Способ возведения сферического резервуара Советский патент 1982 года по МПК E04H7/14 

1

Изобретение относится к резервуаростроению, а именно к возведению резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.

Известен способ возведения сфери- и ческого резервуара, включающий сварку элементов стенки, днища и покрытия, укладку сферической оболочки на опору, состоящую из бетонной плиты, наружного ограничительного кольца и Ю песчаного слоя, причем внутри ограничительного кольца находится заполнение из изолирующего бетона 1j.

Недостатками данного способа являются как сложность изготовления 15 оболочки, так и ее монтажа на опоре.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ возведения сферического резервуара, включающий сварку элементов стен-20 ки, днища и покрытия с внутренней стороны емкости, укладку сферической оболочки в сегментную выемку фундамента с опорными участками на ее поверхности, закачиЕзание в выемку воды, 25

всплытие сферической оболочки, уста новку временных опор, монтаж оболоч- . ки на временных опорах в проектное положение, откачивание воды, сварку элементов днища со стороны сегментной выемки, повторное заполнение выемки водой, удаление временных опор, повторное откачивание воды,опускание оболоч;ки на опорные участки и заполнение зазора между сферической оболочкой и сегментной выемкой бетоном t2j.

Недостатком данного способа является то, что при опускании сферической оболочки на подготовленные опорные участки, если даже они нивелированы самым точным образом, вследствие неизбежных отклонений сферической оболочки от геометрически точной сферы в оболочке возникают деформации и, вместе с тем, дополнительные напряжения от влияния опорных участков.

Цель изобретения - ускорение и упрощение возведения сферического резервуара и предотвращение опрокиды3 i9 вания оболочки при заполнении зазора бетоном. Указанная цель достигается тем, что в способе возведения сферического резервуара, 8ключа|Ь1дем сварку элементов стенки, дни1Да и покрытия с внутренней стороны емкости, укладку сферической оболочки в сегментную выемку фундамента с опорными участками на ее поверхности, закачивание в выемку воды, всплытие сферической .оболочки , установку временных опор, монтаж оболочки на временных опорах в проектное положение, откачивание воды, сварку элементов днища со стороны сегментной выемки, повторное заполнение выемки водой, удаление временных опор, повторное откачивание воды, опускание оболочки на опор ные участки и заполнение зазора между сферической оболочкой и сегментной выемкой бетоном, перед повторным заполнением выемки водой - на днище оболочки и. опорных участках сферической выемки закрепляют деформируемые опорные элементы, размещая их ко центрично, при этом деформируемые опорные элементы, размещенные у цент выемки, устанавливают выше от поверх ности выемки, чем деформируемые опор ные элементы, удаленные от центра. При этом используют деформ; 1руемые опорные элементы в виде баллонов, заполненных рабочей средой с регулир емым давлением и соединенных между собой и с источником рабочей среды трубопроводами, или используют дефор мируемые опорные элементы в виде полых оболочек из листового металла, заполненных упругопластичным материалом, или используют деформируемые опорные элементы в виде цилиндров с поршнями. Кроме того, в процессе заполнения зазора бетоном сферическур оболочку заливают водой. На фиг. 1 изображена установленная на опорах над бетонным фундаментом сферическая оболочка, вертикальный разрез; на фиг, 2-6 - деформируёмые опорные элементы ( варианты выполнения) . Над 6eTOHHbfM фундаментом 1 с развитым оребрением, который образует выемку 2 в виде полусферы, на центральном опорном элементе 3, выполнен ном в виде металлического цилиндра, и нескольких периферийных опорных участках 4 установлена сферическая оболочка 5 защитной оболочки реактора из полярной полусферы 6 и многих сферических четырехугольников из листового металла 7. Вокруг центрального опорного элемента 3 равномерно распределены шесть опорных элементов 8, затем двенадцать опорных элементов 9 и, наконец, восемнадцать опорных элементов 10. На фиг. 2 показана фундаментная плита 11, на которой расположен трубный отрезок 12, который приварен с торца. Трубный отрезок до торцов заполней синтетическим пенопластом 13Через отверстия фундаментной плиты вставляются фундаментные болты Ц, с помощью которых фундаментная плита прочно привинчена на бетонном фундаменте 15. На фиг. 3 также на фундаментной плите IT наварен тр убный отрезок 16, в котором находится сферический баллон 17, к патрубкам которого подключен соединительный трубопровод 18, проходящий сквозь трубный отрезок 16 черей отверстие 19, Фундаментная плита закреплена с помощью фланцевых перемычек 20 и фундаментных болтов 14 на бетонном фундаменте 15На фиг. 4 также на фундаментной плите 11 прочно приварен трубный отрезок 21 с диаметрально установленными выемками 22. Вокруг трубного отрезка уложена накачиваемая автомобильная шина 23. Ее соединительный патрубок 24 без клапана соединен с соединительным трубопроводом 18, который проходит диаметрально через; обе выемки 22. Устройство с помощью фундаментного болта 14, который проходит через центральное отверстие фундаментной плиты 11, закреплено на бетонном фундаменте 15. На фиг. 5 показан напорный цилиндр 25 с поршнями 26. На фундаментной плите 11 плотно приварен стальной цилиндр 27, который обжат на свободном .конце. В обжатой части 28 в кольцевом пазу установлено кольцо 29, на котором скользит цилиндрическая масть 30 поршня 26. Его нижний конец имеет утолщение 31, которое служит в качестве направляющей в стальном цилиндре 27 и образует ограничитель. Утолщение пересекается пазом 32, поэтому кольцевое пространство над утолщением сообщается с пространством 33 под поршнем. Пространство 33 через отверстие 3 соединено с соедини тельным трубопроводом (не показан). Выступающая из стального цилиндра 27 часть поршня 26 окружена кольцевым фланцем 35 из эластичного пенопласта который предотвращает образование во круг поршня бетонного кольца. Напорный цилиндр через действующее на фундаментной плите 11 соединительное устройство (не показано) соединен с бетонным фундаментом 15. При использовании опорных элементов (фиг. 2) предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На опоре устанавливают опорные участки 8-10. Затем выемку 2 заполняют водой и сферическая оболочка 5, всплывая, отделяется от цилиндра из листового металла и опор . Все опор ные элементы 3 и демонтируются или посредством дистанционного обслуживания, или посредством погружения. Затем вода медленно спускается через спускное отверстие (не показано) причем вручную или с помощью опор обеспечивается несмещаемость в сторону оболочки. Прм столкновении сферической оболочки с опорными участками, последние подвергаются пластической деформации в зависимости от формы чаши. Так как работа напряжение-деформация опорных участков согласно фиг. 2 в принципе подобна работе пружины, тО усилия на опоре различных опорных участ ков не одинаковы между собой, но все таки они значительно ближе друг к другу по величине, чем в том случае, когда опорные участки выполнены жест кими. В соответствии с различными усилиями на опоре чаша подвергается определенной деформации, которая, од нако, значительно меньше, чем при опускании на неупругие опорные участ ки . Затем через шланги или трубопрово ды , которые уже приложены раньше, начиная от центра, бетон закачнвается в щель между, фундаментом и оболоч кой. Закачка бетона происходит nd кольцевь1М зонам, причем в каждом случае необходимо обращать внимание на То, чтобы рабочий процесс не П1ЭОходил слишком быстро, поскольку инач выталкивающая сила бетона может отделить сферическую оболочку 5 от ее опорных участков. Также после отвердевания слоя бетона от его участка могут возникать выталкивающие силы если при осаждении бетона освобождаемая вода распространяется сначала в тонкой щели между слоем бетона и сферической оболочкой. В течение процесса схватывания залитый слой бетона подвергается радиальной усадке. Так как опорные участки являются упругими, они при происходящей затем нагрузке на сферическую оболочку с внутренней стороны, например вследствие установленных на ней конструкций, продолжают сжиматься без возникновения при этом значительных дополнительных напряжеНИИ в сферической оболочке. Опорные элементы (фиг. 3, и 1) установлены в выемке 2 и через соединительные трубопроводы 18 с клапанами соединены с источником напорной среды. В качестве напорной среды предпочтительно используется вода под давлением, например, 20 бар. При опускании сферической оболочки названные элементы через соединительные трубопроводы 18 и остающиеся открытыми клапаны сообщающие соединены между собой. Таким образом, во всех элементах устанавливается одинаковое давление. На считая воздействия неравномерностей величины опорных поверхностей, усилия на опоре являются одинаковыми между собой На всех опорных участках. Для закачки бетона в щель между фундаментом и оболочкой клапаны закрываются. Если при этом не предотвращается действие выталкивающих сил бетона и полное усилие в элементах вызовет подъем или деформацию сферической оболочки, то следует разгрузить элементы, которые находятся в уже отвердевшем слое бетона, от внутреннего давления. Выполненные как напорные цилиндры 25 опорные элементы согласно фиг. 5 установлены по схеме на фиг. 6. Там представлены напорные цилиндры 25, смонтированные на бетонном фундаменте 15. Наиболее близкий к центру напорный цилиндр 25 установлен при этом с возвышением на прокладке 36. Напорные цилиндры 25 через соединительные трубопроводы 18 подключены к кольцевому трубопроводу 37. Кольцевой трубопровод, через клапан 38 соединен с источником 39 напорной среды, который состоит из насоса Ци и резервуара , с водой. Далее от кольцевого трубопровода трубопровод 2 с клапаном ЦЗ идет назад к резервуару 41 с водой. К трубопроводу 18 на участках между напорными цилиндрами 25 и клапанами 4 подключены манометры S- 5

От напорного трубопровода 18 к установленному приблизительно в центре напорному цилиндру 25 за клапаном kk отходит трубопровод б с закрываемым дроссельным клапаном 47, кото- ю рый также, ведет назад к резервуару 1 с водой. С тем же трубопроводом 18 соединен обратный клапан В, впуск которого входит в верхний конец прозрачной вертикальной трубы 9- 15 Нижний конец трубы 9 через трубопровод 50 подключен ко дну расположенного высоко бака 51, который на своем верхнем участке через трубопровод 50 подключен к источнику 51 регули- 20 руемого давления газа. На трубопроводе 53 установлен разгрузочный клапан 5. Кроме того, соединительная труба между обратным клапаном 48 и прозрачной вертикальной трубой kS через кла- 25 пан 55 и трубопровод 46 перез его дроссельным клапаном 7 соединена с соответствующим соединительным трубопроводом 18.

В баке 51 в трубопроводе 50, а зо также на нижнем участке вертикальной трубы 49 находится слой из несмешивающейся с водой жидкости, которая тяжелее воды, например ртути.

Предлагаемый способ выполняется с помощью устройств (фиг, 5 и 6) следующим образом.

При пропускании сферической оболочки 5 поршни 26 напорного цилиндра 25 под действием небольшого повышенного давления, расположенного внутри напор ной среды, находятся у ограничителя. Клапаны 38 и 43 и подчиненный центральному напорному цилиндру 25 клапан 44 закрыты, остальные клапаны 44 открыты. При дальнейшем опускании сферической оболочки 5 она толкает своим концом поршень 2б центрального напорного цилиндра, что можно определить по повышению давления на соответству-50 ющем манометре 45. С дальнейшим опусканием давление продолжает повышаться При дальнейшем опускании сферическая оболочка 5 опирается на остальные опорные элементы, что можно проконт- 55 ролировать по повышению давления в остальных манометрах 45. Теперь вода опускается, пока определяемое на остальных манометрах давление не покажет величину, соответствующую нагрузке на опоры, приблизительно 5 т. В резервуаре 41 с водой немного открывается клапан 43 и в него медленно опускается прибли зительно 1/3 общего содержащегося в напорных цилиндрах количества воды. Одновременно открывается ведущий к центральному напорному цилиндру клапан 44, а клапан 47 окончательно закрывается. За это время находящаяся в щели между фундаментом 1 и оболочкой 5 вода полностью стекает. Если теперь сферическая оболочка 5 не находится на проектной высоте, то посредством закачки воды через клапан 38 или посредством спуска воды через клапан 43 она может подниматься или опускаться. Теперь закрываются все клапаны 44, затем бетон, начиная от центра и в последующем по кольцевым зонам, закачивается в щель между фундаментом 1 и сферической оболочкой 5. При этом контролируются показания давления на манометрах 45. Если давление на одном из этих приборов падает, то это является, признаком того, что оболочка локально испытывает слишком высокую выталкивающую силу. Поэтому следует замедлить или остановить подачу бетона в этом месте. Можно с преимуществом по мере заливания в возрастающей степени заполнять сферическую оболочку водой. Эта вода уравновешивает воду, которая распространяется через возможно образующуюся между заполненным бетоном и сферической оболочкой тонкую щель.

Если несмотря на все предосторожности на одном месте выталкивающая сила бетона слишком высока, то это выражается в понижении давления на соответствующем манометре 45 до 0. В этом случае, который скорее всего возникает на участке нижнего полюса сферической оболочки 5 через обратный клапан 48, вода автоматически подается из вертикальной трубы 49 в соответствующий соединительный трубопровод 18, а это ведет к тому, что поршень в соответствующем напорном цилиндре 25 следует за удаляющейся сферической оболочкой 5- Возникающее при этом смещение уровня ртути в вертикальной трубе 49 на высоту И дает теперь величину для смещения поршня. Тогда посредством открытия клапана 55 можно продолжать наблюдать за поведением сферической маши в последующем при стоке находящейся в щели под сферической чашей воды и при нагрузке на сферическую оболочку 5. Действующее на ртутную подушку противодавление в необходимом случае может быть отрегулировано посредством открытия клапана 5. Предлагаемый способ позволяет упростить изгртовление и монтаж сферической оболочки, уменьшить трудозатраты и обеспечить равномерное распределение усилий в оболочке при установке ее на опорах благодаря выполнению в чаше опоры деформируемых участков. Формула изобретения 1. Способ возведения сферического резервуара, включающий сварку элементов стенки, днища и покрытия с внутренней стороны емкости, укладку сферической оболочки в сегментную выемку фундамента с опорными участками на ее поверхности, закачивание в выемку воды, всплытие сферической оболочки, установку временных Опор, монтаж оболочки на временных опорах в проектное положение, откачивание воды, сварку элементов днища со сто роны сегментной выемки, повторное заполнение выемки водой, удаление временных опор, повторное откачивание воды, опускание оболочки на опо ные участки и заполнение зазора меж ду сферической оболочкой и сегментной выемкой бетоном, отличающийся тем, что, с целью уско рения и упрощения возведения сферического резервуара и снижения напряжения в оболочке, перед повторным i заполнением выемки водой на дни1це оболочки и на опорных участках сферической выемки закрепляют деформируемые опорные элементы, размещая их концентрично, при этом деформируемые опорные элементы, размещенные у центра выемки, устанавливают выше от поверхности выемки, чем деформируемые опорные элементы, удаленные от центра. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют деформируемые опорные элементы в виде баллонов, заполненных рабочей средой с регулируемым давлением и соединенных между собой и с источником рабочей среды трубопроводами. 3. Способ по п. 1,отли чающий с я тем, что используют деформируемые опорные элементы в виде полых оболочек из листового металла, заполненных упругопластичным матерйалом. k. Способ по п. 1, отлич-аю щ и и с я тем, что используют деформируемые элементы в виде цилиндров с поршнями. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения опрокидывания с олочки при заполнении зазора бетоном, в процессе заполнения зазора бетоном сферическую оболочку заливают водой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка ФРГ N 2837007, кл. Е Н , опублик.. 1980. 2.Tiefban-Jngenieurbau Stra Benbau, 1971, с. 250.