一种新型的脱硫石膏库挡料墙

郭家奇 宋 琪

(1.中国大唐集团科技工程有限公司，北京 100097； 2.中国智能交通协会，北京 100067)

一种新型的脱硫石膏库挡料墙

郭家奇1宋 琪2

(1.中国大唐集团科技工程有限公司，北京 100097； 2.中国智能交通协会，北京 100067)

针对火电厂脱水楼石膏库挡料墙设计中存在的不足，在现有常规设计的原则、方法基础上，提出了一种新型挡料墙——底部滑槽式无基础钢筋混凝土石膏挡料墙，使得挡料墙结构选型更加合理、荷载处理方法更符合实际受力情况，从而优化结构设计，使得石膏库的整体设计更合理、经济、美观。

挡料墙，滑槽，荷载分配，结构分析

1 概述

火电厂石膏脱水楼中石膏库是堆放脱水石膏的堆料仓库，特点是跨度大、长度长、高度高、地面荷载大[1-3]，与以往工业厂房的堆料相比，其地面荷载增大了近20倍。设计人员在设计时，手算的工作量大而繁琐，相应的设计程序比较少，可供参考的资料不多，又缺乏必要的相关设计规定、统一技术措施等，而且现在的设计人员大部分习惯于用程序设计，因此遇到此类设计时都感到困难重重心里没底。

在实际设计中，设计人员往往参考工民建设计规范，并基于自己的经验或业内通用做法加以修正，从而在设计中容易出现如下问题：1)设计偏保守、需优化；2)设计偏宽泛、不利运营；3)缺乏正确的理论；4)缺乏合理的计算手段。本文针对脱硫工程中的石膏库挡料墙的设计常见和关键问题进行深入研究，提出一种新型的挡料墙形式，从而提高结构设计的合理性、有效性，从而提高工程施工造价的经济效益。

2 设计原理

现阶段设计人员在挡料墙设计时主要采用墙柱分离式挡料墙和组合受力无基础钢筋混凝土挡料墙[4]这两种挡墙形式，这两种形式中挡料墙和石膏库地面都是固定连接，即挡料墙形式为三边固定一边自由(顶)的形式，现在提出一种新的形式——底部滑

槽式无基础钢筋混凝土挡料墙，这种形式挡料墙两边固定顶边自由底边铰接(如图1所示)，通过将挡料墙墙体底边与石膏库地面做铰接连接方式，当石膏堆料水平荷载作用在挡墙上时，根据结构力学的知识，可以得到石膏堆料的水平荷载大部分将通过底部滑槽由地面承担，另一部分由墙体传递给框架柱承担，这样就明确合理化了荷载的传递路径。通过明确荷载的传递，使挡料墙和框架柱参数得到优化。

这种新型挡料墙与地面的连接为铰接，通过设置滑槽实现，如图2所示。

通过在挡料墙与地面连接处设置滑槽实现两者的铰接连接，从而使挡料墙受力更合理，也更明确了荷载的传递路径，使得结构计算结果更合理。铰接连接的处理可以根据实际挡料墙的参数进行调整，或者采用其他方法实现铰接。

3 设计方法

这种新型的挡料墙——底部滑槽式无基础钢筋混凝土挡料墙具体的设计计算步骤如下：

1)石膏堆料对挡料墙的水平作用参考挡土墙受静止土压力的计算方法来计算[5]。

2)由于设置滑槽，挡料墙为两边固定上边自由底边铰接的形式，通过有限元模拟的方式可以计算得到挡料墙两侧框架柱受力情况以及地面所承担石膏堆料水平荷载的大小。挡料墙的约束条件为两边固定上边自由底边铰接，见图3。

3)在PKPM软件中建立脱水楼框架结构计算模型，根据上一步骤计算得到的框架柱受力情况，计算得到框架柱和梁的尺寸、配筋情况。

4)最后墙体的设计参考规范和计算手册通过单独手算得到。

4 堆料水平力分配

在设计过程中，挡料墙所受水平力的传递路径和分配是重点，可以通过在ANSYS中建模计算挡料墙和石膏库框架柱受力分配，以某新建脱水车间为多层钢筋混凝土框架结构为例，建筑物南北长39 m，东西方向宽11.3 m，石膏库层高为11 m,新建脱水车间平立剖面图见图4。

根据算例给出的尺寸条件和约束条件按照图3在ANSYS中建立模型，如图5所示。

输入水平荷载，通过有限元计算分析，挡料墙的变形情况见图6。

两侧柱承担的水平荷载如图7所示，另外，由于框架柱两侧承担的由水平力产生的弯矩方向相反，因此对于框架柱这部分弯矩可以忽略不计。

对于底部带有滑槽的无基础钢筋混凝土挡料墙的框架柱受力图中可以看出，由于底部滑槽将部分水平荷载传递给地面承担，所以柱承担的水平力在柱底以上一段范围内线性变化明显，图8是底部滑槽承担的水平荷载分布图。

从图8中的计算结果可以看出，地面通过滑槽承担的水平荷载为：q″=264.106 kN。框架柱承担的水平荷载等于挡料墙承担的水平荷载减去滑槽承担的水平荷载，所以传递到两侧框架柱的水平承载力为：

荷载的作用高度在地面以上H/3即2 m处。

5 挡料墙设计

挡料墙根据边界条件按双向板参考计算手册进行计算，其约束条件是两边固定一边自由一边铰接，由有限元计算结果可以得到板内最大弯矩为：

Mymax=1 302 N·m。

6 结语

从技术方面，按底部滑槽式无基础钢筋混凝土挡料墙计算的模型由于有滑槽的存在，地面通过滑槽承担大约30%的挡料墙水平荷载，这样使脱水楼结构受力更加合理，挡料墙起到的增加刚度作用更加明显，同时由于滑槽的存在也使地面对承担挡料墙水平荷载做出了贡献，从而无需再考虑为挡料墙单独设计基础。

[1] 窦芳平，程 云，李守伟.某玻璃厂原料车间挡料墙的检测与加固方法分析[J].土木工程建造管理，2007(2)：101-103.

[2] 李东水，赵 琳，马德宝,等.大跨度水泥熟料库网架受力特点及参数影响分析[J].水泥技术，2014(1)：25-28,32.

[3] 郭朝阳，唐治亚.某电厂灰渣库整体稳定性探讨[J].中国安全生产科学技术,2003(8)：165-167.

[4] 曹 东，申 镇，肖志均.组合受力无基础砼挡料墙：中华人民共和国，实用新型专利，CN202831752U[P].2013-02-27.

[5] 赵成刚，白 冰，王运霞.土力学原理[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2004：225-229.

Onnewkick-offwallsoffluegasdesulfurizationgypsum

GuoJiaqi1SongQi2

(1.ChinaDatangTechnologies&EngineeringCo.,Ltd,Beijing100097,China; 2.ITSChina,Beijing100067,China)

According to the defects of the design for the kick-off walls for the flue gas desulfurization gypsum of the heat-engine plants, the points out the new kick-off wall, the bottom chute groundless reinforced concrete gypsum kick-off wall, which can make the selection of the kick-off wall more reasonable and ensure the load treatment to adhere to the stress, so as to optimize the structural design and enhance the whole design for the gypsum to be more reasonable, money-saving and attractive.

kick-off wall, chute, loading distribution, structural analysis

2017-10-02

郭家奇(1985- )，男，高级工程师； 宋 琪(1984- )，女

1009-6825(2017)35-0024-03

TU318

A