全封閉煤場大跨度鋼結(jié)構(gòu)棧橋的優(yōu)化設(shè)計(jì)簡介

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1、全封閉煤場大跨度鋼結(jié)構(gòu)棧橋的優(yōu)化設(shè)計(jì)簡介摘要：膠帶輸送機(jī)鋼結(jié)構(gòu)棧橋以其口身重量輕、整體性能好、材料強(qiáng)度高、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)輸送系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文主耍結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目中某電廠直徑為120m、沿圓周均勻設(shè)置扶壁柱的鋼筋混凝土圓形貯煤倉，對跨度為72m的超大跨進(jìn)料鋼棧橋設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，從結(jié)構(gòu)體系方案的改進(jìn)、支座的合理設(shè)置以及材料選型等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，并且取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。關(guān)鍵詞：貯煤倉；大跨度鋼棧橋；連續(xù)桁架；優(yōu)化設(shè)計(jì)引言近年來，在電力、鋼鐵、水泥等行業(yè)中，煤、鐵精粉、礦石等原料的犬批量貯存正逐漸由人直徑壞保封閉圓形貯料倉結(jié)構(gòu)替代簡單的露天堆放形式

2、，隨著貯存量的需求不斷提升，圓形貯料倉的直徑也需要不斷加大，從而導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)料棧橋的跨度也越來越大，這對設(shè)計(jì)工作者來說是個(gè)必須要克服的難題。1工程簡介燃煤電廠建設(shè)小，輸送棧橋是主要的輔助生產(chǎn)構(gòu)筑物Z—。某電廠工程小，除了圓形貯煤倉之外，在其周邊還設(shè)有輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站、輸煤棧橋等重要建（構(gòu)）筑物和循環(huán)水管等地下管線［1］。貯煤倉的設(shè)計(jì)堆貯能力201500m3,堆料高度為33.1m,鋼筋混凝土圓形料倉直徑為120m.擋墻高度為17m,料倉沿圓周均勻的設(shè)置扶壁柱。該貯煤倉膠帶機(jī)進(jìn)料棧橋總長約101m,其單跨最大達(dá)到72m。該輸煤棧橋作為煤料的唯一通道，其重要性是不言而喻的。工程情況如圖1

3、所示。2進(jìn)倉鋼棧橋的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)優(yōu)化所采取的具體措施鋼結(jié)構(gòu)棧橋常規(guī)設(shè)計(jì)屮，往往存在棧橋體系不十分合理、結(jié)構(gòu)形式粗笨、計(jì)算采用平面桁架計(jì)算以及用鋼量較高等問題，這種情況下棧橋的整體受力不明確，同時(shí)整體美觀性也受到一定影響［2］。在木工程屮我們針對性地對設(shè)計(jì)方案做了如下優(yōu)化處理：2」計(jì)算模型的定型和優(yōu)化傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)棧橋計(jì)算一-般采用PKPM屮的STS等進(jìn)行平面桁架計(jì)算，所有的荷載均簡化到平面桁架節(jié)點(diǎn)上，計(jì)算時(shí)假定全部構(gòu)件為軸心受力構(gòu)件，并且不考慮結(jié)構(gòu)次彎矩對整體結(jié)構(gòu)的影響，因此計(jì)算模型存在一定的缺陷［3］。木工程計(jì)算模型采用空間三維整體建模，忽略各節(jié)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角約束，將棧橋自重和外

4、部荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載添加在棧橋沿線；由于該棧橋跨度較大，為了保證其各個(gè)方向的穩(wěn)定性，在桁架的上平面和下平面均設(shè)置了連接橫梁及水平支撐，連接橫梁同時(shí)作為承擔(dān)附屬結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件。本工程屮鋼棧橋距地而較高，考慮到減少風(fēng)荷載和地震荷載對棧橋本身的不利影響，設(shè)計(jì)中在鋼棧橋的橫向斷面適當(dāng)高度處設(shè)置了橫向立面支撐體系，大大加強(qiáng)了棧橋的整體抗側(cè)穩(wěn)定性，詳見圖2。圖2鋼棧橋橫向布置圖2.2鋼棧橋所要考慮的荷載類型任何建構(gòu)筑物都必須保證在其結(jié)構(gòu)的正常使用周期內(nèi)，具有足夠的承載能力。作為結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本信息，在該棧橋計(jì)算參數(shù)的輸入中考慮了以下兒種荷載類型「恒荷載12RN/支點(diǎn)（計(jì)算軟件自動(dòng)考慮棧橋木身的

5、自重，放大系數(shù)取1.2）；棧橋頂面活荷載0.5kN/m2；棧橋樓面工藝活荷載4kN/m2（豎向荷載中對棧橋影響最大的）;風(fēng)荷載基本風(fēng)壓值0.45kN/m2；屈于B類地區(qū)；基本雪壓值0.4kN/m厶地震荷載按照7度設(shè)防，II類場地土，采用振型反應(yīng)譜法；荷載組合采用自動(dòng)組合。2.3鋼棧橋的空間布置進(jìn)料膠帶機(jī)結(jié)構(gòu)主要包含桁架、支柱以及附屬結(jié)構(gòu)等。在倉外設(shè)置一個(gè)固定支柱用以承擔(dān)桁架的豎向力和水平方向的力。鋼棧橋與倉內(nèi)屮心立柱頂和倉外轉(zhuǎn)運(yùn)站相搭接，并且搭接處采用滑動(dòng)支座以減少棧橋?qū)χ行牧⒅娃D(zhuǎn)運(yùn)站的不利水平作用力。由于棧橋離地面很高且棧橋迎風(fēng)面很大，因此棧橋所受風(fēng)荷載很大，這樣導(dǎo)致了固定

6、支架產(chǎn)生巨大的上拔力，對基礎(chǔ)彩響比較大。為此，在設(shè)計(jì)屮將固定支柱橫向柱腳間距做了適當(dāng)擴(kuò)大，從而有效降低了基礎(chǔ)的上拔力，較好解決了基礎(chǔ)因?yàn)槭芰^大而難于設(shè)計(jì)的問題。由于在棧橋內(nèi)部要進(jìn)行膠帶機(jī)的零部件檢修和維護(hù)等工作，必須耍留出足夠的人員通行和設(shè)備施工空間，不便于設(shè)置橫向大角度交叉撐，因此，我們考慮在毎組豎腹桿之間一定的高度處設(shè)置了由小型鋼組成的橫向鋼片，這些橫向鋼片提高了整個(gè)棧橋的橫向抗側(cè)剛度，有效減小了棧橋的橫向位移。棧橋整體采用平行弦式結(jié)構(gòu)，縱向弦桿采用H型鋼，端部框架也采用H型鋼，水平支撐采用方鋼管，棧橋兩側(cè)而斜腹桿采用方鋼管、對稱布置，鋼支柱及柱間支撐采用焊接圓管。2.4

7、設(shè)計(jì)過程中所采用的各種優(yōu)化措施2.4.1連續(xù)桁架的優(yōu)勢和選用國內(nèi)多數(shù)的鋼棧橋設(shè)計(jì)都是簡化為平面結(jié)構(gòu)計(jì)算，這種設(shè)計(jì)方法忽略了次彎矩的存在，未能使每個(gè)組成構(gòu)件充分發(fā)揮其本身的材料特性，故與實(shí)際存在一定的偏茅。該項(xiàng)目采用了連續(xù)桁架形式，棧橋弦桿和腹桿桿件內(nèi)力比著簡支桁架普遍能小20%?30%,一直接反映在構(gòu)件上就是截而冇所減小。這表明，連續(xù)桁架能夠使得桁架內(nèi)力在主弦桿和腹桿間進(jìn)行重分配，改善了受力形式，每個(gè)構(gòu)件均能協(xié)同工作，節(jié)省了用鋼量，節(jié)省了項(xiàng)口成木。2.4.2鋼桁架的桁高選取國內(nèi)常見的棧橋高跨