1)筒壁厚度取结构原筒壁厚度与加固套筒厚度之和。

2)夏季室外极端最高温度取40℃,冬季室外极端最低温度取-20℃,烟气最高温度取150℃。

3)材料导热系数取值:混凝士筒壁为1.3+ 0.0004T; 空气草垫隔热层为0.2 +0.0045T;炉渣隔热层为0. 08+ 0.00025T;内衬为0.42 +0. 0005T。

4)风荷载:基本风压取0. 55kN/m², 地面粗糙度类别为B类。

5)地震作用,抗震设防烈度取7度(设计基本地震加速度值为0. 10g),场地土类别Ⅱ类,设计地震分组第一组。

6)根据本次检测结果, 筒壁混凝士强度等级按C30取用。

7)3号钢和16锰钢的强度分别按210MPa和30MPa取用。

8)委托方提供了年6月份西北综合助察设计研究院的变形观测数据,烟囱顶部标高115.0m处侧移量为504.9mm,倾斜角度为82°29′(东偏北方向)。在计算由于筒身倾斜引起的附加考矩时, 烟囱倾斜量按2007年6月份的观测结果采用。

采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的系列软件中的烟囱模块对结果进行计算分析。

1)动力特性分析结果

烟囱前9个振型的圆频率和震动周期见表,由表可见,烟囱的基本周期我2.048s。

2)钢筋验算结果

经验算,水平截面承载力均满足规范要求,外侧竖向钢筋基本满足规范要求;底部内侧实配竖向钢筋低于规范要求,在温度作用下,环向钢筋计算应力超出规范规定的应力限值(167.5MPa);底部内侧实配环向钢筋略低于规范要求。

3)裂缝验算结果

正常使用机限状态下的裂缝计算结果见表,由表可见,个别截面竖向裂缝宽度略超出规范限值(不大于0.30mm)。

对烟囱的可靠性鉴定评级分为地基基础、筒身、隔热层和内衬、附属设施四个结构系统进行评定,其中地基基础、简身、隔热层和内村为主要结构系统;附属设施不参与烟囱鉴定单元的评级,只指出问题所在及其处理建议。

1.地基基础可靠性评级

1985年测得烟囱顶部侧移为220mm;在1992年对烟囱综合调查时,移量为297mm (东北方向),于2007年6月份,测量烟囱的顶部侧移量为504.9mm(东北方向)。目前烟囱的倾斜率为0.0044,已超出《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)的允许倾斜率0.004,并有进一步增大趋势,根据《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ 144-90) 的相关规定,综合评定烟囱地基基础的可靠性等级为C级。

2. 销身可靠性评级

参照《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴定规程》(YBJ 219-89)的相关规定,根据烟囱筒身的承载能力评定筒身的安全性等级;根据筒身的损伤程度 、裂缝情况和倾斜量三个项目中的最低评定等级确定筒身的使用性等级;根据这四个评定项目的最低评定等级确定筒身的可靠性等级。

(1)经结构承载力分析验算,筒身承载力均满足规范要求,抗力与荷载效应比大于1.0,根据承载力验算结果评定简壁的安全性等级为A级。

(2)根据筒壁的裂缝和外观损伤程度,评定筒壁外观损伤等级为C级;根据筒身的倾斜率为0.0044,评定筒身的倾斜为B级;由于隔热层的隔热效果不佳,标高35. 0m以上,环向钢筋的计算应力大于规范限值,个别截面竖向裂缝计算宽度超出规范要求,根据正常使用极限状态的验算结果评定筒壁的使用性等级为C级。综合外观调查结果和分析计算结果,评定简身的使用性等级为C级。

根据简身的安全性等级和使用性等级评定结果,综合评定烟囱简身的可靠性等级为C级。

3.隔热层和内衬的可靠性评定

根据内村和隔热层的破损程度和实际温度检测结果,综合评定其可靠性等级为C级。

4.附属设施的工作情况评定

根据囱帽、烟道口、爬梯、信号平台、避雷装置等的外观质量和破损情况检查,评定烟囱附属设施可靠性等级为B级,其工作状况是适合工作的,不影响使用。

5. 烟囱可靠性评级综合评定

综合考虑上述的地基基础、筒身、隔热层与内衬三项评定结果,评定烟囱的可靠性等级为三级。

烟囱结构的薄弱环节主要包括以下几方面:受地基蠕滑变形的影响,简身倾斜变形较大,且隔热层偏薄,隔热材料导热系数较大,导致隔热效果欠佳,温度应力引起筒壁竖向开裂。

建议处理地基以控制变形的进一步发展或对烟囱进行纠偏处理;在电厂大修期间,更换烟囱内衬和隔热层,提高对烟气的隔热效果;对现有的外观损伤,主要是裂缝, 采取修复措施。

(1)由于烟囱外侧加固套简的混凝士浇筑时间为2000年,使用至今才7年,除裂缝较多外,外观总体质量良好,现场检测主要发现以下问题:

1)烟囱简壁竖向裂缝较为普遍,且裂缝宽度较大;简壁也存在些水平裂缝, 但数量较竖向裂缝少,宽度也较小。

2) 根据现场钻芯情况来看,多数竖向裂缝里外贯通;少数裂统为钢筋锈蚀引起的锈胀裂缝,多数竖向裂缝均为温度应力造成;加固套简中的钢筋锈蚀轻微,原筒壁中的钢筋锈蚀稍重。

3)在钻取芯样过程中,发现原筒壁裂缝较多,宽度较大,有些外表面未开裂而原筒壁却存在较大裂缝;原筒壁混凝土局部存在一些空洞和不密实现象,难以取出完整芯样;内衬局部开裂和腐蚀较严重。

4)简壁表面局部存在蜂窝麻面、剥落和风化现象。

(2)原简壁混凝土芯样的最小抗压强度值为35.7MPa, 14个芯样的强度推定值为39. 9MPa,均能达到原设计C30的要求;外侧加固套筒混凝土芯样的最小抗压强度值为51.5MPa,15 个芯样的强度推定值为46.7MPa.均能达到原设计强度等场C30的要求,5个内村碎砖混凝土芯样抗压强度的最小值为25.6MPa,均能达到原设计C15的要求。回弹法检测加固套简的混凝土强度推定值在48. 1~59.6MPa之间,也均能达到原设计强度等级C30的要求。

(3)原筒壁混凝土内侧碳化深度较大,最小碳化深度为160.7mm,近半数混凝土芯样已完全碳化;加固套简的外侧混凝土碳化深度在3.8~19. 3mm之间,碳化尚末到达钢筋表面。

(4)筒壁所抽查部位位混凝土中的钢筋实测间距基本满足原设计要求。

(5)原筒壁实测厚度均较设计厚度大;加固套筒的实测厚度基本满足原设计要求,内衬的实测厚度满足设计要求,且部分较原设计值偏大;部分隔热层实测厚度达不到原设计要求。

(6)经承载能力分析验算,烟囱筒身承载力基本满足规范要求;经正常使用极限状态分析验算,环向钢筋应力超出规范限值,个别截面竖向裂缝宽度超过规范限值。

(7) 烟囱地基基础的可靠性等级为C级,筒壁的安全性等级为A级,筒身的使用等级为C级,内衬和隔热层的可靠性等级为C级,烟囱附属设施的可靠性等级为B级。经综合分析评定,烟囱可靠性等级为三级,结构可靠性不符合国家现行规范要求,应采取措施。

(8)烟囱结构的薄弱环节为:受地基蠕滑变形的影响,筒身倾斜变形较大,且倾斜变形有进一步增大趋势,导致烟囱因倾斜变形引起的附加弯矩将进一步增大;内衬存在局部损伤和腐蚀,且隔热层偏薄,导致对烟气的隔热效果欠佳,温度应力引起筒壁竖向开裂。

(1)尽快处理地基以控制变形进一步发展或对烟囱进行纠偏处理。

(2)在电厂大修期间,选择适当时机更换烟囱内衬和隔热层,隔热层可采用矿渣棉等低导热材料,以提高对烟气的隔热效果,但更换内村和隔热层不应增加结构自重:在更换内衬施工过程中,对筒壁内侧的损伤和裂缝一并进行修补。

(3)对现有的外观损伤、裂缝进行修补。对筒壁裂缝进行灌缝(裂缝宽度大于0.25mm)或表面封闭(裂缝宽度小于0.25mm)处理;对锈胀开裂、保护层剥落等部位进行修复和补强,需剔除开裂或疏松的混凝土保护层,对钢筋进行除锈处理并涂刷阻锈涂层,再采用水泥砂浆修复保护层至原设计要求。外侧裂缝修补工作宜在更换内村和隔热层台进行。

(4)定期对附属构件进行检修、维护,确保附属构件与结构的可靠连接。

(5) 密切加强沉降和倾斜变形的观测和监测,若发现变形异常,应立即采取措施。