谈某输煤栈桥的结构设计

赵 俊 堂

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原　030001)



谈某输煤栈桥的结构设计

赵 俊 堂

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原030001)

介绍了某输煤栈桥的基本设计参数，根据相关结构设计规范规程，探讨了输煤栈桥的结构选型及布置要求，并进行了结构受力分析，提出了输煤栈桥结构制作安装方法。

输煤栈桥，钢结构，结构设计，桁架

1　工程概况

本工程属于山西晋煤集团某煤炭加工配送中心转载点到装车点输煤栈桥。栈桥水平跨度35.35m，净宽3.2m,净高3.2m,倾角15.5°。主体采用钢桁架结构，钢筋混凝土组合楼板，夹心彩板围护。

2　基本设计参数

1)本工程已批准的初步设计及工艺，设备等有关专业提供的技术条件。2)本工程设计使用年限50年，建筑结构安全等级为二级。3)抗震设防烈度7度，设计基本加速度为0.01g,设计地震分组为第二组。建筑场地类别为Ⅲ类。建筑抗震设防类别为丙类。4)设计基本风压值为0.45kN/m2，地面粗糙度为B类，基本雪压0.30kN/m2。5)温度变化±20 ℃。

3　结构设计规范和规程

GB50017—2003钢结构设计规范；GB50009—2001建筑结构荷载规范(2006年版)；GB50583—2010选煤厂建筑结构设计规范；GB50011—2010建筑抗震设计规范；GB50016—2006建筑设计防火规范；GB50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范；GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范；JGJ7—2010空间网格结构技术规程；JG12—1999钢网架检验及验收标准；JG/T11—2009钢网架焊接球节点。

4　结构选型

输煤栈桥是一种特殊的工业建筑，是煤炭储运和加工厂房建筑物间的重要连接通道。按建筑材料分类有砖混结构、混凝土结构和钢结构栈桥。砖混结构一般多见于地面的输煤栈桥。以结构简单，施工简便，造价低著称。混凝土结构主要适用于高度低，中等宽度的栈桥，整体性能好，造价成本优于钢结构栈桥，后续维护成本低，单跨小于15m，养护时间长。钢结构栈桥结构自重轻，整体性能好、施工周期短、施工过程污染少、抗震性能好等综合优势，在大跨度输煤栈桥中得到广泛应用。钢结构输煤栈桥主要有三种结构形式：第一种是角钢或者其他型钢桁架结构；第二种是空间网架结构；第三种是钢管桁架结构。

角钢或者其他型钢桁架结构是最流行的结构形式，主要采用角钢，H型钢，工字钢组成桁架结构。这种结构形式最主要的特点是受力均匀，对加工技术要求不高。适合就地取材，现场加工。缺点是相对于其他钢结构形式用钢量大，材料费用高。

空间网架结构最常用的结构形式是钢管球节点结构，节点采用焊接球节点，是一种铰接杆系。其受力合理、传力明确、计算简便、材料节省。缺点是对工人加工技术要求较高，焊接球需要车间加工。

钢管桁架结构采用相贯节点。相贯节点为主管直通，支管切割成相贯线。直接与直管焊接。这种形式节点承受能力不大，一般在内力不大时采用。

本工程基于现场条件及甲方要求采用钢管球节点结构，节点采用焊接球节点。

5　结构布置

输煤栈桥平面呈细长形，立面上栈桥面倾斜。低端设不动铰支座，承担竖向荷载和纵向地震作用效应。高端设滑动支座，承担竖向荷载。栈桥一般跨度大于18m小于50m比较经济合理。桁架高度一般按跨度的1/8～1/10考虑，在确定高度时还应与工艺净高协调。桁架节间以斜腹杆40°～50°间较适宜，受力最合理。节间尺寸一般是2.5m～3.5m之间。节间划分时节间数一般为偶数。当节间不能等分时一般在端部进行调整。输煤栈桥与相邻建筑物间应设抗震缝，其抗震缝的最小宽度按下列原则确定：当邻接处栈桥屋面高度不大于15m时可采用70mm;当高度大于15m时，6°，7°，8°，9°相应增加高度5m，4m，3m，2m，抗震缝最小宽度宜再加宽20mm。

依据以上布置原则本工程结构布置如图1所示。

栈桥水平长35.35m，斜长36.684m，倾角为15.5°。节间平均为3.05m，端部做局部调整,矢高3.2m。

6　结构计算

6.1荷载标准值

1)屋面恒载。单品上弦节点荷载为5.1kN。2)楼面恒载。单品下弦节点荷载为21.5kN。3)屋面活载。单品上弦节点荷载为4.5kN。4)楼面活载。单品下弦节点荷载为15.0kN。

6.2结构计算

本工程采用MST结构计算软件计算。桁架结构内力如图2所示，-代表压力，+代表拉力。

6.3桁架杆、球型号布置

根据结构计算内力结果选择桁架的杆、球型号布置如图3所示。

7　材料选用

1)杆件:管材选用无缝钢管或高频焊接钢管,型钢采用国标热轧H型钢，材质为Q235B。材质应符合GB700—88普通碳素结构钢技术条件的规定，并保证强度、屈服点、延伸率、冷弯等指标要求。

2)焊条采用GB5117—85碳钢焊条中的E43xx型。

3)焊接球:采用Q235B钢制作的定型产品。材质要求与1)相同。

4)其他部件：采用Q235B，材质要求与1)相同。

8　制作与安装

1)下料前要复核杆件尺寸包括支座高度尺寸及牛腿标高，确认无误再下料。必要时应要放大样。

2)钢管与空心球节点的连接焊缝为对接焊缝，应严格按照网架设计与施工规程中的第4.3.5条规定进行制作，对接焊缝按二级质量检验标准的要求检验。

3)图中未注明的焊缝均为贴角焊缝，焊角尺寸取较薄焊件厚度的1.5倍(当t<4mm时)或1.2倍(当t>4mm时)，焊缝长度为满焊。

4)钢管应采用机床下料，长度允许偏差为1mm。

5)桁架就位后，支座各点要自然受力，不得硬顶强拉。

6)焊缝应严格按照网架设计施工规程第5.2.8条要求检查。

7)桁架在制作时应在跨度方向起拱h=l/400(l为跨度)。

8)球的焊接要求:球节点为热压制成的两个半圆球焊接而成。要求其必须符合中华人民共和国建筑工业行业标准即JG/T11—2007钢网架焊接球节点。

9)杆件端部和半球的边沿均应作焊接剖口，其剖口要求可参照现行《手工电弧焊接接头的基本型式及尺寸》和《焊剂层下自动

焊与半自动焊接头的基本成型和尺寸》的要求选用。

10)杆件与球焊接时，当钢管壁厚t>4mm时需加衬圈，并要求焊透焊满，为保证焊接质量应根据焊缝及用材的不同厚度，选择适当的焊条直径和电流，焊缝应有专职人员检查，确定焊接质量。并且不能有伤害母材的现象发生,焊工必须有合格证方可参加桁架的焊接工作。

11)零件间的连结均为焊接，焊缝高度为8mm，满焊。

12)杆件的运输堆放要注意，避免由于处置不善造成杆件初弯曲。

13)桁架拼装时，必须设置可靠的台座，保证桁架各节点坐标准确，防止支座发生不均匀沉降。拼装时要选择合理的焊接工艺，尽量减少焊接变形和焊接应力。

14)吊装前必须准确测定支座处标高，保证准确无误后，再吊装钢桁架。

15)桁架在吊装过程中，无论采取何种吊装方法，必须注意吊装状态下桁架的几何可变性，根据具体情况，将桁架临时加固，以保证桁架平整，防止安装应力及桁架产生永久变形的现象出现。

16)桁架起吊就位后方可浇筑楼板及安装墙板。

17)钢结构表面应严格除锈。除锈质量等级要求达到GB8923—88中的Sa2级标准。除锈后刷环氧富锌底漆一遍，环氧云铁中间漆两道，再刷B型超薄钢结构防火涂料厚1.8mm。面漆颜色由甲方定。钢桁架应每隔3年～5年维护一次。

9　其他

1)焊工应有焊工等级证书方可上岗操作。

2)压杆允许接管,每根杆件允许有一道接口，接口处要加衬圈，焊缝为对接焊缝，并保证杆件对接平直，接长杆件总数不应超过杆件总数的10%,并不得集中布置，杆件的对接焊缝距节点或端头的最短距离不得小于500mm,拉杆不允许接管。

3)安装就位后，荷载全部加完后，应分别测出钢桁架的变形情况。

4)荷载均不能直接作用于杆件上，应采取措施使之作用于节点上。

5)材料代换应经过设计人员认可。

10　结语

本文详细介绍了输煤栈桥结构类型，着重阐述了钢结构栈桥的结构选型，内力分析，材料选用和加工事项，为设计人员对钢结构栈桥设计提供一个初步的了解和参考。文章有许多不足之处，请广大读者提出批评和指正。

[1]GB50583—2010，选煤厂建筑结构设计规范[S].

[2]GB50017—2003，钢结构设计规范[S].

[3]JGJ7—2010，空间网格结构技术规程[S].

[4]GB50205—2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

[5]GB50018—2002，冷弯薄壁型钢结构技术规范[S].

Discussiononthestructuredesignonacoaltransportationtrestle

ZhaoJuntang

(Coal Industry Taiyuan Design & Research Institute, Taiyuan 030001, China)

Thispaperintroducedthebasicdesignparametersofacoaltransportationtrestle,accordingtothecorrelationstructuredesignspecification,discussedthestructuremodelingandlayoutrequirementsofcoaltransportationtrestle,andmadestructurestressanalysis,putforwardthefabricationandinstallationmethodofcoaltransportationtrestlestructure.

coaltransportationtrestle,steelstructure,structuredesign,truss

1009-6825(2016)23-0053-02

2016-06-08

赵俊堂(1977- ),男，助理工程师

TD529

A