BS7777-3 1993

用于低温使用的

平底垂直圆柱形储罐

（BS 7777-3：1993）

——第三部分：

预应力钢筋砼储罐和储罐基础的设计及施工建议

以及

储罐保温层、内胆和外涂层的设计及安装建议

4、设计条件

设计出的储罐应能够承受储罐工作时接受的压力。除非采购商和生产商之间另有协定，否则罐内正压力不应超过140 mbar (1mbar = 100Pa)（标准尺寸），罐内负压力不应超过6 mbar （标准尺寸）。

注释1：如采购商和承包商之间有协定，则允许罐内正压力超过140 mbar。但对于直径较大的储罐，用于遮挡连接件和锚固件的屋顶设计则可能受到限制（见BS 7777-4）。

注释 2：对于带有混凝土屋顶的储罐，鉴于增加的重物，可允许罐内正压力超过140 mbar（标准尺寸）。

符合BS 7777-2的储罐的最低服务温度允许值为-165℃，符合BS 7777-4的储罐的最低服务温度允许值为-196℃。

5、采购商和承包商之间须沟通的信息

见BS 7777-1：1993第五条款。

6、材料

6.1 概述

使用的所有材料均应符合BS 7777第3部分的建议。如使用替代材料，其替代材料应符合该英国标准第6.2至6.7条款中的要求，且至少达到条款中规定的最低属性。对于替代材料的使用，采购商和承包商之间应达成协定。

6.2 预应力钢筋及锚固件材料

注释：预应力混凝土是钢筋混凝土的一种形式，是一种混杂材料。由于应用在混凝土结构里的预应力钢丝束的拉力作用，使预应力混凝土始终处于受压状态。

使用荷载条件下的混凝土残余压力是必要的。

当拉伸荷载被使用在预应力钢丝束或钢筋条里时，在施工期间，混凝土结构上会产生最大荷载。钢丝束里的顶进应力通常应是最大极限拉应力的65% - 75%。

锁紧、传递、松弛和蠕变均会降低应用在预应力钢丝束上的应力。

计算预应力损失，以确定钢丝束里的残余应力（见附录C）。

对于用于制作冷冻液态气密封罐的预应力混凝土而言，通常在钢丝束和混凝土之间使用一个完全黏结系统。可采用对钢丝束施加应力后，使用管道黏结浆的形式，或者，采用在一个外部用金属丝缠绕的预应力系统上使用混凝土喷涂层或气动式混凝土涂层的形式。使用一个稳固的黏结系统，使钢丝束整体或部分不会在温度达到设计温度时发生滑移或类似现象。这是一个基本要求。测试结果表明，低温时预应力钢丝束具有相当大的延展性。可降低凹槽韧度，但该韧度仍可被传递至钢筋束的邻近钢筋或钢丝束。而且，即使有部分邻近钢筋或钢丝束未接受到传递的韧度，但短距离内，在钢筋和混凝土之间的黏结力也会使其重新获得整体强度。

与用于低温使用的钢筋所不同的是，预应力钢筋须在拉伸处理期间的周围温度条件下接受最大极限拉应力。

对于存在由机械破坏或碾压处理造成的开裂之类固有缺陷的受力钢筋或钢丝而言，因其已接受了冷却处理，因而不会引起脆性断裂，可以接受其凹槽韧度。预应力操作期间，周围温度下的局部塑性缺陷会超过低温下的破坏性应变。

由于预应变损失和传递损失会导致预应力松弛，因此开裂钢筋无法在低温下达到断裂临界应变。因此，没有必要在设计温度下对预应力钢筋束或钢丝束进行韧性试验。

6.2.1 钢筋束

预应力钢筋束、钢丝束或钢筋条均应符合BS 5896：1980的要求。对由七根钢丝组成的钢筋束系统进行试验，检验中央钢丝不会在最低服务温度下发生滑移，以达到采购商的要求。

6.2.2 锚固件

预应力钢筋锚固件应符合BS 4447：1973的规定及下列要求：

1）制作锚固件的材料应适合易对锚固件产生影响的温度。

注释：铸铁不适宜用在-20℃以下。

2）通过适当的试验，向采购商证明用于拟定温度下的锚固件的适宜性，使其达到采购商的认可。3）诸如用于钢筋束的契形锚固件的锚具系列会因为需要“推进去”而引起齿状凹面，因此，需做附加试验。如果强度和韧度属性未受损坏，完全荷载延伸率特性可得到发展，则在采购商满意的情况下，方可使用该种锚具。

6.3 用于混凝土的钢筋

6.3.1 周围温度下的使用

对于用于钢筋混凝土的钢筋、钢丝或钢筋网片，若设计为周围温度下使用，则应符合BS 4449：1988、BS 4482：1985、或BS 4483：1985的要求。

注释1：以上规范包括拉伸试验里的韧性（延伸率）规定。采购商应选择可供使用的规范，以确保材料符合以上规范的要求（见6.3.2）。

注释2：更多建议，参阅BS 8110-1标准。

6.3.2 在温度降至-20℃时的使用

在设计钢筋混凝土结构或构件时，如果设计温度在正常操作或紧急状态期间未下降到-20℃以下的温度，则钢筋至少应符合6.3.1的要求。

注释：BS 4449、BS 4482和BS 4483标准不包括防止低温下脆性断裂的规范。但是，钢筋混凝土属混杂材料且钢筋构件均为独立构件。当一个构件断裂时，在其它构件未受其影响的前提下，重新分配该构件在邻近构件上的荷载。

6.3.3 温度在-20℃以下时的使用

在设计钢筋混凝土结构或构件时，若设计温度在正常操作或紧急状态期间下降到-20℃以下的温度，则钢筋除了应符合6.3.1的要求外，还应采用下列替代材料之一：

1）6.3.4规定里建议的符合韧性和韧度的钢筋；

注释1：可以是碳素锰钢、9% 镍钢或奥氏体不锈钢。

2）具有可降低拉伸应力的钢筋或预应力钢筋。

注释2：ANSI/NFPA 59A：1990〔2〕标准里建议了用于温度下降至-165℃的钢筋的最大允许拉伸应力，远远低于允许在周围温度下使用的应力。这可能导致设计浪费，但当无法获得特种钢

时，它将成为可替代材料。

注释3：当储罐设计温度为产品温度时，埋置钢筋的设计温度的计算可采用存在于混凝土成分里的温度梯度。

表一列出了当温度降至-165℃时使用的非抗拉钢筋里应被使用的材料以及允许拉伸应力。

表一温度降至-165℃时使用的非抗拉钢筋的允许拉伸应力

6.3.4 韧度和韧性

6.3.4.1 概述

应确定用于钢筋的碳素钢、碳素锰钢或铁合金钢的韧性和韧度，以应用于-20℃以下的设计。韧度和韧性试验应符合6.3.4.2的规定。

注释：当钢筋的屈服强度和最大极限拉应力均增大时，如温度降低，钢筋的韧度也会降低。

只有在温度达到-20℃以上时，钢筋方须符合耐用性条件或荷载条件的要求，并且当混凝土易受产品温度的影响时，钢筋无需符合其性能标准。在以上两种情况下，钢筋不必符合6.3.4.1里对韧度的的建议，包括那些对收缩控制、耐火性能等条件均做规定的钢筋。

成品钢筋的取样应从两个生产热处理中、从订购的最大样品尺寸和最小样品尺寸中以及从拟用的所有强度等级中抽取。

6.3.4.2 测试

钢筋生产程序应取得采购商的认可且符合韧度方面的要求（见6.3.4.3）。没有采购商的事先认可，供应商不得偏离合格程序制造钢筋。检验期间，样品温度应尽可能保持均衡。样品任何两点间的温度差异，或任何一点处的温度差异，以及设计温度不应超过5℃。提供钢筋生产商完整详尽的温度操作范围，包括测试温度。

对于符合BS 4449：1988标准中C.1.2至C.1.4规定及以下规定的拉伸试验，应在采购商提供的设计温度下的开槽钢筋样品和未开槽钢筋样品上进行。将开槽钢筋样品拉伸试验结果和未开槽钢筋样品拉伸试验结果进行比较，建立设计温度下的缺口脆性。

注释1：采购商可能会要求提供一个温度对缺口脆性过渡图，通过确定充分间隔处的缺口脆性率，准确地在图上画出过渡曲线。递交结果给采购商，以证明已达到6.3.4.2的要求。

从拟接受冷藏室测试的整根钢筋上截取的试件长度，根据其直径大小，应在500mm和1000mm之间，但不应小于15×直径。试验温度应为在不规则荷载状态下易影响钢筋的最低设计温度。

6.4 混凝土

预应力混凝土至少应符合BS 5328-1：1991标准中规定的C40等级。

注释1：不应使用已知的存在于低温状态下作为施工材料应用的混凝土里的增强属性来决定材料的安全因素。但是，应使用降低的膨胀系数。有关混凝土及其要素的建议，参阅BS 5328-1

的要求。

混凝土拌合物应具备下列几方面的混凝土可接受属性：

1）抗渗性；

2）无裂缝；

3）耐火性；

4）低温性能；

5）耐用性；

6）抗硫酸盐和抗氯化物性能。

设计的拌合物应能将可造成内部裂缝的内部冰结构之类的大体积含水量降低至最小化。水泥含水率不应超过0.5。允许使用塑化剂以获得充分的工作性。

注释2：水泥低含水率可降低混凝土基体里的孔隙水。孔隙水冰冻会引起约9%的膨胀。有些膨胀发生在已存在的空隙里，但若含水量过多，就会导致混凝土内部开裂。

混凝土拌和物里可能含有5%掺入的空气。鉴于混凝土易受冰冻/融化周期的影响，应对其进行试验，证明所精选的混凝土拌和物的适宜性。

混凝土的搅拌、运输、浇筑、养护和试验均应符合BS 8110-1：1985、BS 5328-1：1991、BS 5328-2：1991、BS 5328-3：1990和BS 5328-4：1990的规定。

注释3：碾碎的粒状高炉矿渣或粉煤灰可用于常用硅酸盐水泥。

注释4：粒状高炉矿渣碎末或粉煤灰可帮助降低混凝土稠厚部分的水硬化热量，从而降低早期热收缩。最好使用具有高强度、低孔隙率的天然未粉碎的骨料，以确保最大抗冻性。

6.5 土方填料

堤坝填料应由精选的、对过度固结不敏感的材料组成。最好使用夯实密度高于1750kg/m３且内部摩擦力角度至少30°的材料，如：沙子和砾石。

注释1：层层放置并夯实粒状土，从而形成优质填料。夯实材料最好采用非单一尺寸、包含各种粒径的材料。

确定填料抗渗性，使堤坝施工期间，孔隙水压力不会发展。

注释2：堤坝的重大沉降可破坏边坡的保护及堤坝上的道路。另外，由于土壤和混凝土墙之间的摩擦，重大沉降会在墙体上产生一个向下的荷载。

诸如泥岩、页岩、泥灰石和白垩之类的软岩石土不应用于重荷载堤坝。35%或以上体积的材料颗粒小于0.06mm的土壤、有机土壤或泥炭不应作为堤坝填料使用。

注释3：黏性土壤的抗渗性低，因而会在堤坝施工期间产生很少的固结。认真检查黏性土壤预期固结沉降至关重要。建议安装充足数量的排水设备，以防止水压力的形成。

用于排水层的材料应精选由泥沙和黏土含量不超过4%（V/V）的岩石或粗填料组成。

注释4：在某些位置，底土由抗渗材料组成，则规定在储罐和堤坝下铺设一层底部排水层。

注释5：对泥沙和黏土含量的限制可防止排水系统的阻塞。

用一层过滤层保护排水层，以防止堤坝细填料渗入粗填料里。

注释6：各种土工布材料可用作天然过滤层的替代材料。

6.6 隔热材料

底层隔热材料应能够支撑整个底板上的储罐内容物。

对环形空间的隔热应安排适当的填充，从而达到生产商规定的填充密度。建立允许系统再补给的条件。

隔热材料可分成以下几种类型：

-- 储罐底层隔热；

-- 储罐壳体内部隔热；

-- 储罐壳体外部隔热；

-- 屋顶隔热；

-- 悬吊盖板隔热。

用于底层隔热的材料应提供必要的承载能力和规定的热力特性。

表二为用于各种用途的隔热材料一览表。

表二用于冷冻贮存的隔热材料

6.6.2 隔热材料的化学属性

确定隔热材料的抗液化气性能。检查隔热材料的化学属性，以确保不会和所储存的产品发生化学反应。

注释:若水渗入诸如聚氨基甲酸乙酯泡沫、Polyisocyanurate泡沫或酚醛泡沫之类的隔热材料里，则需建立一个酸性环境。它会腐蚀未受保护处理的钢材，同时可确保去除渗入的水份。

6.6.3 隔热材料的机械属性

位于储罐底部下方的隔热材料应能抵抗强加其上的荷载。用于服务和泡沫玻璃试验条件的允许压应力应是平均抗压强度承诺值的0.33倍，或所选等级最小强度承诺值的0.5倍。

注释1:可以同样方式使用其它材料，但选用最小抗压强度承诺值，而不选用平均值。

隔热材料应适用于想象的温度范围。隔热材料的机械属性使隔热材料应可抵抗冷却时产生的力，以及服务时产生的任何热循环。

注释2:尽量以逐渐的方式进行冷却。

注释3:大多数泡沫塑料的线性膨胀率是钢材线性膨胀率的6-20倍。设计中应考虑这一效应。

若隔热材料，尤其是泡沫塑料的属性会因生产时发泡方向的不同而改变的话，即：属性为各向异性的，则设计和安装时应考虑这种变化。

注释4:可以通过喷涂的方式，应用部分等级的聚氨基甲酸乙酯泡沫，以代替砌筑砌块。这种应用是一种专业操作，因此要求由经验丰富的承包商施工。

取样统计砌块体，并检查是否符合设计规定的属性。由温度梯度引起的砌块和底层间的不同运动应加以考虑。

6.6.4 着火

当设计的隔热层用于冷藏罐时，应考虑冷藏罐附近着火的可能性。也应考虑着火时产生的烟和毒气。

注释1:在确定隔热材料时，尤其是准备使用泡沫塑料隔热材料时，应考虑储罐间距、喷水灭火系统、数量、易燃性、地点、易损性和产品潜在损耗因素。

注释2:未经改进的聚氨基甲酸乙酯泡沫具有强可燃连续性。决定小范围的耐火性的最便捷的方法是：使用ASTM D2863〔3〕里提供的有限氧气指数试验。该试验可测算出维持小片泡沫塑料样品燃烧所需的氧气数量，但不能模拟现实生活中可能发生的状态。含有比大气中存在的21%的氧气量更多可燃量的材料具有一些阻燃力。

6.7 内胆和薄膜

6.7.1 不与冷却液体接触的钢内胆和薄膜

若内胆不与冷却温度接触，则用于混凝土外储罐的内胆和薄膜材料应符合BS 7777-2：1993标准里表六的要求。

6.7.2 与冷却液体接触的钢内胆和薄膜

若因溢流和/或渗漏而使钢内胆、薄膜与产品接触，则内胆和薄膜材料应选用可抵抗产品温度的材料。（见BS 7777-2：1993标准里表二中列出的用于双层或完全密封储罐的材料类型）

若溢流和/或渗漏不可能致使钢内胆、薄膜与产品接触，在采购商和承包商之间商定后，可使用符合BS 7777-2：1993标准里表六的材料。但是显然，考虑具有接触产品低风险性的内胆应用隔热层覆盖，或其部分在认可的高度之上，以便应对少量溢流或渗漏。

6.7.3 非金属内胆材料

诸如环氧涂层的非金属内胆材料应接受试验，以确保其具有抗渗性和耐用性。

7、基础

7.1 概述

冰冻储罐的基础应支持设计的承载并确保结构整体性。基础设计应符合BS 8004：1986标准。

注释:由于土壤、表层和下层面、天气条件和储存概念的范围广泛，因此不可能适用所有情况。土壤允许承载和基础系统只能根据具体情况来决定。

液化气储罐基础的设计应考虑下列方面：

1）代表总重力荷载的外加荷载；

2）可频繁取得外加荷载，但也会经常随储存在内的液体水平标高的变化而改变；

3）液化气储罐系统里的内容物代表高浓缩能量，此处的意外释放会造成严重的后果；

4）除非在基础系统里采取保护措施，否则储罐内容物的低温会对一定类型的土壤和岩石造成地面冻胀。

7.5 基础设计

7.5.1 概述

所设计的储罐底层和密封系统基础应能够将一切荷载传递给合适的承重地层。在发生渗漏情况时，储罐底层和基础应具备对储存产品的抗渗性，并能够抵抗预料到的不均匀沉降和总沉降量。

设计应符合BS 8004：1986标准，并考虑到土壤/结构相互作用的特性、液体荷载和储罐基础沉降的释义、土壤下及地震荷载的冻胀。

7.5.2 荷载条件

设计中应考虑结构不同时期的服务寿命，即：施工期、试验期、投入运行期、使用期和维修期。任何异常事件，如：火灾、地震等的发生均应考虑。

正常使用荷载和需考虑的异常荷载，参阅BS 7777-1：1993标准。

7.5.3 允许土壤荷载

决定土壤的允许承载压力。

注释:该允许承载压力由岩土勘察决定，需考虑预料的极限承载力和沉降的延伸性、可靠性和对预料状况的把握性。可利用现代计算机科技及传统分析相结合的方式勘察土壤/结构的相互作用。

7.5.4 沉降

储罐寿命期内的最大总沉降和/或不均匀沉降应在允许沉降限值内。在允许有施工公差后，沉降允许限值应是储罐变形的最大值。基础设计者与储罐设计者应对最大总沉降和/或不均匀沉降的限值达成一致。表三提供了不均匀沉降限值，最为指南使用。由于大面积合应力区的固结，当基础是黏性土壤时，基础的总沉降面积也会增大。在采购商和承包商达成一致时，修改以上沉降限值，以适合储罐和辅助设备的具体设计要求。虽然大多数沉降发生在投入运行前，但是应确保与邻近设备、管道等的连接将可接受任何残余相对沉降。

注释:影响允许沉降限值的考虑因素包括下列因素，但不限于下列因素：

1）储罐尺寸和长宽比；

2）基础刚度；

3）储罐及其零部件的刚度；

4）勘察可靠性；

5）与邻近储罐和整体路堤相互作用效应的可能性。

表三不均匀沉降值

在安装寿命的各个阶段期，包括施工、流体静力测试、投入运行和操作，须对沉降进行监控。提供埋置在基础里的特殊导管，便于仪器的使用。提供的导管的位置和数目应与规定的临界面积里的总沉降和不均匀沉降评估的准确性相当。监控频率应与预料的时间和沉降变化的荷载可靠率相当。

仪器的精确性和反复性应与结构的敏感性相兼容。考虑到测量仪器可能会发生故障，因而在仪器应用系统里建立超静力。

当支撑基础的下层土不能负荷无额外沉降的储罐整体的荷载时，应考虑下列改进方法：

1）去除不合格的材料并用不易受冰冻影响的合适的夯实粒状土更换；

2）通过振动夯实或动力夯实的方法改进软质材料或松散材料；

3）对临时过多装载的预载；

4）提高具备预载的下层土排水管道；

5）通过化学灌浆或薄浆灌浆增加其稳定性；

6）打桩。

7.5.5 冻胀

应避免冻胀。

注释:尽管冷藏罐底层施工采用了隔热层，但在冷藏罐下方的地面仍会将热量传递给储罐，使地面热量受到损耗。这种来自于土壤的热量损耗可能会导致冻胀。避免冻胀的常用方法有如下几种：

1）在管道或暖水循环系统里使用电热元件，该系统通常位于易于使用和更换的地基里或更普遍的位于混凝土底板里；

2）提高地面标高之上的底板位置，使储罐下的空气可以流通。

基础设计者应详细说明基础设计所采取的最小控制温度。在正常操作期间的支持土壤或混凝土的温度不应低于4℃。

在基础土壤对干燥和收缩敏感之处，需对最大基础温度加以定义。

若使用加热系统，则设计的加热系统应能将可能导致高退浆率的多余温度最小化，同时应能允许对功能的工作和性能进行监控。对施工材料的热传递特性的任何变化，尤其是在储罐周边或底部插入口周围（如适用的话）的变化应加以考虑并给予安排。

热系统的安装应便于用于控制的加热元件或温度传感器的更换。系统的设计应能允许系统性能进行正常监控。

7.5.6 排水

对储罐周围区域排水，以防止基础周围积水，包括消防水的径流（在适用处）。提供控制系统，为防止溢流时污染排水系统的产品的产生。

对单层储罐和双层储罐底层周围的密封施工应加以详细说明，以消除对冷储罐表面和基础可能产生的水流动。

7.5.7 抗上移

钢储罐要求锚具具备抵抗由罐内蒸汽压力、风力荷载或地震引起的壳体上移的能力。将一些带子均匀地定位在储罐周边，并将其与混凝土基础锚定在一起，同时对其采取充分防腐措施。

7.6 基础和储罐底部的类型

7.6.1 概述

应考虑在冷藏规划里使用以下四种类型的基础：

1）圈梁；

2）表面筏式；

3）桩支承基础；

4）高位板。

7.6.2 圈梁基础

在表面土壤和地下土壤能够支持储罐及其内容物的应用荷载之处，考虑采用土丘基础。

由于内部蒸汽压力的作用，使单层密封储罐壳体或双层密封储罐的内壳体产生上移，因此所使用的混凝土圈梁应具备抵抗壳体上移的能力。同时，圈梁也应具备抵抗壳体垂直荷载的能力，以确保限制对土丘基础的不均匀沉降。

应特别注意圈梁与土丘的接触面须避免承载介质里的剧烈变化。为此，应提供过渡支撑。

设计的圈梁应能够承受来自内部土丘，包括来自储罐及其内容物的所有超载效应产生的水平压力。

7.6.3 表面筏式基础

在地下土壤具备可支持指定荷载的必要属性之处，应考虑采用支持钢筋混凝土表面筏式基础的土壤。

注释1:通常，根据所应用的荷载，在单层密封储罐的壳体、双层密封储罐或整体密封储罐的内外壁下面，将该种筏式基础或板式基础与增加的厚度进行必要的结合。

在设计基础板时，应预防使用期间或倒转条件下局部不均匀沉降、干燥、收缩、蠕变和热应力效应的产生。

在使用配有路堤的外储罐之处，应特别注意与来自路堤的垂直荷载结合使用的来自外墙的荷载，该荷载可能要求对处于底板下边缘以下水平的墙体制作一个基础。墙体所不可缺少的部分底板的设计或者底板和墙体之间垂直伸缩缝的设计均应得到考虑。

注释2:墙体外壁上使用的沥青滑动层可将路堤下拉产生的摩擦力最小化。仍有必要采取特别措施将墙体和底板之间的不均匀沉降最小化，以避免膜和供暖管的整体削弱。

7.6.4桩支承基础

在地基土不允许近表面土壤支持基础之处，应用桩支承底层。桩的设计和安装应符合BS 8004：1986标准。

在采用桩系统替代产品之处，应考虑由冰冻引起的地面回升和/或桩回升。

基层设计应考虑桩硬度的变化。安装完成时，应检查和测试所有整体桩。除非桩系统的设计有可能证实每一根整体桩均接受了现场试验，否则应考虑基层和桩系统的设计适应单个桩出现故障时重新分配的荷载。

注释1:因少量渗漏而引起的干燥收缩、蠕变、热变化和冷点会导致基层的水平变形。该变形量会随着向基层中心的接近而衰减。

注释2:基层里的垂直热梯度将引起基层和刚性连接桩里的弯矩。在双层或整体密封储罐里，倒转条件下的水平力和弯矩，或储罐上的不规则荷载也可能被传递给基层底板。

注释3:应考虑桩支持和基层之间的连接。若地基土特性是合适的，则间隔接近的细长桩可与基层刚性连接。在使用就地灌注的粗桩之处，可能会采用刚性连接以连接储罐中心附近的桩，但须给剩余桩提供一个伸缩缝。

7.6.5高位板式基础

在不想安装和维修加热元件，或安装和维修加热元件费用较高时，应考虑采用高位平板。

注释1:储罐底部的混凝土板可使下面的空气自由流通。这样可将从地面经由支承柱的热量损耗最小化。

注释2:混凝土板由间隔接近的柱体支撑。根据地基土的不同类型，可以是接桩形式，也可以是基于浅基础之上。

混凝土板之下的净空间不应小于地面标高上1.5米，以方面检查和维修。应对储罐之下的地面进行

分级，以防止储罐下的液体郁积。应为高位板式基础之下的净空间提供毒气侦查设备。

注释3:空气流通可能并不足以防止储存系统或相连接的管道里散发出的气窝的形成。

无论柱体是由桩基支撑，还是由浅基础支撑，7.6.4中的建议均应适用于高位平板。

7.7 水平公差

若将储罐壳体平板下的储罐基层表面铺设在10米标高处，其公差应为±6mm，若将其铺设在储罐周边周围的任意两点之间的位置，则其公差应为±12mm。

8、预应力混凝土外储罐

出于经济原因，通常选用预应力混凝土储罐，而不选用钢筋混凝土储罐。

注释:附录B对预应力方法和系统进行了简要阐述。

预应力混凝土外容器荷载应符合BS 7777-1：1993里第七条款的规定。

注释:预应力混凝土建立的原则是：将一个预先确定的压力应用到一个构件或结构上，使它的性能属性达到一个可控制的变化。

8.2 预应力系统

通过下列方法，将圆周预应力应用到环形储罐上：

1）位于储罐混凝土墙内管道里的水平预应力钢筋束，在储罐外墙体表面上形成的扶壁之间伸展；或者

2）墙体外壁周围用钢丝或钢筋束卷绕形成的预应力钢筋束的集合体。

注释1:对于卷绕系统张拉预应力钢丝而言，可通过穿过冲模拉钢丝的方式，或通过使用一个能够以比自应力滑架移动速率慢的速率释放储罐表面上的钢丝的差动系统的方式，使预应力钢丝接受拉伸应变。从顶上的悬吊平台上将自应力滑架悬吊下来，并用连续链在储罐周围推动它。

在目前的应用里，将钢丝集中在一起制作成许多独立的箍筋，而不是象以往那样将其覆盖在储罐的整个外部上。一根箍筋包含上百根钢丝，多层，每一层被嵌入喷射混凝土或喷射砂浆里，且每根完整的箍筋受到防护砂浆附加层的防护。

注释2:在使用线性预应力技术之处，将钢筋束嵌入混凝土里，并将其锚定在自应力支柱处。

可对圆柱形墙体施加垂直预应力和周向预应力。在应用水平预应力前，应用垂直预应力。这可使墙体具备适应在施加周向预应力期间引起的、流体荷载引起的、以及/或者由可能另外会引起水平开裂的热梯度引起的垂直弯曲的能力。

非受拉钢筋常被另外使用，用以控制开裂。

8.3 预应力损失

注释1:预应力钢筋应力损失总量是通过计算由传递、蠕变、收缩、摩擦、弯曲和松弛导致的单个预应力损失总和而得。

损失的计算应符合BS 8110-1：1985标准。附录C提供了损失计算指南。

注释2:钢筋里的预应力以及由此产生在混凝土里的预应力会因一段时间里的各种损失而降低。这主要是因为混凝土的收缩和蠕变以及钢筋的松弛。在使用钢筋束进行后张拉的情况下，在各种锚固件和来自于应力操作的钢筋束和管道之间的摩擦处也有一个推进力。

注释3:有必要使用高强度钢筋和高初始应力水平，以确保出现应力损失后应力仍具有一个充足的水平标高。也有必要使用具有一个优质标高及不低于40 N/mm2强度的混凝土。

注释4:当使用少量钢筋束且应力扶壁柱处的稠密度降低时，一般推荐采用长钢筋束布局。

8.4 钢筋束的设计

预应力钢筋束的设计应符合BS 8110-1：1985标准。

注释1:通常使用粘结钢筋束将预应力施加到储罐墙体上。

在使用线性钢筋束之处，可以对粘结钢筋和非粘结钢筋进行选择。粘结钢筋被铺设在金属管道和之后的灌浆里，而非粘结钢筋是在运输前，由分别用聚乙烯或聚丙烯润滑或套管的钢丝束或钢筋组成的。它们被直接浇筑在混凝土里，无需管道和之后使用的灌浆程序。

在正常使用条件下，两种类型的钢筋束具有一个类似的性能，但在异常条件下，它们的特性将有所不同。若使用粘结钢筋束，混凝土里则会产生大量的窄裂缝。若使用非粘结钢筋束，则可能会出现少量的宽裂缝，且可能有必要使用额外的受拉钢筋用以控制开裂。

非粘结钢筋束的性能完全依赖于整体锚固件。而粘结钢筋束是从薄浆里获得额外稳定性。

应考虑应力的传递和残余应力。在计算预应力量时，应考虑所有损失。

注释2:尽管不为设计考虑（传递时除外），也应展示混凝土的一些抗拉强度。低温时，抗拉强度将会增大。

钢筋束，包括任何非应力钢筋的总拉伸荷载力均应大于处于设计温度的混凝土储罐墙体的拉伸荷载力。

注释3:这是为了确保在超载情况下，储罐不会发生脆性爆裂或意外事故。

应在早期设计过程时，对钢筋束，尤其是在应力扶壁柱附近的钢筋束的布局加以考虑，以确保具体应用能够得以实现，以及各种锚固件和一切必要的端块钢筋可以适应整体施工。

注释4:上述考虑很有必要，可防止后续的混凝土浇筑和固结受到损害。

8.5 钢筋束的位置

当对水平钢筋束定位时，应力分布和防火均应加以考虑。应将圆周预应力钢筋铺设在墙体中央垂直钢筋束外表上。

8.6 钢筋束的防护

应对储罐寿命期的钢筋束加以防腐处理，并验证防腐系统的充分性。钢筋束的防护应符合BS 8110-1：1985标准。

注释1:对于非黏结钢筋束，可参阅FIP建议91〔4〕的规定。

注释2:当使用在墙体外表面上铺设钢筋束的钢丝卷绕系统时，需严格其预防措施，以确保免受喷射砂浆的侵害。对材料和工艺质量采取高要求控制。

8.7 混凝土结构设计

8.7.1 概述

混凝土结构设计应符合BS 8110-1：1985、BS 8110-2：1985和BS 8007-1：1987的标准（也可参阅ANSI/NFPA 59 A〔2〕的规定）。

决定施工期间和储罐使用寿命期间可能发生的混合载重。

注释:BS 8110-1提供了用于施工和正常操作的荷载和材料要素。对于诸如火、地震和储罐内漏之类情况下产生的紧急混合载重，未提供要素，但因为此类情况的发生率较低，可使用降低要素（见附录A）。

8.7.2 应力

预应力总指导里应提供在最大设计荷载条件下，包括因储罐内漏引起的液体和温度荷载条件下的最小残余抗压应力平均值1.0 N/mm2。

注释1: 提供所有损失的容许条件。

注释2:采购商也可详细说明异常荷载和条件所需的其它应力要求。

计算由瞬变态条件或恒稳态条件引起的热应力，并与其它内外部的诱导应力相结合，以评估残余压力区是否足以维持混凝土部分的液体密封。

8.7.3 基层

储罐基层应被施加预应力或钢筋混凝土。

注释:预应力混凝土基层通常是连续板。若采用桩，则应提供允许板相对于桩滑动的条件。否则，传递到桩上的预应力量会因为桩、板接触面处的剪切应力而增多。

钢筋混凝土基层在浇筑时，基层可以是一块连续板，也可以被分隔成许多由低温膨胀接头/伸缩缝桥接的可连接的相应小块底板。

基层设计应考虑在需应用衬或膜之处，基层与两者之一的相互作用。基层的设计应确保来自于储罐荷载、收缩等的所有应变均应与所用的内衬类型和材料相兼容。

8.7.4 墙体

预应力混凝土墙体的应用所涉及的成分应不易受正常使用条件期间产品温度的影响。

注释1:混凝土冷藏储罐墙体的设计和施工应遵循与类似的圆柱体预应力结构相同的原理，该结构的其它结构编码和标准已得到一定的发展，比如：BS 8007。

注释2:环形预应力用以维持混凝土墙体可承受易受因内储罐容物的意外渗漏而产生的内部静水荷载影响的压缩力。

注释3:垂直预应力通常用以使墙体能够适应内储罐渗漏产生的差动预应力。

8.7.5 墙体与基层的连接

墙体与基层的连接设计应考虑以下几方面：

1）双层密封罐的液体气密性和整体密封罐的液体及气体的气密性；

2）差动径向压力移动或应变；

3）设计原理所明确的使用条件或异常条件下的径向热收缩或热膨胀；

4）设计原理中明确的抗不规则荷载；

5）连接处的内衬和隔热层的位移。

施工方法和墙体膜的位置，无论是内部、外部还是嵌入其中的，均应考虑其抗低温能力。

注释1:墙体和基层连接的设计对于整个外储罐的整体性至关重要。

注释2:当采用环形预应力时，密封墙体趋向于收缩。若在墙体受到低温液体的内压力荷载的紧急情况下，密封墙体会因为液体压力的作用，趋向于以比之前压力略小的量先膨胀，随后会在几小时内因热效应产生的收缩而减小膨胀。

注释3:热冲击会引起径向热收缩或膨胀。

注释4:应加以明确的典型不规则荷载指的是爆炸、火灾或地震。

下列三种连接设计应加以考虑：滑动接合、销钉接合或固定接合（见图3-预应力墙体和基层连接的标准接合）。

注释5:采用滑动接缝的墙体可自由水平运动，并由基础板支持。通常有必要确保外部储罐不发生横向运动。使用径向导杆以确保运动与基础底板同轴。

表四–墙体和基层连接处接缝利弊概述