独作用下钢筋应力验算结果

验算筒壁裂缝宽度筒壁外侧竖向配筋及水平裂缝验算结果筒壁外侧环向配筋及竖向裂缝计算结果

采用PKPM验算结论

〔1〕烟囱120米~205米筒外壁环向钢筋配筋缺乏；〔2〕200米~210米外侧竖向钢筋缺乏；〔3〕90米~170米筒壁内侧环向钢筋配筋缺乏；〔4〕筒内壁全高度竖向钢筋配筋缺乏；〔5〕120米~130米在荷载组合3时水平截面极限承载力不满足标准要求；〔6〕120米~160米背风侧混凝土竖向压应力不满足规范要求。采用有限元软件ABAQUS计算关于建模荷载计算结果结论关于建模具体的有限元建模时原那么如下：〔1〕按照筒身布置图进行建模，考虑烟囱筒壁内侧沿高度方向的环形悬臂，对内衬和隔热层不再进行单独建模，只是将其荷载施加于相应高度的环形悬臂上。〔2〕考虑13.18m-21.75m处的烟道孔，并按照烟道孔的实际尺寸进行建模。〔3〕边界条件：约束烟囱外筒底面节点的所有自由度〔4〕采用实体单元荷载自重荷载由程序计算结构自重的作用

风荷载地震荷载同时考虑水平和竖向地震作用

温度荷载配筋计算结果烟囱筒壁环向外侧配筋计算表

烟囱筒壁竖向外侧配筋计算表

荷载和温度共同作用下混凝土与钢筋应力验算背风侧混凝土竖向压应力验算结果迎风侧竖向钢筋应力验算结果

温度单独作用下钢筋应力验算结果验算筒壁裂缝宽度竖向裂缝验算结果

水平向裂缝宽度计算

结论：竖向裂缝宽度在高度60m-70m和120m-180m不满足要求水平裂缝宽度在60m-80m和110m-120m不满足要求

采用ABAQUS验算结论〔1〕烟囱筒壁内侧竖向钢筋沿高度全程不满足最小配筋率的要求；〔2〕环向钢筋120m-200m范围内不满足承载力计算的要求；〔3〕在温度与荷载共同作用下，背风侧混凝土竖向压应力在120m-160m不满足限值要求；〔4〕在温度与荷载共同作用下，迎风侧竖向钢筋应力在50m-150m高程不满足要求；〔5〕温度单独作用下，环向钢筋应力在13.5m-90m和120m-190m应力不满足要求；〔6〕由裂缝计算结果可以看出，竖向裂缝宽度在高度60m-70m和120m-180m不满足《烟囱设计标准》的要求，水平裂缝宽度在60m-80m和110m-120m不满足《烟囱设计标准》的要求结论〔1〕筒内侧竖向钢筋全高度配筋缺乏，环向钢筋在90米~170米配筋缺乏〔2〕筒外侧竖向钢筋200米~210米配筋缺乏，环向钢筋120米~205米配筋缺乏〔3〕在温度与