输煤栈桥的设计现状思考

张 彩 霞

(山西威德睦方煤矿设计咨询有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

栈桥是煤矿矿井及选煤厂生产系统的关键结构部分，在运转时主要是利用皮带将井下煤或者外来煤输送到筛分车间、主厂房、筒仓等建筑物。运煤栈桥系统根据其承载性能的不同可以分为钢筋混凝土、钢结构以及砌体等结构形式，这些方式中的钢结构可以达到外部美观性的要求，施工具备较强的方便快捷性，更为关键的是具备较强的抗震性，所以称为了当前煤炭系统中使用的主要方式。

1 钢栈桥结构选型

1.1 栈桥桁架选型

通常情况下，针对大型跨度的运煤栈桥，它的组成结构包含了H型钢、角钢以及钢管等配件组成。就目前而言，栈桥钢桁架组成结构如图1所示。其中的全拉式桁架中的较长斜腹杆即为拉杆，较短的腹杆则主要是承载结构，经济效果非常高。此外钢桁架下弦处设置了拉索的形式，在结构中施以预应力能够实现中心下降平移，在受到外部载荷的影响之后上弦杆受拉，这就具备了较高的承载性能，即满足桁架受力体系，同时又满足矿井运煤工作的需要。

根据实际调查可以发现，H型钢是使用频率最高的一种结构形式，该结构形式的主要优势在于如下几点：

1)H型钢两个方向中的惯性矩是一致的，可以使得内部的结构体系更加的稳定，结构性能比较强。

2)H型钢弦杆与桥面在同一平面中，栈桥结构中的两侧钢桁架在空间位置上以及桥面水平横向中刚度比较强，可以全面的提升结构的抗震性能。

3)屋面横梁支撑点设置在弦杆的内部位置上，要确保施工的节点位置与设计方案的一致性，同时还应该保证栈桥空间计算的准确性[1]。H型钢栈桥钢桁架中的受压腹杆与上下弦节点处的连接是刚性的，各个连接位置具备较高的稳定性。在计算角钢桁架的时候，采用的方式主要是根据静定结构实施计算的，在计算环节，可以忽略节点刚性产生的次弯矩问题，同时，在计算时，还需要掌握大跨度钢桁架弦杆和腹杆截面刚度产生的偏差，如果存在的偏差较大，就会导致节点次弯矩方面的影响。不管是选择哪一种桁架形式都应该保证其满足如下的几个方面：

1)节间要保证为等距，节间数为偶数。如果无法满足该要求，就应该在中间位置上设置交叉腹杆。

2)其高度通常按照设定的要求，需要设置为1/8～1/10。但是，在设定高度的同时，还需要全面考虑到净空高度尺寸。

3)在设置桁架节间长度时，需要对楼板部分高度进行考虑，以保证它满足设计要求。

1.2 桁架支撑体系

桁架的上下弦支撑结构部分的主要作用就是能够承载水平载荷，同时将这些载荷传递到支座结构中，此时可以使得结构刚性的增加，还能够适当的改变平面计算长度。一般情况下，在支撑设置时，其位置都是在上下弦位置上设置，而针对组合楼板来说，由于该结构自身具备结构功能，可以不采用支撑方式；而针对预制楼板设置时，需要按照实际的情况做好纵向水平的支撑，同时，还需要对交叉腹杆进行设置，保证它和结构之间存在的角度达到40°～50°。

在桁架支撑体系构建的阶段中，在进行钢屋架计算时，需要对上弦杆尺寸进行掌握，同时对屋面板的尺寸进行控制，保障两者的数据一致，通常情况下，大跨度栈桥的支撑方式都是选择轻型封闭的形式进行的。在有檩结构组成中，钢桁架平面外上下弦尺寸通过在横向支撑点之间的距离计算确定的，保证檩条与水平结构部件的交叉位置连接牢固。栈桥横向宽度比较大的情况下，可以选择第二种形式来作为支撑结构的角度。

弦杆、横梁以及水平斜杆等部件所构成的结构体系中，横梁是非常关键的，其要达到刚性要求，见图2。水平支撑的交叉位置上可以对横梁要起到一定的支撑效果，横梁长度可以减半，这样就能可以弥补因为结构特点而造成的强度减弱的情况。比如，宽度尺寸为9 m的栈桥结构形式，并不存在侧向支撑的横梁结构，即使选择使用型号最大的型钢Ⅰ63c，其长系比λy=281.5>200，这就很难满足工程标准，在设计时，如采用横梁结构和支撑交叉连接，能够有效的提高其支撑强度[2]。

1.3 栈桥两端门架

栈桥两端门架是支撑水平桁架的基础内容，在实践过程中，能够将水平力直接传递到支座结构上，其可以达到横向结构的稳定性与刚性的要求。在设计方案确定中，应该确保梁柱连接位置实现刚性连接。

2 栈桥围护结构

一般情况下，栈桥围护结构设计的过程中，针对保温要求不高的位置，在设计时可以采用单层压型钢板进行设计，该结构能够将钢筋内部结构裸露在外界，由于受到环境因素的影响，在长期使用的过程中也会使得很多腐蚀性物质进入到该结构中，使用寿命会大大降低，一般其使用寿命都会在3年以下，同时，在受到腐蚀的影响下，其节点会产生锈蚀，严重的影响到焊接质量，久而久之就会出现开裂等问题。由于需要对栈桥内部进行多次的冲洗处理，此时应该对钢桁架结构进行必要的隔离与防护，这是经济性较好的设计方案。

对于环境温度比较低的地区中，在设计时需要考虑到保温问题，因此，在设计材料选择时，可以选择分离式保温复合型钢板，并且在设计过程中，可以将该材料设计到钢桁架的外侧位置，这主要是屋面位置比较高，不会产生积水现象，那么就不会给整体结构造成影响。

此时可以应用复合型钢板进行施工。在进行全面的调查中可以发现，在桁架顶部节点位置上以及屋面梁腐蚀的程度比较情况。当栈桥高度尺寸比较大的时候，因为侧向风压比较大，雨水也会给其他的结构部分造成一定的影响，屋面需要进行必要的排水，此时应该根据栈桥的宽度、高度以及该地区的全年降水量等参数来设计合理的排水沟结构。如果落水管下部在柱脚的位置上，在附近位置上应该设置预防冲刷积水的设施[3]。

3 栈桥桥面

3.1 栈桥桥面结构

一般情况下，栈桥桥面结构形式可以分成两种，分别为预制、现浇组合方式，这两种形式所具备的承重性是不同的，预制楼面在施工的过程中应该将楼板结构进行吊装施工，其施工比较方便快捷。在铺设施工过程中，现浇组合方式，主要采用型钢作为施工底模，然后按照整体工程的施工需要设置相应的支撑体系，这种形式可以降低材料的使用量，并且整体性比较强，施工比较方便快捷。

3.2 桥面伸缩缝

在处理桥面伸缩缝的过程中，必须要做好楼面结构伸缩缝和栈桥距离的控制，要保证两者间的距离相等，根据相关研究可知，导致桥面产生伸缩缝的原因有以下几点：

1)由于栈桥桥面厚度不大，并且混凝土在短期内就完成凝结，同时，浇筑工程已完毕，那么只能采用人工的方式进行施工，而人工施工采用的时间很长，那么混凝土浇筑跟不上节奏，这就导致混凝土出现裂缝，浇筑的过程中也不会受到外部环境的影响，凝结过程中其水分蒸发速度比较快，所以在施工完成后并不会出现裂缝的问题。

2)栈桥桥梁的设计载荷值为3 kN/m2～4 kN/m2，在设计中，栈桥皮带架支座的下部位置上还设置了次梁的形式，载荷可以不经过楼板就向下传递，楼板内部设置的纵向钢筋可以提升整体结构的承载性能。

3)栈桥结构纵向跨度尺寸比较大，所以竖性挠度也比较大，可以将其作为温度变形控制的主要结构形式，由于钢结构和桥面施工位置受到温度变化的影响，因此，当桥面受到约束时，就会导致伸缩缝问题出现。

4 结语

在输煤栈桥设计时想要提高设计水平，就需要从设计现状出发将影响输煤栈桥设计的问题找出，并且采取有效的措施进行处理。唯有如此，才能提高输煤栈桥设计水平，促进企业的发展。