A COMPLETE SETTLEMENT OBSERVATION PROCESS OF A WAREHOUSE GRAIN STORAGE WITH NITROGEN FILLING

◎張世杰1，許啟鏗1,3，王錄民1,3，王殿軒2,3，張　浩2,3（1.河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南　鄭州　450001；2.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南　鄭州　450001；3.糧食儲(chǔ)藏與安全教育部工程研究中心，河南　鄭州　450001）

Zhang Shijie1，Xu Qikeng1,3，Wang Lumin1,3，Wang dianxuan2,3，Zhang hao2,3（1.School of Civil Engineering,Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China2.College of Food Science and Technology，Zhengzhou 450001，China3.Engineering Research Center of Grain Storage and Security of Ministry of Education，Zhengzhou 450001，China）

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氮?dú)鈨?chǔ)糧平房倉全過程沉降監(jiān)測(cè)

A COMPLETE SETTLEMENT OBSERVATION PROCESS OF A WAREHOUSE GRAIN STORAGE WITH NITROGEN FILLING

◎張世杰1，許啟鏗1,3，王錄民1,3，王殿軒2,3，張浩2,3
（1.河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南鄭州450001；
2.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州450001；
3.糧食儲(chǔ)藏與安全教育部工程研究中心，河南鄭州450001）

河南工業(yè)大學(xué)模擬平房倉，是國(guó)家工程儲(chǔ)倉實(shí)驗(yàn)室.位于河南省鄭州市高新區(qū)蓮花街河南工業(yè)大學(xué)校區(qū)西南角.建筑場(chǎng)地類別為三類，特征周期0.45 s，場(chǎng)地土為中軟土.四周素土回填分層夯實(shí).基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ).基礎(chǔ)墊層為C10混凝土，南北寬9 m，東西長(zhǎng)20.5 m.分為四個(gè)隔間，東邊敖間放置有溫控設(shè)備間和制氮設(shè)備，從東向西三個(gè)間分別編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào).（如圖1、圖2所示）

圖1　模擬倉圖

圖2　建筑平面圖

1　測(cè)試方法

1.1沉降觀測(cè)起點(diǎn)布設(shè)

沉降觀測(cè)起點(diǎn)布設(shè)在距離目標(biāo)模擬倉直線距離300 m遠(yuǎn)，且標(biāo)高穩(wěn)定的點(diǎn)作為沉降觀測(cè)起始點(diǎn)，以保證倉體沉降不會(huì)對(duì)起始點(diǎn)標(biāo)高產(chǎn)生影響.

1.2測(cè)試時(shí)間點(diǎn)的選取

根據(jù)模擬倉現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出糧，充氮，充氮結(jié)束等情況，特別是確保進(jìn)出糧后三天內(nèi)選取合適時(shí)間點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行觀測(cè).且確保初次進(jìn)糧前一個(gè)星期進(jìn)行觀測(cè)并記錄沉降起始標(biāo)高.

1.3模擬平房倉觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)選取

以在倉壁上四個(gè)角分別探出的約5 cm，離地面約高度60 cm鋼片作為模擬倉墻體沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在其上貼墻豎立標(biāo)尺，進(jìn)行全過程觀測(cè).并在空倉進(jìn)糧前，2號(hào)3號(hào)倉倉內(nèi)地坪中部選取一點(diǎn)作為地坪沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在出糧后與空倉初始地坪標(biāo)高進(jìn)行對(duì)比.（如圖3、圖4所示）

圖3　墻體基準(zhǔn)點(diǎn)圖

圖4　地面觀測(cè)點(diǎn)圖

1.4測(cè)試要求

嚴(yán)格遵守水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范要求，采用后前前后的觀測(cè)順序，各項(xiàng)限差執(zhí)行相應(yīng)規(guī)范.閉合水準(zhǔn)路線共設(shè)10個(gè)測(cè)站，每次觀測(cè)時(shí)要做到“三定”，即定測(cè)量路線、定觀測(cè)儀器(包括定水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺)、定觀測(cè)人員，另外還要注意選擇最佳觀測(cè)時(shí)段，盡量選擇一天同一時(shí)段、同天氣、同光照的基本條件下進(jìn)行觀測(cè).堅(jiān)持地面定點(diǎn)定路線，用自噴漆在地面測(cè)站位置處做標(biāo)記（如因外界因素，如汽車意外?？繉⒁褬?biāo)記測(cè)站點(diǎn)壓住，可適當(dāng)向一個(gè)方向平移，臨時(shí)改變?cè)擖c(diǎn)位置（如圖5所示）.

圖5　觀測(cè)點(diǎn)分布圖

1.5測(cè)試數(shù)據(jù)處理要求

2　裝糧過程

2.1裝糧要求

裝糧過程參照國(guó)家糧食儲(chǔ)備局《中央直屬儲(chǔ)備糧庫新倉初始裝糧壓倉的暫行規(guī)定》，裝糧采用輪換、分層、分階段的方式.每層厚度約為1 m左右，且3個(gè)廒間輪換裝糧.裝糧過程總體上分為兩個(gè)階段，第一階段裝糧數(shù)量為倉容總量60%，第二階段裝糧數(shù)量為倉容總量的40%，階段裝糧后靜置時(shí)間不少于3個(gè)月.

2.2裝糧具體步驟

裝糧具體步驟如下：①1號(hào)倉緩速裝糧，預(yù)計(jì)裝糧攤平后糧堆厚度為1m,當(dāng)接近預(yù)期數(shù)量時(shí)停止裝糧，人工攤平糧面.②2號(hào)倉裝糧，同1）.③3號(hào)倉裝糧，同1）.④依次重復(fù)第1）、2）、3）步，各重復(fù)2次，結(jié)束后糧堆高度約3 m.⑤依次重復(fù)第1）、2）、3）步，本層糧堆厚度為控制為1.2 m左右，第一階段裝糧結(jié)束.⑥約一個(gè)月之后，依次重復(fù)第1）、2）、3）步，本層糧堆厚度為控制為0.8 m左右.⑦依次重復(fù)第1）、2）、3）步，第二階段裝糧結(jié)束，即整個(gè)裝糧過程結(jié)束.

3　測(cè)試重點(diǎn)

通風(fēng)會(huì)對(duì)糧層內(nèi)部的壓力造成一定損失，每米糧食的壓力損失與氣體表面速度、品種、孔隙度都有關(guān)系.那么充氮對(duì)糧食內(nèi)部壓力會(huì)造成損失，對(duì)底部壓力的是否也會(huì)產(chǎn)生損失從而影響糧倉沉降變化不得而知.因此將充氮過程模擬平房倉墻體上四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)作為此次觀測(cè)重點(diǎn).

4　測(cè)試過程及數(shù)據(jù)

4.1觀測(cè)過程

根據(jù)模擬倉進(jìn)出糧、充氮等不同工況進(jìn)行代表性的階段性觀測(cè).首次觀測(cè)模擬平房倉已竣工靜置一年以上，可認(rèn)定為模擬平房倉初始標(biāo)高已穩(wěn)定.糧倉開始進(jìn)糧，持續(xù)一周進(jìn)糧至60%，進(jìn)行第二三四次觀測(cè)為60%倉容.第五第六次觀測(cè)糧倉開始充氮，持續(xù)一個(gè)月，充氮結(jié)束后第三天進(jìn)行第七次觀測(cè)沉降觀測(cè)，25天后進(jìn)糧至滿倉100%進(jìn)行第八第九次滿倉倉容觀測(cè)，進(jìn)糧過程持續(xù)一周.2014.4.1日2號(hào)3號(hào)隔間開始出糧，4號(hào)結(jié)束出糧，立刻進(jìn)行第十次觀測(cè).

4.2觀測(cè)數(shù)據(jù)

觀測(cè)數(shù)據(jù)共10次，（如表1圖6所示）.

表1　測(cè)試數(shù)據(jù)表mm

圖6　柱狀圖mm

4.3測(cè)試數(shù)據(jù)表象

第二次觀測(cè)，已進(jìn)糧至60%，二、三、四次觀測(cè)糧倉墻體四觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)沉降明顯，且沉降趨勢(shì)遞減.第五第六次觀測(cè)60%倉容的糧倉充氮，持續(xù)一個(gè)月（充氮危險(xiǎn)、注意安全），數(shù)據(jù)顯示觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)下沉降趨勢(shì)改為上升.充氮結(jié)束后第三天進(jìn)行第七次觀測(cè)沉降觀測(cè)，數(shù)據(jù)顯示四個(gè)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)中三個(gè)點(diǎn)恢復(fù)充氮前沉降趨勢(shì).第八次觀測(cè)，此時(shí)已進(jìn)糧至滿倉100%.墻體四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)不下沉反而上升.第九次又恢復(fù)下沉趨勢(shì).2號(hào)3號(hào)間出糧完成后進(jìn)行第十次觀測(cè)，并觀測(cè)倉內(nèi)地坪觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn).2號(hào)3號(hào)所在的西邊兩基準(zhǔn)點(diǎn)下沉，東南角東北角上升.

四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)總體沉降量如表2所示，四角沉降量并不一致，且四個(gè)點(diǎn)中有一點(diǎn)甚至較初始標(biāo)高略有上升.

表2　四基準(zhǔn)點(diǎn)總體沉降量表　mm

2號(hào)3號(hào)間地坪沉降基準(zhǔn)點(diǎn)沉降量如表3所示，可見糧倉地坪沉降與墻體沉降并不一致.

表3　2、3號(hào)　間室內(nèi)地坪基準(zhǔn)點(diǎn)沉降量表

5　結(jié)論及展望

四個(gè)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)具有一定的代表性來代表模擬倉墻體，從充氮過程中的沉降觀測(cè)結(jié)果可以推斷，充氮對(duì)糧倉墻體自身沉降有一定影響，甚至改變糧倉墻體下降趨勢(shì)，對(duì)倉體自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可能同樣會(huì)造成一定影響，應(yīng)該在建筑安全設(shè)計(jì)中加以考慮.

通過最后對(duì)倉內(nèi)地坪壓倉前后標(biāo)高進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，糧倉墻體與糧倉地坪沉降量并不一致，因此推斷糧倉墻體沉降量可能并不能代表整個(gè)糧倉的沉降量.因此我們考慮糧倉結(jié)構(gòu)安全性時(shí)，墻體和地坪應(yīng)分開考慮，考慮通風(fēng)充氮過程對(duì)其的影響同時(shí)，還要考慮糧倉地坪沉降與墻體沉降的不一致性.

觀測(cè)結(jié)果中可以看到倉體充氮和進(jìn)出糧過程中糧倉墻體的沉降是不規(guī)律的，特別是壓倉完畢后四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高變化量并不一致.考慮原因可能是充氮這一工況的加入，擾亂了倉體自身沉降的規(guī)律，且觀測(cè)結(jié)果精度及頻率有待進(jìn)一步提高.

參考文獻(xiàn)：

[1]R.G.鮑雷，C.L.英托.儲(chǔ)倉稻谷通風(fēng)時(shí)的壓力損失[M].儲(chǔ)倉稻谷通風(fēng)時(shí)的壓力損失，1985（61）：41-42.

[2]張書華，毛寧利，王國(guó)營(yíng)，勘察科學(xué)技術(shù)[M].國(guó)家大型糧庫新倉初始裝糧壓倉沉降監(jiān)測(cè)2009（2）：56-58.

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Zhang Shijie1，Xu Qikeng1,3，Wang Lumin1,3，Wang dianxuan2,3，Zhang hao2,3
（1.School of Civil Engineering,Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China
2.College of Food Science and Technology，Zhengzhou 450001，China
3.Engineering Research Center of Grain Storage and Security of Ministry of Education，Zhengzhou 450001，China）

摘要：以河南工業(yè)大學(xué)內(nèi)建設(shè)的模擬平房倉為沉降觀測(cè)對(duì)象，觀測(cè)模擬倉在壓倉整個(gè)過程的沉降變化情況，并重點(diǎn)觀測(cè)其中充氮過程中墻體基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高變化.最后對(duì)比一個(gè)完整進(jìn)出糧過程之后糧倉底部地坪沉降量與墻體沉降量，比較二者一致性.糧倉進(jìn)出糧和充氮過程中的沉降變化具有很高的實(shí)用價(jià)值，為確保糧倉使用過程中倉體自身結(jié)構(gòu)安全正常使用提供參考.

關(guān)鍵詞：平房倉；墻體；地坪；充氮；沉降量

Abstract：Combined with a simulated storehouse construction in Henan University of Technology conduct settlement observation.Observing settlement on the whole process ofballast in simulated granary.Observation focused on the elevation change of reference point in nitrogen filling process.Finally contrast the settlement on simulated storehouse bottom and wall after a complete process of grain in and out to comparison consistency.The storehouse settlement change in the process of grain in and out and nitrogen filling has great pragmatic value.It can provide reference to make sure the granary structure safe and normal use.

Key words：Storehouse；Wall；Flooring；Nitrogen filling；Settlement

作者簡(jiǎn)介：張世杰（1988-），男，碩士研究生；研究方向?yàn)閭}儲(chǔ)結(jié)構(gòu).

收稿日期：2015-01-09

中圖分類號(hào)：TS210；TU196.2