大型焦炉基础结构应变测试研究

大型焦炉可减少出炉次数，减少装煤和推焦的阵发性污染，改善炼焦生产操作环境，具有明显的优势。虽然中国在焦炉的大型化取得了巨大成就，但仍有许多方面需要改进。总结多年设计、施工和生产的经验，发现钢筋混凝土梁柱板的配筋仍有优化余地，特别是跨高比较小的深梁。以某新建的2座N型焦炉基础结构为研究对象，对主要受力构件的受力钢筋进行应变测试，得到不同荷载工况下构件的实际应变值，再根据应变值计算出主筋的应力水平，从而了解构件的实际受力情况及承载力储备情况，为焦炉结构设计优化提供了可靠依据。

试验工况

钢筋混凝土部分的测试工作主要分为3个阶段

1. 焦炉的主体结构施工完成后称为工况一。此时焦炉并未工作，只有主要生产设备的自重荷载，无温度效应和生产荷载，这种工况的主要工作是检测系统的平衡，并将此时的钢筋应变归零。

2. 焦炉烘炉期间称为工况二。此时，焦炉结构所处环境温度升高，预计基础框架钢筋混凝土构件内部温度可达80-120℃，但此时并未进行生产，无生产荷载，该工况的主要工作是在工况一的基础上进行测量，得到由于温度升高造成的钢筋应变变化。

3. 焦炉正式投产后称为工况三。此时焦炉处于正常工作状态，与工况二相比，增加了生产荷载（包括部分设备荷载），该工况主要工作是以工况一为基础进行测量，得到由于温度和生产荷载共同作用下的钢筋应变变化。

结构应变测试

应变仪的测量电路一般采用惠斯顿电桥，由于测量的是简单的拉伸压缩或弯曲应变，且为了共用温度补偿片，本项目选用1/4电桥测量，该电桥线路连接简单，信号灵敏度高。

仪器采用南京聚航科技有限公司的JHDY动态应变仪，多通道选择，所有通道同步采样，采样频率软件设置，不随通道数递减。软件操作，可直接显示被测物理量，无需复杂的变化计算。

测试数据及分析

综合本项目测试数据，根据焦炉基础框结构的工作特点，得到以下测试结论。

1、在工况二作用下，柱内应力水平集中在15MPa以下，虽然温度荷载的作用比较明显，但其应力水平总体处于较低状态。对于梁跨中底部钢筋，多处于受拉状态，应力值多集中在10-25MPa范围内。对于板底部钢筋，同样多处于受拉状态，应力值多集中在20-40MPa范围内。对于柱端的应力作用状态，第一榀柱子顶部外拉内压；第二榀顶部内外均压，根部变为外拉内压；第三榀顶部内外均压，根部外压内拉。

2. 在工况三作用下，柱内应力水平多集中在10-25MPa范围内，与工况二相比，应力值增加幅度从10-20MPa不等，虽然应力值增加幅度较大，但是总体应力水平仍处于设计值的10%左右。对于梁跨中底部钢筋，大部分处于受拉状态，且应力值多集中在30-45MPa。对于板底部钢筋，多处于受拉状态，应力值多集中在40-65MPa，个别板跨其底部钢筋应力值由受拉变为受压，出现反拱现象。对于柱端的应力作用状态，第一榀柱子顶部外拉内压；第二榀顶部内外均压，根部外压内拉；第三榀顶部和底部均处于完全受压状态。

目前，大容积顶装7m焦炉基础结构已广泛应用于技术改造项目中，这些焦炉基础结构自投产运行以来安全可靠，各项指标满足焦炉工艺及正产生产使用要求。