輸煤棧橋鋼結構及鋼筋混凝土結構優缺點分析

邢英軍（神華（福州）羅源灣港電有限公司，福建福州350512）

輸煤棧橋鋼結構及鋼筋混凝土結構優缺點分析

邢英軍（神華（福州）羅源灣港電有限公司，福建福州350512）

港電公司電廠輸煤棧橋結構形式采用鋼桁架棧橋結構，現澆配筋輕型混凝土橋面＋壓型鋼板底模，壓型鋼板封閉。棧橋支柱為鋼筋混凝土框架結構，地面輸煤廊道均采用鋼筋混凝土結構。堆場、碼頭輸煤廊道采用現澆梁板式鋼筋混凝土框架結構。

輸煤棧橋；混凝土結構；優缺點分析

1 輸煤棧橋的結構

輸煤棧橋常用的結構形式有：磚混結構、鋼筋混凝土結構、鋼結構。

1.1 棧橋的組成

棧橋主要由跨間承重結構、支架及圍護組成。

（1）跨間承重結構類型：

跨間承重結構分為：鋼筋混凝土結構、鋼桁架結構、鋼管桁架結構、網架結構。

（2）支架結構類型：

支架結構形式分為：鋼筋混凝土結構（現澆結構、預制結構）、鋼結構、鋼管混凝土結構、砌體結構。

（3）封閉圍護結構類型：

封閉圍護結構分為：型鋼骨架抹鋼絲網水泥板、型鋼骨架外掛壓碎型鋼板。

1.2 棧橋分類

磚混結構輸煤棧橋、混凝土結構輸煤棧橋、鋼結構輸煤棧橋。

（1）混凝土結構輸煤棧橋分為：現澆鋼筋混凝土框架結構、預制鋼筋混凝土桁架結構。

（2）鋼結構輸煤棧橋分為：型鋼桁架結構、鋼管桁架結構、網架結構、機架與棧橋合一結構。

（3）磚混結構輸煤棧橋在大型火力發電廠幾乎很少應用，根據港電公司輸煤棧橋結構形式，現只對輸煤棧橋鋼結構及鋼筋混凝土結構兩種方案進行比選說明。

早期，我國中小型火力電廠，輸煤棧橋簡單，輸煤棧橋的高度和跨度較小，型式較為簡單，大部分采用鋼筋混凝土結構。

由于大容量機組不斷增多，輸煤系統的發展和工藝系統的改進，長跨度、高支架的輸煤棧橋以及結構復雜的轉運站不斷增加，因此，混凝土結構已不能完全相適應，各種新型結構形式的棧橋得到了廣泛的應用。通常，大型火電廠輸煤棧橋的土建投資高達億元，經過分析比較，棧橋結構形式對投資影響一般在15～30%左右。選擇適合本工程的輸煤棧橋結構形式具有重要的意義。

2 鋼筋混凝土棧橋結構優缺點

鋼筋混凝土框架棧橋：承重結構采用現澆鋼筋混凝土支架，鋼筋混凝土梁及板圍護采用現澆結構，采用空心磚砌體等其它輕型砌體的結構型式。主要適用于高度低、跨度小或敞開式皮帶的封閉式的棧橋，我國北方嚴寒地區的火電廠應用較多。

優點：棧橋成整體性，成本低于鋼結構，密封性好，有利于水沖洗和設備維護，保溫較好，比較適合北方寒冷的天氣。

缺點：棧橋高度大于20m時不便于支模板，常用跨度在9m左右，柱距比較近，棧橋下面空間利用性有限，養護期長。當采用底板保溫層內做的時侯，皮帶機支腿埋件必須穿過保溫及防水層，容易造成破壞，長期會漏水。

鋼筋混凝土桁架結構：是目前普遍使用的一種結構形式，多用于屋架、塔架，有時也用于棧橋和吊車梁，由于鋼筋混凝土桁架的拉桿在使用荷載下常出現裂縫，因而僅用于荷載較輕和跨度不大的桁架。由于鋼筋混凝土桁架自重大，施工不便，適用棧橋跨度小，靈活性差。火電廠目前應用比較少。

3 鋼結構棧橋的優缺點

鋼桁架輸煤棧橋的優點就是布置比較自由，單段可以采取較大的跨度，解決了輸煤棧橋支架數量多，布置密，影響廠區通道、建（構）筑物的問題，同時大跨度布置時支架數量很少，從外觀上顯得美觀、輕巧，與廠區整體更協調。

鋼桁架輸煤棧橋的構成：

3.1 型鋼桁架結構

是由弦桿及腹桿組成的空腹式鋼結構件，通常用作結構梁。根據桁架與柱子的特點可分為上承式及下承式這兩種形式：

（1）上承式輸煤廊道：支座位于下弦兩端的節點處，走道板采用鋼筋混凝土板橋面，封閉廊道常采用此種形式。

（2）下承式輸煤廊道：支座位于上弦兩端的節點處，走道板采用鋼格柵板橋面，露天式廊道常采用此種形式。

（3）型鋼桁架輸煤廊道的特點是：型鋼材料加工制作容易，自重輕，抗震性能好，布置比較自由，施工時間短，單段可取較大跨度。解決了輸煤廊道支架數量多，布置密，影響廠區通道、建（構）筑物的問題。同時長跨度布置時支架數量很少，從外觀上顯得美觀、輕巧，與廠區整體更協調，各種管線可以在桁架腹桿的內空中穿行，從而提高室內空間的利用率。懸掛荷載、管線及吊頂可以直接作用在桁架的下弦，節省了懸掛梁和吊頂龍骨等次構件。

（4）缺點：由于存在節點板，外觀不美觀，自重較大，受力點集中，一旦質量控制不嚴，容易發生質量事故。

型鋼桁架主要用于廊道面高或布置上需要設置成大跨度廊道的情況，尤其是地質條件較差，施工條件受限制時。

型鋼桁架廊道樓面板一般采用現澆鋼筋混凝土板或預制板。

為了充分體現輕巧美觀，廊道圍護一般多采用彩色壓型鋼板。

3.2 鋼管桁架結構

是鋼結構廊道中的一種特殊形式，采用鋼管空心球桁架代替傳統的型鋼桁架。其特點是設計、制作、安裝簡單、用鋼量省，同時在構造設計時避免了難于涮漆或積留灰塵的死角，便于維護。廊道桁架的墻身和屋面通常采用金屬夾心板圍護，荷載較小。

4 港電公司輸煤棧橋方案

4.1 結構選型

混凝土框排架方案：

如圖1為鋼筋混凝土結構。

圖1

混凝土廊道支柱伸至廊道斜屋面頂，廊道橋體為預制混凝土的梁板結構。此方案由于型鋼用量少，因此材料成本低，保溫防水易處理，且造價小。可降低控制廊道整體造價。不過橋體重量大，勢必帶來地震荷載巨大，可引起支柱底彎矩超載，且柱頂位移不好控制。

全鋼結構方案：廊道支柱及其橋體均采用鋼結構，整體重量輕，施工簡單，輕巧美觀。不過成本較高。

圖2 可門港＃5碼頭箱形全鋼結構棧橋

混凝土支柱-鋼桁架方案：下部支柱采用鋼筋混凝土結構，上部廊道橋體采用鋼桁架結構。此方案為上述兩方案的組合。

鑒于以上對三個方案的比較，認為混凝土支柱-鋼桁架方案具有一定的優勢：不會導致支柱截面巨大，也可以減少風荷載的作用。并且下部混凝土支柱的施工與上部鋼桁架制作可以同時進行，不會影響工期。與全鋼結構相比，具有一定的成本優勢。港電公司采用“混凝土支柱-鋼桁架”方案是合理的。

4.2 港電公司各部分結構形式

根據《火力發電廠土建結構技術規定》，桁架兩端應設門型剛架，港電公司具體做法如下：

運煤系統建（構）筑物棧橋、轉運站等基礎埋深-2.000～-3.000m，采用柱下鋼筋混凝土獨立或聯合基礎。鋼桁架通過其兩端鋼支柱固定于混凝土支架上，這種結構形式能增強鋼棧橋的整體穩定性，有效減小棧橋的柱頂位移。

對于廊道側墻維護結構，與桁架結構匹配的結構一般有以下兩種：

復合壓型鋼板保溫、隔熱、隔音，防火性能優良，強度、剛度、穩定性、抗沖擊性、抗震性優良，并具有良好的防腐性能、防水性能好。

單層壓型鋼板輕型、美觀，但保溫、隔熱、隔音、防水性能差，強度、剛度、抗沖擊性低于復合壓型板。

考慮到本工程地處福建地區，夏季溫度高，且基于防臺風的前提，本工程側墻維護采用復合壓型鋼板。

5 結束語

通過以上分析及經濟技術比較可知，鋼結構棧橋以其結構重量輕、外型美觀、抗震性能好、跨度大、整體性好，在我國大跨度輸煤棧橋中得到廣泛應用。鋼桁架輸煤棧橋以其施工周期短等優點逐漸成為現在輸煤棧橋首選的結構形式；鋼筋混凝土框架結構整體性好，成本較鋼結構低，防水密封性好，便于水沖洗和維護，適用于標高低、跨度小或皮帶不需封閉的全封閉棧橋。

因此羅源灣港電公司輸煤棧橋推薦采用鋼桁架棧橋結構，現澆配筋輕型混凝土橋面+壓型鋼板底模，壓型鋼板封閉，棧橋支柱為鋼筋混凝土框架結構；地面輸煤廊道均采用鋼筋混凝土結構。堆場、碼頭輸煤廊道采用現澆梁板式鋼筋混框架結構是技術先進、經濟合理的。

TU375

A

2095-2066（2016）05-0186-02

2016-1-20

邢英軍（1969-），男，助工，本科，主要從事輸煤系統（碎煤機、滾軸篩、入爐煤取樣、循環鏈碼及電子皮帶秤、斗輪堆取料機、皮帶機、輸煤系統土建樁基的各類項目等工作。