探析钢结构输煤栈桥设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 探析钢结构输煤栈桥设计 引言 中国论文网 /2/view-12908179.htm 2004 年以来，我们先后完成了 25MW，150MW，300MW 机组电厂输 煤栈桥设计，这些输煤栈桥大部分采用 钢结构的形式。钢结构具有材料强度高、 质量轻等特点，适用于大跨度结构;大量 的钢结构一般在专业化的金属结构厂做 成构件，在工地拼装，施工周期短;由于 以上两个特点，火电厂越来越多的栈桥 采用钢结构形式，本文就钢结构输煤栈 桥设计中遇到的一些问题进行了总结， 作为今后的工程设计参考。 1 结构布置 与大多数建筑物不同，输煤栈桥 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 平面形状呈细长条形，立面上栈桥面倾 斜。通常输煤栈桥在低侧设不动铰接支 座，承担竖向荷载及纵向地震作用效应， 在高侧设滑动支座，承担竖向荷载，保 证纵向变位，纵向地震作用效应全部由 低侧承担，各支柱承担竖向荷载(见图 1，图 2)。横向地震作用效应及风荷载 由各支柱及支座分别承担，也可在栈桥 中部设双柱支柱，支柱之间设支撑，作 为纵向抗震结构承担纵向地震作用效应; 当输煤栈桥比较长时，可将上述两种抗 震形式结合使用。 输煤栈桥与相邻建筑物之间应设 防震缝，防震缝宽度可参照 GB50011- 2001 建筑抗震设计规范及 DL5022-93 火力发电厂土建结构设计技术规定的有 关规定设置。一般的，当 7 度9 度时， 其宽度分别不宜小于 105mm，135mm，180mm，低侧可在栈 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 桥与相邻建筑之间设置支撑防撞，防震 缝宽度可适当减小。 在布置栈桥支柱时，宜尽量调整 支柱间距，使多榀桁架跨度相等，减少 桁架的规格，以方便金属结构厂加工制 作、减少设计工作量。 当输煤栈桥长度超过 120m 时， 应设伸缩缝。 2 支柱的计算分析 我院现有 PKPM 系列软件，根据 现有条件，在用 PKPM 系列的 STS 钢 结构 CAD 软件对输煤栈桥进行结构分 析计算时，由于栈桥面倾斜，上部结构 复杂，对支柱和上部桁架分别建模计算， 在进行支柱分析计算时我们在设计上进 行了简化，沿栈桥纵、横两个方向分别 建立平面杆系模型计算，纵向为两榀平 面杆系结构(包括支撑) ，横向为若干榀 框排架(带支撑) 结构。 2.1 纵向结构体系设计计算及构 造 纵向模型如图 3 所示，取输煤栈 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 桥单侧支柱及桁架建模，把桁架定义为 惯性矩很大的梁，即刚性梁，将输煤栈 桥桥面以上的恒载、活载的一半布置到 各刚性梁上，刚性梁之间及与支柱的节 点定义为铰接节点，各支柱上端铰接下 端与基础刚接，对于栈桥高侧滑动支座， 在计算程序中不能直接定义，可以简化 为一个支柱，支柱两端均定义为铰接， 支柱刚度无穷大，这样定义的摇摆柱可 以承担竖向荷载，但不能承担水平荷载， 其受力性能与滑动支座类似，满足模型 计算要求。 在选择支柱截面尺寸时，影响因 素包括:强度应力比、平面内稳定应力比、 长细比等，输煤栈桥支柱高度相对较高， 通常截面尺寸的确定由平面内稳定应力 比或长细比控制。 支柱平面内稳定性应满足 N/(A) f，其中，100 时，取 =100。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 腹板计算高度与其厚度之比应符 合: 其中， 为柱两方向长细比的较 大值，当 100 时，取 =100。 有抗震要求的输煤栈桥，支柱的 板件宽厚比还应符合 GB50011-2001 建 筑抗震设计规范表 8.3.2-1 的要求。如 果支柱的板件宽厚比不符合上述规范的 要求，可用加劲肋加强。 2.2 横向结构体系设计计算及构 造 输煤栈桥横向模型如图 4 所示， 取各榀支柱分别建模，将支柱上部输煤 栈桥桥面以上的恒载、活载按杠杆原理 分配到支柱上，将风荷载导算到支柱上， 在计算风荷载时，由于输煤栈桥结构形 式比较特殊，主要承受风荷载部位是栈 桥支柱顶部的箱体，即风荷载主要集中 作用于结构顶部，栈桥自重相对较轻， 栈桥高侧高度较高，因此对风荷载比较 敏感，基本风压应适当提高，同时应按 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 GB50009-2001 建筑结构荷载规范的规 定考虑风压脉动对结构发生顺风向风振 的影响，计算风振系数。 计算过程中，可通过调整横梁截 面尺寸及横梁间距控制支柱长细比，支 柱的柱间支撑通常采用中心支撑体系， 包括十字交叉支撑、单斜杆支撑、人字 形支撑和 K 形支撑等，宜采用十字交叉 支撑，也可采用人字形支撑或单斜杆支 撑，不宜采用 K 形支撑(见图 5)。同一 榀支柱之间自上而下宜选用一种支撑类 型，以使侧向刚度和内力分布不出现突 变。 在支柱平面内，支撑中心线与梁 柱中心线应位于一个平面上，支撑的轴 线应交汇于梁柱构件轴线的交点，在构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 造上确有困难时，偏离中心不应超过支 撑杆件的宽度，并应计入由此产生的附 加弯矩。支撑的斜杆倾角一般采用 3555。支撑的计算分析需注意平面 外长细比，防止超限，对于十字交叉支 撑，可按拉杆设计，容易满足长细比要 求，较经济。在多遇地震效应组合作用 下，支撑所承受的地震作用应乘以增大 系数，以避免在大震时出现过大的塑性 变形，十字交叉支撑和单斜杆支撑应乘 以 1.3，人字形支撑应乘以 1.5。支撑斜 杆宜采用双轴对称截面，对高度较低的 栈桥，可采用单轴对称截面(如双角钢 组成的 T 形截面) ，但应采取防止杆件 扭转屈曲的构造措施。 支柱柱脚通常采用外露式刚接柱 脚，有抗震要求的柱脚，柱脚与基础连 接的极限承载力应满足 Mu1.2MPa 的 要求，柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部 的水平反力，此水平反力由柱脚底板与 混凝土基础间的摩擦力承受，摩擦系数 可取 0.4，当水平反力较大，摩擦力承 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 受不了时应设置抗剪键承受。 近几年多个电厂的输煤栈桥采用 钢结构体系，几个电厂已投产运行，取 得了良好效果，在设计上我