火電廠鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋設(shè)計要點(diǎn)

武海杰 陳 麗

(邯鄲華北冶建工程設(shè)計有限公司，河北邯鄲 056002)

0 引言

在火力發(fā)電廠中，輸煤棧橋是最常見的輔助生產(chǎn)構(gòu)筑物，其結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的，也有鋼筋混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)的，但現(xiàn)在最常見的還是鋼桁架輸煤棧橋。鋼桁架輸煤棧橋以其跨度大、自重輕、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為現(xiàn)在輸煤棧橋首選的結(jié)構(gòu)形式。

輸煤系統(tǒng)平面布置區(qū)間大，豎向布置空間高。往往整個輸煤系統(tǒng)長達(dá)幾百米，單段棧橋長度常常也有一百多米，豎向布置從地下5 m～6 m至地面以上30多米，這就要求我們在工作中全面考慮，合理設(shè)計，使輸煤棧橋滿足平面、空間布置合理，結(jié)構(gòu)安全、可靠、適用的要求。

1 整體布置及桁架選型

1.1 平面布置

輸煤系統(tǒng)平面布置區(qū)間大，往往整個輸煤系統(tǒng)長達(dá)幾百米，單段棧橋長度常常也有一百多米。鋼桁架輸煤棧橋的優(yōu)點(diǎn)就是布置比較自由，單段可以采取較大的跨度，解決了輸煤棧橋支架數(shù)量多，布置密，影響廠區(qū)通道、建(構(gòu))筑物的問題，同時大跨度布置時支架數(shù)量很少，從外觀上顯得美觀、輕巧，與廠區(qū)整體更協(xié)調(diào)。

1.2 桁架選型

鋼桁架輸煤棧橋的桁架形式樣式有多種，但最常用的有兩種，一種是上撐式的，支座位于下弦兩端的節(jié)點(diǎn)處，走道板采用鋼筋混凝土板橋面，封閉式棧橋常常采用此種形式;一種是下?lián)问降模ё挥谏舷覂啥说墓?jié)點(diǎn)處，走道板采用鋼格柵板橋面，露天式棧橋常采用此種形式。

2 桁架桿件布置

1)對于上撐式鋼桁架，為保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，DL 5022-1993火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定應(yīng)在兩端設(shè)門形剛架，在桁架的上弦和下弦處，宜設(shè)置通長的桁架間縱向水平交叉支撐。門型鋼架及支撐的設(shè)置，使棧橋兩側(cè)的兩榀單獨(dú)的桁架形成剛性整體，結(jié)構(gòu)合理可靠。而下?lián)问戒撹旒艿闹ё挥谏舷覂啥斯?jié)點(diǎn)處，由于其自重對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有利，故規(guī)范規(guī)定在桁架之間，沿全長設(shè)置上弦縱向水平支撐，同時設(shè)置橫向垂直支撐即可。

2)鋼桁架的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以取得比較大的跨度，跨度L一般為15 m～36 m。高度一般取(1/8～1/10)L，跨度大時取小值，跨度小時取大值，并同時滿足工藝要求。

3)桁架的腹桿一般采用人字式，其傾角宜為35°～55°，鋼桁架的上下弦桿及腹桿一般采用角鋼組合截面或槽鋼組合截面，也有上、下弦桿采用寬翼緣H型鋼的。兩榀桁架間的水平支撐一般采用角鋼或組合角鋼截面的剪刀撐。輸煤棧橋往往設(shè)置皮帶拉緊裝置，在棧橋的底板上開有皮帶通過的洞口，桁架間的水平支撐在布置時應(yīng)特別注意下弦處的水平支撐與此洞口的配合問題，避免出現(xiàn)下弦水平支撐影響洞口的情況，這種情況在現(xiàn)場中經(jīng)常遇到。

3 棧橋支架選型

鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋一般由幾段鋼桁架和混凝土支架組成，混凝土支架柱底固接于基礎(chǔ)上，支架柱頂端與鋼桁架鉸接，這在支架高度不是很高時普遍采用，但是當(dāng)輸煤棧橋支架高度很高時就不太適用。

由于棧橋的鋼桁架一般跨度都較大，在棧橋柱之間設(shè)沿棧橋方向的柱間支撐不現(xiàn)實，這樣棧橋沿縱向所受的風(fēng)荷載、水平地震作用等水平荷載作用需由支架柱承擔(dān)，使得棧橋支架柱底所受彎矩很大，支架柱斷面所需高度急劇增加，造成支架柱的受力方式非常不合理。同時，柱結(jié)構(gòu)自重大大增加，造成柱下基礎(chǔ)底面應(yīng)力很大，天然地基往往需要進(jìn)行處理。遇到這種情況時，可將棧橋支架改為鋼結(jié)構(gòu)，并將支架上下端均按鉸接進(jìn)行設(shè)計，在幾段桁架的最底端設(shè)成剛度很大的剛性支座(剪力墻或塊石基礎(chǔ))，這就解決了棧橋縱向水平力對支架底端的控制影響，改善了支架柱的受力方式，大大減小了支架柱的斷面，既美觀又節(jié)省支架柱的材料用量。

4 構(gòu)造措施

4.1 建筑方面

1)封閉式輸煤棧橋受力構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)有自重輕、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是它對火災(zāi)比較敏感，耐高溫能力差，一旦遇到火災(zāi)，會在短時間內(nèi)失去強(qiáng)度從而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的破壞，危害很大。因此輸煤棧橋內(nèi)部的外露鋼構(gòu)件應(yīng)采用可靠的防火措施，其耐火時限不應(yīng)小于1 h。

2)封閉式輸煤棧橋常常采用混凝土走道板，經(jīng)常需要沖洗，沖洗水會銹蝕鋼桁架腹桿等結(jié)構(gòu)受力桿件，因此混凝土走道板宜在兩邊沿棧橋縱向通長設(shè)置擋水沿，擋水沿高度不宜小于100 mm。

3)當(dāng)輸煤棧橋位于寒冷或嚴(yán)寒地區(qū)時，棧橋的屋面板、兩側(cè)面墻板須采用符合防火要求的復(fù)合壓型鋼板，同時，棧橋的走道板也要采取保溫措施，以防止形成“熱橋”。走道板的保溫常常采用在混凝土走道板上抹剛性保溫層，其上再做面層的方法。

4)當(dāng)輸煤棧橋采用下?lián)问借旒艹ㄩ_布置時，由于整個棧橋露天，不需要考慮保溫等情況，所以棧橋的走道板宜采用質(zhì)量輕、施工方便的鋼格柵板橋面，既不積灰，也不存在排水問題。

5)封閉式鋼桁架輸煤棧橋，其兩側(cè)的壓型鋼板墻面上經(jīng)常設(shè)置通長的塑鋼或鋁合金窗，設(shè)計時應(yīng)注意不要將窗設(shè)計成通長固定窗，宜每間距3 m對稱設(shè)置一對推拉式的活動窗扇，這點(diǎn)往往被忽略。

4.2 結(jié)構(gòu)方面

1)鋼桁架跨度大于24 m，考慮到大跨度桁架的豎向的變形問題，當(dāng)下弦無曲折時，宜對桁架下弦起拱，起拱高度一般取V=500/L。

2)輸煤棧橋的上端支撐于主廠房或破碎篩分間框架梁柱的上端時，為解決輸煤棧橋縱向的溫度變形等問題，宜將該處支座設(shè)計成滾動或鉸接支座，同時應(yīng)保證該處支座在橫向固定。

3)當(dāng)輸煤棧橋采用連續(xù)多跨鋼桁架時，在第一跨鋼桁架底端與地面支座連接處，地面支座宜設(shè)置成剪力墻或塊石基礎(chǔ)等大剛度的支座形式，以分擔(dān)棧橋縱向傳遞的水平力。

5 結(jié)語

通過以上分析可知，輸煤棧橋采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，只要在桁架選型、桿件布置及構(gòu)造措施上設(shè)計得當(dāng)，不但可以解決輸煤棧橋支架影響廠區(qū)通道、建(構(gòu))筑物的問題，使輸煤棧橋外觀上顯得美觀、輕巧，還可以使結(jié)構(gòu)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用。

［1］DL 5022-1993，火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定［S］.

［2］DL 5000-2000，火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］鄭栓強(qiáng)，李東建.火電廠輸煤棧橋設(shè)計方案優(yōu)化［J］.電力建設(shè)，2003(11):6-7.

［4］鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編輯委員會.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊(上冊)［M］.第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.