核島安全殼臨時頂蓋的創(chuàng)新設(shè)計

趙 鐵， 李 曄

（1.國核工程有限公司，上海 200233；2.華東理工大學(xué)出版社，上海 200237）

引言

開頂法建造理念改變了傳統(tǒng)的建安分界，成為第三代核電工程建造較常用的方式之一。而采用開頂法建造方式容易在施工過程中使雨水進入安全殼內(nèi)，給施工帶來不便，造成建筑材料、專用設(shè)備的損壞。安裝核島安全殼臨時頂蓋是開頂法的臨時措施，可以解決核島在開頂法建造期間防風(fēng)、防雨、成品保護的施工難題?，F(xiàn)階段核電工程施工中所采用的臨時頂蓋大都采用與圓筒狀鋼結(jié)構(gòu)的核島安全殼平面大小相符、截面為圓形的球缺穹頂結(jié)構(gòu)，球缺下部采用圓形桁架連接圓柱形安全殼［1］。然而，目前的臨時頂蓋設(shè)計存在一些問題，無法在發(fā)揮臨時頂蓋作用的同時達到三代核電工程建造進度和安全的要求。目前應(yīng)用于施工的臨時頂蓋，在應(yīng)用時需要人員站在頂蓋上使用人工手動方式將防水材料收攏或打開，主要的缺點在于安裝和拆卸費工費時，高空作業(yè)也加大了施工的危險系數(shù)；頻繁安裝及拆卸后節(jié)點防水性能降低，易造成滲漏；原臨時頂蓋僅可以安裝在帶有環(huán)吊梁的安全殼環(huán)板的上，無法安裝在較低的沒有環(huán)吊梁的其他環(huán)板上，導(dǎo)致對此時安全殼內(nèi)部的相關(guān)設(shè)備無法進行保護。

1 技術(shù)領(lǐng)域

該創(chuàng)新設(shè)計涉及一種核電站核島安全殼的臨時頂蓋，適用于需開頂法施工的核電機型，也適用于圓柱形或者其他形狀物體的類似工況和環(huán)境。目的是提供了一種可遙控操作且應(yīng)用范圍更廣的核電站核島安全殼臨時頂蓋。

2 設(shè)計內(nèi)容

為了達到上述目的，該創(chuàng)新設(shè)計的技術(shù)方案是提供了一種核島安全殼的臨時頂蓋，其特征在于：包括位于頂部的屋頂型立體框架，立體框架的截面為三角形，在立體框架的頂點至兩邊的上部傾斜平面上覆蓋有通過遙控驅(qū)動機構(gòu)可遙控打開或卷起的活動防水材料，立體框架具有方形的底座，底座將安全殼環(huán)板完全覆蓋并通過夾具互相連接，底座與安全殼環(huán)板之間通過天方地圓的過渡結(jié)構(gòu)過渡，過渡結(jié)構(gòu)具有與底座相配合的方形開口及與安全殼環(huán)板相配合的圓形開口。

優(yōu)選地，所述立體框架包括位于頂部的橫梁，在橫梁的左右兩側(cè)分別固定有第一防水材料，在橫梁的前后兩側(cè)分別設(shè)有至少兩根傾斜的斜梁，左右相鄰兩根斜梁之間覆蓋有一塊所述活動防水材料。為方便吊裝超大超長件，斜梁和橫梁設(shè)計為可拆卸部件。

優(yōu)選地，在所述橫梁和斜梁上設(shè)置排水槽，在斜梁上設(shè)有用于改善安全殼內(nèi)部施工環(huán)境的輔助設(shè)施，包括避雷針、通風(fēng)、換氣、照明、檢修通道、安全欄桿［2］。

優(yōu)選地，所述遙控驅(qū)動機構(gòu)包括由遙控電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的卷軸，所述活動防水材料卷起時，其卷繞在所述卷軸上，在活動防水材料上布置有起支撐作用的托桿，托桿的兩端分別在所述斜梁內(nèi)的導(dǎo)軌中滑動，在托桿的兩側(cè)分別設(shè)有一對卷線器，每對卷線器包括位于卷軸的端部且同軸設(shè)置的第一卷線器及由第一卷線器帶動旋轉(zhuǎn)的第二卷線器，在第一卷線器與第二卷線器之間連接有第一鋼絲繩及第二鋼絲繩，托桿的端部與位于該端部同側(cè)的第二鋼絲繩相連，由第一卷線器通過第一鋼絲繩帶動第二卷線器旋轉(zhuǎn)進而牽引第二鋼絲繩帶動所述活動防水材料打開或卷起［3］。

優(yōu)選地，所述遙控電機為布置在每個卷軸兩端的兩個電機或布置在卷軸內(nèi)部的管狀電機，通過編碼器或者限位開關(guān)對所述活動防水材料的起始和終止位置進行定位，由編碼器或者限位開關(guān)向所述遙控電機發(fā)出信號來控制其啟動和停止。所述電機或所述管狀電機自帶內(nèi)制動裝置。所述卷軸位于所述立體框架的下部，所述第二卷線器位于所述斜梁與所述橫梁相連接的位置處。

優(yōu)選地，所述天方地圓的過渡結(jié)構(gòu)包括多根加強筋，每根加強筋的一端連接在所述安全殼環(huán)板的外側(cè)，另一端與所述立體框架相連，相鄰兩根加強筋之間覆蓋有第二防水材料，所有第二防水材料通過環(huán)箍抱緊安全殼環(huán)板。

優(yōu)選地，還包括用于安裝在帶有環(huán)吊梁的安全殼環(huán)板的多根長立柱，長立柱的一端與所述安全殼環(huán)板上的環(huán)吊梁螺栓連接，另一端與所述底座螺栓連接。

3 具體實施方式

為使本創(chuàng)新設(shè)計更明顯易懂，以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

如圖1及圖2所示，本實施例所公開的一種核島安全殼的臨時頂蓋包括位于頂部的屋頂型立體框架，立體框架為整個核島安全殼臨時頂蓋的頂蓋。立體框架的截面為三角形。立體框架包括位于頂部的橫梁2。橫梁2可以設(shè)計為分別獨立的三段，吊裝超大超長件時可臨時拆卸某一段。在橫梁2的左右兩側(cè)在垂直于立體框架橫截面的方向上分別固定安裝第一防水材料9。在橫梁2的前后兩側(cè)連接四根傾斜的可拆卸的斜梁1，共八根斜梁1。四根斜梁1按照吊裝設(shè)備的大小將位于橫梁2一側(cè)的部分分為三個部分，在每個部分上覆蓋有一塊通過遙控驅(qū)動機構(gòu)可遙控打開或卷起的防水材料6，共六塊防水材料6，防水材料6布置在立體框架的頂點至兩邊的上部傾斜平面上。立體框架具有方形的底座10，底座10將安全殼環(huán)板8完全覆蓋，底座10與安全殼環(huán)板8之間通過天方地圓的過渡結(jié)構(gòu)過渡，以減小風(fēng)阻。過渡結(jié)構(gòu)具有與底座10相配合的方形開口及與安全殼環(huán)板8相配合的圓形開口。

圖1 臨時頂蓋的立體示意圖

圖2 臨時頂蓋的另一方向上的立體示意圖

當(dāng)需要將立體框架安裝于安全殼環(huán)板8上時，底座10與安全殼環(huán)板8的固定需要先安裝夾具3，即將帶緊定螺釘?shù)腢型夾具結(jié)構(gòu)鎖緊在安全殼環(huán)板8的內(nèi)外壁。夾具3圓周布置于底座10的底板大圓孔周圍，通過腰子孔可以相對底座10微調(diào)，以方便將立體框架順利安裝在安全殼環(huán)板8上。

當(dāng)需要將立體框架安裝于更高的帶有環(huán)吊梁5的安全殼環(huán)板8上時（如圖1所示），為增加抗風(fēng)能力，在底座10上需要另外增加螺栓連接的長立柱4，用高強螺栓將長立柱4連接在環(huán)吊梁5上。

方形底座10與圓形安全殼環(huán)板8的過渡結(jié)構(gòu)包括多根加強筋13，每根加強筋13的一端連接在安全殼環(huán)板8外側(cè)的連接板上以限制方形底座10的上下位移，另一端與立體框架相連，相鄰兩根加強筋13之間覆蓋有第二防水材料11，所有第二防水材料11通過環(huán)箍12抱緊安全殼環(huán)板8。

如圖3所示，遙控驅(qū)動機構(gòu)包括由遙控電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的卷軸7，每塊活動防水材料6對應(yīng)一個卷軸7。當(dāng)活動防水材料6卷起時，其卷繞在卷軸7上。驅(qū)動可以在每個卷軸7外部布置兩個電機或在卷軸內(nèi)部安裝一個管狀電機。使用編碼器或者限位開關(guān)對活動防水材料的起始和終止位置進行定位，發(fā)出信號控制電機啟動和停止，此電機自帶內(nèi)制動裝置。為減小橫梁2的尺寸、方便吊裝，將卷軸7放置在立體框架的下部。斜梁1內(nèi)布置有傳動裝置（含漲緊輪、過渡輪等），密封罩14起到保護電機和密封防水的作用。在活動防水材料6上每間隔一定距離就布置一根托桿16，托桿16的兩端分別在斜梁1內(nèi)的導(dǎo)軌中滑動。在托桿16的兩側(cè)分別設(shè)有一對卷線器，每對卷線器包括位于卷軸7的端部且同軸設(shè)置的第一卷線器15及由第一卷線器15帶動旋轉(zhuǎn)的第二卷線器19。第二卷線器19位于斜梁1與橫梁2相連接的位置處。在第一卷線器15與第二卷線器19之間連接有第一鋼絲繩17及第二鋼絲繩18，托桿16的端部與位于該端部同側(cè)的第二鋼絲繩18相連，由第一卷線器15通過第一鋼絲繩17帶動第二卷線器19旋轉(zhuǎn)進而牽引第二鋼絲繩18帶動所述活動防水材料6打開或卷起。

圖3 遙控驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

為了保證作業(yè)安全和改善安全殼內(nèi)部的施工環(huán)境，在所述斜梁1和橫梁2上設(shè)置排水槽，在斜梁1上設(shè)有避雷針、通風(fēng)、換氣、照明、檢修通道、安全欄桿等輔助設(shè)施。

4 結(jié)語

該創(chuàng)新設(shè)計突破以往的圓形桁架頂蓋連接圓柱形安全殼的固定思維模式，將臨時頂蓋的結(jié)構(gòu)平面化，簡化了傳動和布置，使防水材料的打開和關(guān)閉操作更為靈活，多處的活動防水材料獨立驅(qū)動，提高了施工效率，減少了人工時，大大方便操作人員，保障了人員安全，改善了施工環(huán)境；同時起到能防止雨水進入安全殼內(nèi)、不影響頂部通風(fēng)、吊裝設(shè)備時不影響吊裝作業(yè)等作用；也可安裝在較低的沒有環(huán)吊梁的其他環(huán)板上，應(yīng)用范圍更廣。

［1］ 趙鐵，沈文榮.一種核島安全殼的臨時頂蓋：中國，ZL 2012 2 0490267.X［P］.2013-03-27.

［2］ 孫志禮.機械設(shè)計［M］.沈陽：東北大學(xué)出版社，2000：284-298.

［3］ 孫桓.機械原理［M］.北京：高等教育出版社，2001：490-522.