全封闭煤场大跨度钢结构栈桥的优化设计简介

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1、全封闭煤场大跨度钢结构栈桥的优化设计简介摘要：胶带输送机钢结构栈桥以其口身重量轻、整体性能好、材料强度高、施工周期短等优点，在工业输送系统中得到了越来越广泛的应用。本文主耍结合实际项目中某电厂直径为120m、沿圆周均匀设置扶壁柱的钢筋混凝土圆形贮煤仓，对跨度为72m的超大跨进料钢栈桥设计进行了详细分析，从结构体系方案的改进、支座的合理设置以及材料选型等方面进行了设计优化，并且取得了较好的技术经济效果。关键词：贮煤仓；大跨度钢栈桥；连续桁架；优化设计引言近年来，在电力、钢铁、水泥等行业中，煤、铁精粉、矿石等原料的犬批量贮存正逐渐由人直径坏保封闭圆形贮料仓结构替代简单的露天堆放形式

2、，随着贮存量的需求不断提升，圆形贮料仓的直径也需要不断加大，从而导致了钢结构进料栈桥的跨度也越来越大，这对设计工作者来说是个必须要克服的难题。1工程简介燃煤电厂建设小，输送栈桥是主要的辅助生产构筑物Z—。某电厂工程小，除了圆形贮煤仓之外，在其周边还设有输煤转运站、输煤栈桥等重要建（构）筑物和循环水管等地下管线［1］。贮煤仓的设计堆贮能力201500m3,堆料高度为33.1m,钢筋混凝土圆形料仓直径为120m.挡墙高度为17m,料仓沿圆周均匀的设置扶壁柱。该贮煤仓胶带机进料栈桥总长约101m,其单跨最大达到72m。该输煤栈桥作为煤料的唯一通道，其重要性是不言而喻的。工程情况如图1

3、所示。2进仓钢栈桥的结构形式和设计优化所采取的具体措施钢结构栈桥常规设计屮，往往存在栈桥体系不十分合理、结构形式粗笨、计算采用平面桁架计算以及用钢量较高等问题，这种情况下栈桥的整体受力不明确，同时整体美观性也受到一定影响［2］。在木工程屮我们针对性地对设计方案做了如下优化处理：2」计算模型的定型和优化传统的钢结构栈桥计算一-般采用PKPM屮的STS等进行平面桁架计算，所有的荷载均简化到平面桁架节点上，计算时假定全部构件为轴心受力构件，并且不考虑结构次弯矩对整体结构的影响，因此计算模型存在一定的缺陷［3］。木工程计算模型采用空间三维整体建模，忽略各节点处的转角约束，将栈桥自重和外

4、部荷载转化为节点荷载添加在栈桥沿线；由于该栈桥跨度较大，为了保证其各个方向的稳定性，在桁架的上平面和下平面均设置了连接横梁及水平支撑，连接横梁同时作为承担附属结构的主构件。本工程屮钢栈桥距地而较高，考虑到减少风荷载和地震荷载对栈桥本身的不利影响，设计中在钢栈桥的横向断面适当高度处设置了横向立面支撑体系，大大加强了栈桥的整体抗侧稳定性，详见图2。图2钢栈桥横向布置图2.2钢栈桥所要考虑的荷载类型任何建构筑物都必须保证在其结构的正常使用周期内，具有足够的承载能力。作为结构计算的基本信息，在该栈桥计算参数的输入中考虑了以下儿种荷载类型「恒荷载12RN/支点（计算软件自动考虑栈桥木身的

5、自重，放大系数取1.2）；栈桥顶面活荷载0.5kN/m2；栈桥楼面工艺活荷载4kN/m2（竖向荷载中对栈桥影响最大的）;风荷载基本风压值0.45kN/m2；屈于B类地区；基本雪压值0.4kN/m厶地震荷载按照7度设防，II类场地土，采用振型反应谱法；荷载组合采用自动组合。2.3钢栈桥的空间布置进料胶带机结构主要包含桁架、支柱以及附属结构等。在仓外设置一个固定支柱用以承担桁架的竖向力和水平方向的力。钢栈桥与仓内屮心立柱顶和仓外转运站相搭接，并且搭接处采用滑动支座以减少栈桥对中心立柱和转运站的不利水平作用力。由于栈桥离地面很高且栈桥迎风面很大，因此栈桥所受风荷载很大，这样导致了固定

6、支架产生巨大的上拔力，对基础彩响比较大。为此，在设计屮将固定支柱横向柱脚间距做了适当扩大，从而有效降低了基础的上拔力，较好解决了基础因为受力较大而难于设计的问题。由于在栈桥内部要进行胶带机的零部件检修和维护等工作，必须耍留出足够的人员通行和设备施工空间，不便于设置横向大角度交叉撑，因此，我们考虑在毎组竖腹杆之间一定的高度处设置了由小型钢组成的横向钢片，这些横向钢片提高了整个栈桥的横向抗侧刚度，有效减小了栈桥的横向位移。栈桥整体采用平行弦式结构，纵向弦杆采用H型钢，端部框架也采用H型钢，水平支撑采用方钢管，栈桥两侧而斜腹杆采用方钢管、对称布置，钢支柱及柱间支撑采用焊接圆管。2.4

7、设计过程中所采用的各种优化措施2.4.1连续桁架的优势和选用国内多数的钢栈桥设计都是简化为平面结构计算，这种设计方法忽略了次弯矩的存在，未能使每个组成构件充分发挥其本身的材料特性，故与实际存在一定的偏茅。该项目采用了连续桁架形式，栈桥弦杆和腹杆杆件内力比着简支桁架普遍能小20%〜30%,一直接反映在构件上就是截而冇所减小。这表明，连续桁架能够使得桁架内力在主弦杆和腹杆间进行重分配，改善了受力形式，每个构件均能协同工作，节省了用钢量，节省了项口成木。2.4.2钢桁架的桁高选取国内常见的栈桥高跨