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火电厂钢结构输煤栈桥设计要点

2012-08-15武海杰

山西建筑 2012年20期
关键词:栈桥跨度桁架

武海杰 陈 丽

(邯郸华北冶建工程设计有限公司,河北邯郸 056002)

0 引言

在火力发电厂中,输煤栈桥是最常见的辅助生产构筑物,其结构形式有钢筋混凝土现浇结构的,也有钢筋混凝土预制结构的,但现在最常见的还是钢桁架输煤栈桥。钢桁架输煤栈桥以其跨度大、自重轻、施工周期短等优点逐渐成为现在输煤栈桥首选的结构形式。

输煤系统平面布置区间大,竖向布置空间高。往往整个输煤系统长达几百米,单段栈桥长度常常也有一百多米,竖向布置从地下5 m~6 m至地面以上30多米,这就要求我们在工作中全面考虑,合理设计,使输煤栈桥满足平面、空间布置合理,结构安全、可靠、适用的要求。

1 整体布置及桁架选型

1.1 平面布置

输煤系统平面布置区间大,往往整个输煤系统长达几百米,单段栈桥长度常常也有一百多米。钢桁架输煤栈桥的优点就是布置比较自由,单段可以采取较大的跨度,解决了输煤栈桥支架数量多,布置密,影响厂区通道、建(构)筑物的问题,同时大跨度布置时支架数量很少,从外观上显得美观、轻巧,与厂区整体更协调。

1.2 桁架选型

钢桁架输煤栈桥的桁架形式样式有多种,但最常用的有两种,一种是上撑式的,支座位于下弦两端的节点处,走道板采用钢筋混凝土板桥面,封闭式栈桥常常采用此种形式;一种是下撑式的,支座位于上弦两端的节点处,走道板采用钢格栅板桥面,露天式栈桥常采用此种形式。

2 桁架杆件布置

1)对于上撑式钢桁架,为保证结构的整体稳定,DL 5022-1993火力发电厂土建结构设计技术规定应在两端设门形刚架,在桁架的上弦和下弦处,宜设置通长的桁架间纵向水平交叉支撑。门型钢架及支撑的设置,使栈桥两侧的两榀单独的桁架形成刚性整体,结构合理可靠。而下撑式钢桁架的支座位于上弦两端节点处,由于其自重对结构稳定有利,故规范规定在桁架之间,沿全长设置上弦纵向水平支撑,同时设置横向垂直支撑即可。

2)钢桁架的优点之一就是可以取得比较大的跨度,跨度L一般为15 m~36 m。高度一般取(1/8~1/10)L,跨度大时取小值,跨度小时取大值,并同时满足工艺要求。

3)桁架的腹杆一般采用人字式,其倾角宜为35°~55°,钢桁架的上下弦杆及腹杆一般采用角钢组合截面或槽钢组合截面,也有上、下弦杆采用宽翼缘H型钢的。两榀桁架间的水平支撑一般采用角钢或组合角钢截面的剪刀撑。输煤栈桥往往设置皮带拉紧装置,在栈桥的底板上开有皮带通过的洞口,桁架间的水平支撑在布置时应特别注意下弦处的水平支撑与此洞口的配合问题,避免出现下弦水平支撑影响洞口的情况,这种情况在现场中经常遇到。

3 栈桥支架选型

钢结构输煤栈桥一般由几段钢桁架和混凝土支架组成,混凝土支架柱底固接于基础上,支架柱顶端与钢桁架铰接,这在支架高度不是很高时普遍采用,但是当输煤栈桥支架高度很高时就不太适用。

由于栈桥的钢桁架一般跨度都较大,在栈桥柱之间设沿栈桥方向的柱间支撑不现实,这样栈桥沿纵向所受的风荷载、水平地震作用等水平荷载作用需由支架柱承担,使得栈桥支架柱底所受弯矩很大,支架柱断面所需高度急剧增加,造成支架柱的受力方式非常不合理。同时,柱结构自重大大增加,造成柱下基础底面应力很大,天然地基往往需要进行处理。遇到这种情况时,可将栈桥支架改为钢结构,并将支架上下端均按铰接进行设计,在几段桁架的最底端设成刚度很大的刚性支座(剪力墙或块石基础),这就解决了栈桥纵向水平力对支架底端的控制影响,改善了支架柱的受力方式,大大减小了支架柱的断面,既美观又节省支架柱的材料用量。

4 构造措施

4.1 建筑方面

1)封闭式输煤栈桥受力构件为钢结构,钢结构有自重轻、施工速度快的优点,但是它对火灾比较敏感,耐高温能力差,一旦遇到火灾,会在短时间内失去强度从而导致整个结构的破坏,危害很大。因此输煤栈桥内部的外露钢构件应采用可靠的防火措施,其耐火时限不应小于1 h。

2)封闭式输煤栈桥常常采用混凝土走道板,经常需要冲洗,冲洗水会锈蚀钢桁架腹杆等结构受力杆件,因此混凝土走道板宜在两边沿栈桥纵向通长设置挡水沿,挡水沿高度不宜小于100 mm。

3)当输煤栈桥位于寒冷或严寒地区时,栈桥的屋面板、两侧面墙板须采用符合防火要求的复合压型钢板,同时,栈桥的走道板也要采取保温措施,以防止形成“热桥”。走道板的保温常常采用在混凝土走道板上抹刚性保温层,其上再做面层的方法。

4)当输煤栈桥采用下撑式桁架敞开布置时,由于整个栈桥露天,不需要考虑保温等情况,所以栈桥的走道板宜采用质量轻、施工方便的钢格栅板桥面,既不积灰,也不存在排水问题。

5)封闭式钢桁架输煤栈桥,其两侧的压型钢板墙面上经常设置通长的塑钢或铝合金窗,设计时应注意不要将窗设计成通长固定窗,宜每间距3 m对称设置一对推拉式的活动窗扇,这点往往被忽略。

4.2 结构方面

1)钢桁架跨度大于24 m,考虑到大跨度桁架的竖向的变形问题,当下弦无曲折时,宜对桁架下弦起拱,起拱高度一般取V=500/L。

2)输煤栈桥的上端支撑于主厂房或破碎筛分间框架梁柱的上端时,为解决输煤栈桥纵向的温度变形等问题,宜将该处支座设计成滚动或铰接支座,同时应保证该处支座在横向固定。

3)当输煤栈桥采用连续多跨钢桁架时,在第一跨钢桁架底端与地面支座连接处,地面支座宜设置成剪力墙或块石基础等大刚度的支座形式,以分担栈桥纵向传递的水平力。

5 结语

通过以上分析可知,输煤栈桥采用钢桁架结构,只要在桁架选型、杆件布置及构造措施上设计得当,不但可以解决输煤栈桥支架影响厂区通道、建(构)筑物的问题,使输煤栈桥外观上显得美观、轻巧,还可以使结构安全、可靠、经济、适用。

[1]DL 5022-1993,火力发电厂土建结构设计技术规定[S].

[2]DL 5000-2000,火力发电厂设计技术规程[S].

[3]郑栓强,李东建.火电厂输煤栈桥设计方案优化[J].电力建设,2003(11):6-7.

[4]钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册(上册)[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社,2004.

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