火力发电厂中输煤栈桥的结构选型及其优缺点分析

2018-03-25王芳茹

山西建筑 2018年19期

王芳茹

(上海外服(陕西)人力资源服务有限公司，陕西西安 710075)

在火力发电厂中，输煤系统在发电厂中起着非常重要的作用。输煤栈桥是输煤系统的运送燃料的地上建筑物，若输煤皮带位于地面以下，则做成地下隧道来实现燃料的运输。输煤栈桥平面呈细长型，立面通常为倾斜形式。

输煤栈桥常用的结构形式有：钢筋混凝土结构、钢结构、砖混结构。由于砖混结构的输煤栈桥高度及跨度的限制，抗震性能不好，火力发电厂已经很少采用这种结构形式。钢筋混凝土结构、钢结构这两种结构形式的栈桥可以做成封闭式和敞开式。要求采暖的地区，对防雨，防潮有严格要求的栈桥，一般采用封闭式栈桥，否则可以采用敞开式栈桥。

下面就以某工程输煤系统中输煤栈桥为例来说明输煤栈桥的各种结构的优缺点。

某火力发电厂工程输煤栈桥采用了两种结构的栈桥：钢筋混凝土栈桥，钢结构栈桥。由于本工程位于北方地区，栈桥需要采取保温措施，所以栈桥采用封闭式栈桥。

输煤系统中的碎煤机室之前的输煤栈桥最高点20 m左右，选用了混凝土栈桥，碎煤机室到主厂房的栈桥高度最高点45 m左右，选用了钢结构栈桥。

1 钢筋混凝土栈桥结构优缺点

本工程的钢筋混凝土栈桥，栈桥支柱采用混凝土柱，柱距采用12 m，栈桥的楼面和屋面的梁及板均采用混凝土结构，侧面围护采用压型钢板封闭。柱断面采用600×600,纵向混凝土梁采用400×900。

钢筋混凝土栈桥的优点：钢筋混凝土栈桥整体性好，可模性好，耐久性和耐火性优于钢结构，密封性好，有利于水冲洗和设备维护。保温性能较好，适合北方寒冷地区。混凝土栈桥的工程造价及维护费用较低。钢筋混凝土栈桥的缺点:栈桥高度大于24 m时不便于支模板，混凝土柱距比较小，构件容易出现裂缝，结构自重比较大，室外施工受天气和季节的限制，施工周期比较长。混凝土栈桥的梁柱断面比较大，立面效果不是很理想。侧面围护结构的固定需要在混凝土构件上预埋埋件，栈桥内的电缆桥架及供水喷洒水系统的固定也需要在混凝土构件上预埋埋件，埋件数量较多，给施工带来很大麻烦。

2 钢结构栈桥的优缺点

钢结构栈桥包括：钢桁架输煤栈桥，管桁架输煤栈桥，网架结构的输煤栈桥。

2.1 钢桁架输煤栈桥

本工程从碎煤机到主厂房之间的栈桥选用了钢桁架输煤栈桥。最初本段栈桥业主要求采用混凝土栈桥。本段混凝土栈桥柱子高度在40 m左右，做了初步计算后，混凝土栈桥的柱子断面高度需要2 m多，由于栈桥柱子间距小，柱子断面大，栈桥底下原来布置的渣仓需要移出栈桥宽度范围外，而且栈桥底下原有的管网很难布置。给厂区整体布置带来很大麻烦。混凝土柱子断面大，既不美观，也不实用，混凝土栈桥的方案不是很合理，最终方案改为钢桁架栈桥。钢桁架栈桥采用25 m左右的柱距。纵向钢桁架主要由腹杆和上下弦构成。其中上下弦为连续杆，腹杆通过节点板与上下弦进行连接。在上下弦的钢桁架节点位置设置水平支撑和横梁形成水平方向上的桁架。为了确保结构整体的稳定性，在其两端设置门形钢架，称为端门架。门形钢架及支撑的设置，让栈桥两侧两榀单独的桁架形成整体，使结构变得更加合理和可靠。

桁架的高度一般取值为：桁架高度可取为1/10L，同时还要满足工艺专业提出的栈桥的净高要求，工艺专业要求此段栈桥的净高不小于3 m，因此，本工程上主厂房的栈桥的高度轴线距离取值为3.4 m。栈桥宽度工艺专业要求净宽为7.8 m，在做设计时预留出桁架自身的宽度及其挡水沿的宽度，栈桥一侧加300，栈桥宽度的轴线距离取为8.4 m。桁架节间以斜腹杆倾角为30°～60°比较合适，节间划分时节间数量为偶数。栈桥支柱采用钢管柱，单柱采用直径为500的钢管，横向设置柱间支撑，比较高的栈桥柱采用直径为400的钢管双肢柱，相比混凝土支柱，大大减小了柱断面尺寸。本工程桁架的上下弦，采用双角钢组合截面。在设计中当双角钢不能满足设计要求时，可以采用宽翼缘H型钢，宽翼缘H型钢更利于大跨度的设计及其顶部的找坡节点设计，H型钢X，Y向惯性矩更优于组合截面，又减少了焊接的施工组合。

钢桁架输煤栈桥的优点就是单段可以采取较大的跨度，可以提高栈桥下面空间利用率。栈桥下面地下管网和道路及建(构)筑物布置更加灵活。钢结构栈桥的自重比较轻，外形轻巧。栈桥内的工艺的管线可以在桁架的腹杆上直接焊接。但由于存在节点板，外观不美观，受力点集中，一旦控制不严格，容易发生质量事故。

2.2 管桁架输煤栈桥

钢管桁架结构是采用钢管空心球桁架。封闭式钢管桁架栈桥是由一个受力桁架和上下弦风撑桁架组成的空间桁架体系，空间桁架内部无交叉支撑，为了避免上下弦风撑桁架在风荷载下产生错动，栈桥桁架的端部设置封闭钢架。钢管桁架结构其特点是从设计到制作安装，相对比较简单，用钢量比较省，钢管桁架由于自身的特点，刷漆比较方便，后期的围护也比较容易。

2.3 网架结构

网架是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。在节点荷载作用下，网架的杆件主要承受轴向力，能够充分发挥材料的强度，自重轻，能够节省材料。网架结构各个杆件互相起支撑作用，故其整体性强，稳定性好，空间刚度大，抗震性能好，支承跨度更大，用料更省。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。