【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及擋煤墻，具體為一種基于保險機制的裝配式擋煤墻及其設計方法。
技術介紹
1、當今煤廠及電廠的各種儲煤方式中，大跨度儲煤棚因其儲煤量大、造價低、施工便捷、環保等優點，被廣泛采用。傳統擋煤墻縱向支座跨度一般大于八米，橫向跨度均為幾十米。上部龐大網架結構支撐在煤棚柱上，柱頂受網架側向水平推力較大，當擋煤墻與煤棚柱整體連接或者位于靠近煤棚柱內側分離式連接時，擋煤墻承受側向土壓力、煤壓力、車輛與機械擾動、地震、側向風等荷載以及其它不可測突發因素等，長期作用下易使煤棚柱頂端位移過大或對煤棚柱產生突發破壞，對儲煤棚整體結構形成極大安全隱患。目前大部分擋煤墻體采用現澆混凝土，現場工序復雜，施工周期長、鋼筋與混凝土用量多，施工成本較高，當發生上述的煤棚柱頂端位移過大或突發破壞時，形變及破壞情況不可控，不便于快速修復。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種基于保險機制的裝配式擋煤墻及其設計方法，可以有效解決
技術介紹
中的問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術首先公開了一種基于保險機制的裝配式擋煤墻，采用的技術方案是，包括煤棚柱，所述煤棚柱上連接了預應力混凝土空心板，所述煤棚柱上連接了u型扶壁柱，所述u型扶壁柱包括了固定部和保險部，所述固定部和所述煤棚柱之間通過強連接構件相連，所述保險部與所述煤棚柱之間通過弱連接構件相連；所述保險部位于所述固定部上方或上部，所述保險部連接有一組所述預應力混凝土空心板，該組所述預應力混凝土空心板下方有另一組預應力混
3、作為本專利技術的一種優選技術方案，還包括h型扶壁柱，所述h型扶壁柱位于相鄰的兩個所述煤棚柱之間，所述預應力混凝土空心板連接在所述u型扶壁柱和所述h型扶壁柱之間，h型扶壁柱用于在較大跨度時在兩個相鄰的煤棚柱之間連接預應力混凝土空心板，防止跨度過大，預應力混凝土空心板長度過長，而導致彎矩過大，預應力混凝土空心板遭受破壞的風險。
4、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述h型扶壁柱的下方連接有獨立基礎。
5、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述強連接構件為連接螺栓，所述煤棚柱上預埋有套筒，所述連接螺栓連接在所述套筒中，強連接能夠使下部的預應力混凝土空心板與u型扶壁柱之間有較強的連接強度。
6、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述弱連接構件為抗剪棒，所述煤棚柱和所述u型扶壁柱上均開設有棒槽，所述抗剪棒穿設在所述煤棚柱和所述u型扶壁柱的所述棒槽中，通過抗剪棒的斷裂觸發保險，能夠使擋煤墻的損壞更為可控且便于修復。
7、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述u型扶壁柱的所述保險部位于所述固定部上方，所述保險部為上節段扶壁柱，所述上節段扶壁柱和所述固定部均為u型結構。
8、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述u型扶壁柱的所述固定部包括了u型部分和l型部分，所述l型部分設置在所述u型部分的上方，所述保險部為外側擋板，所述外側擋板與所述l型部分相接，共同組成u型結構。
9、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述預應力混凝土空心板上還連接了防火板，能夠提高消防安全。
10、本專利技術還公開了上述基于保險機制的裝配式擋煤墻的設計方法，采用的技術方案是，包括以下步驟：
11、步驟1，基于朗肯土壓力理論計算擋煤墻底部的最大側壓力：
12、
13、其中，為煤的容重， h為最大擋煤高度，為主動土壓力系數；
14、步驟2，設構成擋煤墻的預應力混凝土空心板長度為，計算擋煤墻的彎矩和剪力：
15、
16、
17、其中，為可變荷載的分項系數，為擋煤墻底部的最大側壓力；
18、將u型扶壁柱的計算模型簡化為底部固定，上部自由的懸壁柱，則u型扶壁柱的計算包括了側面預應力混凝土空心板傳遞來的側向壓力和自身范圍內的側向壓力，進而計算出u型扶壁柱的底部彎矩和底部剪力：
19、
20、
21、中，為可變荷載的分項系數，為主動土壓力合力， h為最大擋煤高度；
22、步驟3，根據u型扶壁柱的底部剪力計算抗剪棒尺寸及數量；
23、步驟4，確定獨立基礎面積，并進行整體穩定性驗算；
24、步驟5，確定u型扶壁柱和h型扶壁柱的結構材質以及獨立基礎的制備工藝；
25、步驟6，根據最大擋煤高度 h和單塊預應力混凝土空心板的寬度確定預應力混凝土空心板的豎向塊數和厚度。
26、作為本專利技術的一種優選技術方案，所述步驟5中，所述u型扶壁柱和所述h型扶壁柱的結構材質為鋼結構或者混凝土結構，所述獨立基礎的制備工藝為預制或現澆。
27、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術通過在煤棚柱上安裝u型扶壁柱，u型扶壁柱分為了固定部和保險部，保險部和煤棚柱之間采用弱連接，固定部和煤棚柱之間采用強連接，能夠在預應力混凝土空心板構成的擋煤墻受力超過臨界狀態時，觸發保險機制，與煤棚柱有效脫開，針對性保護煤棚柱，降低結構安全隱患。該采用主動卸壓保護結構構造簡單，更利于現場實施。且煤棚柱預留的備用抗剪棒棒槽，觸發保險機制后，便于擋煤墻結構快速修復。本專利技術實現全裝配化組裝，縮短施工周期，減少鋼筋及混凝土用量，降低成本，采用預應力混凝土空心板與防火板粘錨結合，避免常規砌筑耐火磚等濕作業，裝配化高效施工，整體結構傳力途徑清晰，單元構件形式常規，制作成本低，扶壁柱與預應力混凝土空心板可回收重復利用，減少了資源的浪費。
28、進一步的，本專利技術構件連接形式簡單，預應力混凝土空心板橫向與扶壁柱卡槽嵌接，u型扶壁柱與煤棚柱嵌固，h型扶壁柱采用柱下獨立基礎，規避傳統條形基礎，節約成本。
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1.一種基于保險機制的裝配式擋煤墻，包括煤棚柱（6），所述煤棚柱（6）上連接了預應力混凝土空心板（5），其特征在于：所述煤棚柱（6）上連接了U型扶壁柱（1），所述U型扶壁柱（1）包括了固定部和保險部，所述固定部和所述煤棚柱（6）之間通過強連接構件（8）相連，所述保險部與所述煤棚柱（6）之間通過弱連接構件（9）相連；所述保險部位于所述固定部上方或上部，所述保險部連接有一組所述預應力混凝土空心板（5），該組所述預應力混凝土空心板（5）下方有另一組預應力混凝土空心板（5），位于下方的所述預應力混凝土空心板（5）與所述固定部相連。
2.根據權利要求1所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：還包括H型扶壁柱（2），所述H型扶壁柱（2）位于相鄰的兩個所述煤棚柱（6）之間，所述預應力混凝土空心板（5）連接在所述U型扶壁柱（1）和所述H型扶壁柱（2）之間。
3.根據權利要求2所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述H型扶壁柱（2）的下方連接有獨立基礎（3）。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述強連接
5.根據權利要求4所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述弱連接構件（9）為抗剪棒（4），所述煤棚柱（6）和所述U型扶壁柱（1）上均開設有棒槽，所述抗剪棒（4）穿設在所述煤棚柱（6）和所述U型扶壁柱（1）的所述棒槽中。
6.根據權利要求1所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述U型扶壁柱（1）的所述保險部位于所述固定部上方，所述保險部為上節段扶壁柱（7），所述上節段扶壁柱（7）和所述固定部均為U型結構。
7.根據權利要求1所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述U型扶壁柱（1）的所述固定部包括了U型部分和L型部分，所述L型部分設置在所述U型部分的上方，所述保險部為外側擋板（10），所述外側擋板（10）與所述L型部分相接，共同組成U型結構。
8.根據權利要求1所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述預應力混凝土空心板（5）上還連接了防火板（11）。
9.一種如權利要求5所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻的設計方法，其特征在于：所述步驟5中，所述U型扶壁柱（1）和所述H型扶壁柱（2）的結構材質為鋼結構或者混凝土結構，所述獨立基礎（3）的制備工藝為預制或現澆。
...【技術特征摘要】
1.一種基于保險機制的裝配式擋煤墻，包括煤棚柱（6），所述煤棚柱（6）上連接了預應力混凝土空心板（5），其特征在于：所述煤棚柱（6）上連接了u型扶壁柱（1），所述u型扶壁柱（1）包括了固定部和保險部，所述固定部和所述煤棚柱（6）之間通過強連接構件（8）相連，所述保險部與所述煤棚柱（6）之間通過弱連接構件（9）相連；所述保險部位于所述固定部上方或上部，所述保險部連接有一組所述預應力混凝土空心板（5），該組所述預應力混凝土空心板（5）下方有另一組預應力混凝土空心板（5），位于下方的所述預應力混凝土空心板（5）與所述固定部相連。
2.根據權利要求1所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：還包括h型扶壁柱（2），所述h型扶壁柱（2）位于相鄰的兩個所述煤棚柱（6）之間，所述預應力混凝土空心板（5）連接在所述u型扶壁柱（1）和所述h型扶壁柱（2）之間。
3.根據權利要求2所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述h型扶壁柱（2）的下方連接有獨立基礎（3）。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的基于保險機制的裝配式擋煤墻，其特征在于：所述強連接構件（8）為連接螺栓，所述煤棚柱（6）上預埋有套筒，所述連接螺栓連接在所述套筒中。
5.根據權利要求4所述的基于保險機...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇群山，郭立，劉衛朋，王節勇，楊慶巖，馮戰光，楊書濤，蘇童，崔明超，陳春輝，黃道元，祝建明，徐笑東，趙朝偉，曾良，趙運會，吳遠超，楊雪，楊柳，張蘭閣，
申請(專利權)人：河南省第二建設集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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