洗煤廠鋼結構棧橋加固改造

王茹敏

（山西潞安工程有限公司 山西長治 046000）

1 改造的必要性

該建筑建于2004年，受環境特別是清洗用水的腐蝕影響，另因底板封閉，建成以后多次除銹防腐未處理到位，桁架下部主體受力構件（空心球及鋼管）存在防腐現象，銹蝕等級目測預估為D級（需建設方委托有資質的部門進行檢測并鑒定。

目前使用過程中底部彩鋼有局部脫落現象，存在安全隱患。

根據實地勘察，本建筑物主要存在的問題如下：

（1）棧橋走道板以下部位構件防火涂料及防銹漆全部脫落，構件存在嚴重腐蝕。尚未發現斷裂構件。

（2）棧橋走道板以上部位構件防火涂料大部分脫落，防銹漆外露，構件均出現輕微銹蝕情況。

（3）底板下節點空心球存在嚴重銹蝕，壁厚有減薄現象。

根據工程實際情況，初步分析認為該棧橋整體性良好，徹底除銹防腐后可以繼續使用。但存在以后正常使用過程中再次腐蝕隱患，由于維檢中不可避免清水沖洗，宜將棧橋底板的鋼制構件使用混凝土包裹減少構件的腐蝕。考慮到原有鋼制構件受力性能降低及底板荷載增加，宜對桁架進行除銹并局部進行加固，前提是不影響皮帶的正常運轉。

2 方案論述及比較

方案一、原有構件除銹防腐后提高桁架的整體剛度或者構件強度，主要途徑為增大構件截面法及粘鋼粘布法：

（1）粘鋼或貼碳纖維布：這兩種方案對結構本身損傷比較小，而且這幾年國內發展得比較快，應用也逐漸增多，但在鋼結構建筑物加固應用相對不多，特別是在正常使用情況下的使用壽命仍然存在問題。而且粘鋼或碳纖維的施工難度比較大，必須要將原結構表面進行處理、磨平、光滑后才能粘貼。結構承受動力荷載或高溫時可能產生脫膠。

（2）外包型鋼或鋼板：具體做法為將原桿件外包薄壁鋼板并使用結構膠粘牢或將鋼管外粘型鋼使截面由鋼管變為方管。從理論上講，這種方法安全可靠，但操作性差且費用昂貴。

方案二、改變原桁架傳力途徑，桁架計算高度由2.8m變為4.0m：

2.1 計算模型

（1）在原桁架下再連接一個小型桁架。此法存在的問題是增加了原結構自重，增大了原混凝土柱、牛腿荷載。經模型比較分析，底部框柱增加豎向荷載約10T，剪力及彎矩變化不大，因原柱腿或牛腿側支座高度有限，施工時要利用原有框架柱固定新的螺栓球節點，保險起見，應對原有框架柱頂部進行加固處理。同時在使用過程中觀測基礎沉降及柱頂情況。

（2）具體做法按圖所示，在原棧橋下弦處偏移1.2m做新增桁架下弦（局部施工存在困難，可適當加高新增桁架高度）。新增桁架腹桿與原連接空心球節點焊接連接，同時在新增桁架上布置水平支撐，布置同原有桁架水平支撐布置，所有桿件均采用無縫鋼管或焊接鋼管。

2.2 方案分析

方案一不改變原計算模型，適當增加或加固原有構件，理論上適合本工程，但存在操作性差，費用高昂等問題，不建議采用。

方案二存在以下特點：

（1）除支座構件其他桿件間連接方式均為鉸接，這種計算模型安全儲備度高。

（2）增加了小桁架后，改變了原桁架的受力傳遞方式，釋放了原下弦構件的應力并將其部分轉至新增桁架，該種方法在皮帶廊運行的情況下操作安全可靠。

（3）原桁架腹桿腐蝕程度較低，增加荷載后可以滿足規范和設計要求。

方案二位推選方案，在不影響洗煤廠運轉的情況下可以施工同時滿足現行規范的設計要求。

修復、加固內容：

（1）所有棧橋空心球及桿件均應徹底除銹防腐，在制作或修復前鋼材表面應進行除銹處理，除銹質量等級要求達到（GB8923-2011）中的Sa2-1/2級標準，具體除銹方式根據現場情況確定，不建議采用手工除銹方式。鋼材經除銹處理后立即噴涂保養底漆，然后再涂兩道環氧富鋅底漆，制作完成后，再涂兩道醇酸磁漆，棧橋所有構件涂刷防火涂料，防火等級為二級。

（2）桁架兩側腹桿、豎向拉桿與下弦連接節點300mm以內存在嚴重腐蝕，應進行壁厚檢測，對于壁厚小于3mm的應更換，規格同原有構件，其他管件應進行包裹式加固，采用大于原設計規格鋼管進行包裹焊接，包裹焊接長度不小于400mm，在替換過程中應采取可靠的支撐體系。

（3）在原桁架下增設鋼管桁架，并根據要求局部做加固處理。所有新增桁架下弦均為焊接鋼管，節點球為300×12mm空心球。焊縫高度取焊接部位構件較小壁厚+1mm。新增管件應進行除銹防腐，做法同原有構件的除銹防腐做法。

（4）在原棧橋利用原花紋鋼板并澆筑60mm厚混凝土，要求混凝土強度等級C25（抗滲P6），鋼筋HRB400級，混凝土板頂保護層厚度不小于25mm，配筋雙向圓鋼8@150，因皮帶廊坡道為25°，不利于混凝土的澆筑，在施工過程中應利用角鋼50×5mm作為側向支撐，水平間距不宜大于700mm。角鋼應于側面型鋼或底部鋼板焊牢，焊縫高度不小于5mm，混凝土底板兩端應設80×300（h）擋水臺。

（5）在混凝土表面適當位置安裝鋼制臺階，采用5mm厚花紋鋼板，臺階尺寸見下，寬度同原尺寸。臺階兩端采用通長L50×5角鋼焊接連接，焊縫高度不小于5mm。角鋼與預埋件焊接固定。

（6）更換在修復過程中損壞的或已經喪失維護功能的夾芯彩鋼板，新的材料應滿足國家及地區防火要求，建議采用夾芯玻璃絲棉彩板。

（7）框架柱頂層牛腿節點范圍應采用碳纖維布纏繞加固，寬200mm，凈距100mm，碳纖維布規格為Ⅰ型300g。

（8）原桁架下弦節點球與現有腹桿連接時應考慮原牛腿支座處底板的位置影響，不得私自切割原有底板。