电厂上大压小工程土建结构设计总结.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除江苏南通电厂上大压小工程设计总结(土建结构)一、概述江苏南通电厂上大压小工程建设规模为21000MW级超超临界燃煤机组。厂址位于江苏省南通市西郊天生港镇东侧长江边，东距市中心约10 km，南临长江天生港水道，其西约1.0km为天生港发电厂及天生港镇。电厂已有容量4350MW机组。本期新建工程场地位于二期工程场地东侧。我院土建设计范围为厂区内：输煤系统、化学水处理系统及辅助（附属）生产建（构）筑物的建筑、结构设计。二、结构设计方案简介1.地基处理型式简介本期工程厂区内上部填土层组成成份复杂，密实度不均、均匀性差，不能作为建筑物天然地基的持力层；2粉土层为中等偏高压缩性土层，经计算承载力及变形满足要求时，可作为一般建（构）筑物的天然地基持力层；1粉砂层为中等偏低压缩性土层，因埋深较大，一般只作为基础埋深较大的建（构）筑物的天然地基持力层。我院在设计过程中，充分考虑到老厂设施的复杂情况，遵循精细化设计的理念，根据工程地质条件和建构筑物的地基要求，分别采用了具有针对性的地基处理方案。根据场地内各土层的分布情况及工程性质，并结合电厂前期工程的经验，合理参考了电厂前期设计参数，避免了重复试桩。考虑到施工的可行性及避免影响邻近建筑物的正常使用，对于荷载要求稍低的C12栈桥、C13栈桥地下廊道部分、斗轮机基础侧挡墙、T12转运站、运煤配电间、除盐水箱等建（构）筑物，为避免影响邻近建筑物的正常使用，并考虑到施工的可行性，采用了600的水泥搅拌桩进行地基处理，以粉砂层作为桩端持力层，降低了施工难度，缩短了工期，同时也有效节约了地基处理费用及缩短了工期。对荷载相对较大的大跨度输煤栈桥、转运站、碎煤机室、干煤棚、斗轮机等基础等，我们在通过对地基处理方案的仔细进行计算比较后，按经济合理的原则，分别采用了400、和600两种直径的PHC管桩。在满足不同荷载要求的前提下，通过精细化设计实现了工程造价的优化。对于与老厂地下管线、和已有建筑物紧密相邻设施复杂，施工场地条件较差，与已有建筑物相邻的T13、T14转运站、C14栈桥等建筑物，则采用800的旋挖钻孔灌注桩，在解决新建转运站的地基处理的同时，通过采取合理的措施及施工方案也保证确保了没有影响老厂的正常运行。而在煤场堆煤区域，仅仅在场地中地基处理采用插设塑料排水板、。分级堆煤，。充分利用堆煤的自重逐步压实软弱土层，加快土层固结速度从而提高承载力的方案，满足场地堆煤荷载要求。我院在以上建筑物的地基方案的设计过程中，专业人员通过严谨细致的对比分析，借鉴电厂前期工程的经验，合理参考使用了前期的地基处理设计参数，为业主减少了重新试桩的工作，降低了工程造价，节约了施工时间。针对本工程地质条件、老厂设施复杂的情况，遵循精细化设计的理念，分别采用具有针对性的地基处理方案，在设计和施工过程中与电厂业主、监理、施工单位通力配合，顺利完成了各项地基处理任务。2.上部结构设计简介（1）碎煤机室：采用钢筋混凝土框架梁板结构，基础采用独立桩承台。碎煤机基础采用弹簧隔振基础，直接布置在框架大梁上，四周用变形缝与楼板隔开。（2）转运站：地上部分为现浇框架梁板结构，地下室或半地下室部分采用现浇钢筋混凝土箱形结构，基础采用钢筋混凝土独立或筏板基础。(3)地下廊道：采用现浇钢筋混凝土箱形结构。(4)输煤栈桥：跨度较小的地上栈桥采用现浇混凝土结构，大跨栈桥采用钢结构。钢结构栈桥桥面采用压型钢板底模的现浇钢筋混凝土桥面，屋面采用钢梁+复合压型钢板减轻自重，外侧采用彩钢板围护。考虑到现场施工安装、立面统一美观等因素，高位栈桥的支柱采用了H型钢格构柱。(5)斗轮机基础：斗轮机基础采用承台加连梁的形式，考虑到伸缩缝的要求，每个结构单元总长为20米左右。斗轮机基础两侧采用毛石砌筑的重力式挡煤墙。(6）化水处理室为现浇钢筋混凝土框架结构，屋面采用现浇钢筋混凝土板。化水室外除盐水箱等设备基础采用钢筋混凝土板式基础，排水池及工业废水处理池采用地下箱形结构。三、结构设计优化(一)1.钢栈桥的设计优化以往，火力发电厂输煤栈桥中通常采用分段式钢桁架（如图），这种结构型式由二榀单跨桁架组成，桁架两端设门形刚架，纵向一般采用砼支架柱作为支撑。分段式钢桁架栈桥端部采用支座搁置在相邻建（构）筑物（如主厂房、碎煤机室、转运站等）上，传递栈桥的垂直及水平荷载，设计时需要提供给相邻结构荷载、连接埋件及标高等资料，对相邻建筑的设计进度有一定程度的影响，同时，由于滑动支座的存在，使栈桥与相邻结构间的缝隙变大，给建筑节点处理带来一定的困难，且易引起渗漏。在本次工程的设计输煤系统中，钢栈桥采用连续钢桁架及端部悬挑结构形式。，与相邻建（构）筑物脱开，受力简洁，结构型式独立，栈桥和相邻转运站的结构体系也更加合理。连续钢桁架栈桥结构（如图）相当于连续梁，在一个温度区段内桁架不分段，纵向变位由柱间支撑来传递。借助于我院自主开发的“GJGBZ 钢结构布置软件”与StaadPro结构软件配合使用，使连续钢桁架栈桥的整体抗震计算更为精细。从分段桁架与连续桁架的计算可以看出，两者之间在受力上有较大的差别分段桁架的受力和变形相当于简支梁的受力和变形，上弦仅受压，下弦仅受拉，用钢量相对较大。连续桁架的受力和变形相当于连续梁的受力和变形。在受力上，连续桁架在中间支座处存在负弯矩，此处连续桁架的上弦杆承受拉力，而下弦杆承受压力，这一点与分段桁架有本质的区别。在变形上，分段桁架在跨中处竖向位移最大，正如简支梁的变形。连续桁架虽然最大竖向位移也位于跨中，但是由于中间支座的存在，连续桁架跨中的位移相对于分段桁架跨中位移大大减小，其变形与连续梁类似。连续钢桁架的型式可以加强结构的整体刚度，整体性好,减小竖向变形，更加充分发挥材料的力学性能，结构杆件受力更为合理，抗震性能更优越。同时，连续桁架充分利用了钢材的力学性能，选材更为经济，节省了用钢量，降低了减少工程投资。 连续钢桁架栈桥端部采用悬挑结构，与相邻建（构）筑物脱开，受力更简洁，结构受荷更合理。(二)2.T14转运站内煤斗的设计优化T14转运站内设有一中转钢煤斗，工艺布置要求设置上主厂房的两路确认一下进煤皮带能够同时运行和三条出煤皮带的设置。，T14转运站内煤斗下面需要三个出口，除两个出口的煤去主厂房外，还需一个出口的煤通往煤场，且通往煤场与主厂房三个出煤出口的大小不一，尺寸相差很大，煤斗储煤量为？吨（接近135煤机的主厂房煤斗）。钢煤斗平面尺寸约9米见方，总高度约15米。为了满足工艺专业的贮煤容积和落煤方向要求，同时还需避免堵煤现象发生充分利用转运站内空间有效降低转运站的高度这些要求，这就导致大大增加了这个特型煤斗结构的受力很复杂设计难度。为了满足工艺专业的贮煤容积和落煤方向要求，避免堵煤现象发生，同时还需充分利用转运站内空间，有效降低转运站的高度，本次对这一特种钢结构，专业室非常重视。设计前就召集设计骨干，研讨结构方案。在设计过程中，也是安排了最强的设计和校审人员精心设计，严格校审，确保了这一特型钢煤斗的设计质量。设计选用了矩形煤斗方案，煤斗的顶盖平面布置如图3：支撑式钢煤斗矩形上口尺寸为9.14m9.9m8.0m(高)，下部方锥斗高度为7m，锥斗出口3.16m3.16m两个，1.3m1.3m共一三个，整体平、立面图图4、图5： 在矩形上口与下部方锥斗交接面设置双向三角钢梁（锥斗的透视图详见图6）作为支撑点，支撑立柱布置在框架纵、横梁上，力争使传力途径明确，以利于建筑物抗震。这张图仅仅保留最左边一张即可矩形煤斗传力途径及构件受力特性如下：上部矩形竖壁钢板承受煤的侧向水平压力及煤重和煤斗自重产生的拉力，为拉弯构件。上部矩形横向加劲肋承受板传来的水平压力及与之垂直面传来的水平拉力，为拉弯构件，受弯部分为简支梁。立柱承受煤斗竖向荷载及横向加劲肋传来的水平荷载。按上下简支的偏心受压+受弯计算。锥斗部分的钢板及横向加劲肋受力同，为拉弯构件。计算时我们采用Midas/Gen及ANSYS有限元分析软件分别进行了整体空间计算，并对计算结果进行对比分析, 为设计和优化提供参考依据，保证了复杂结构设计的安全可靠。矩形煤斗应力云图如下：1.2恒+1.3活（储料荷载）作用下板Von mise应力云图。1.0恒+1.0活（储料荷载）作用下位移云图。1.2恒+1.3活（储料荷载）作用下梁最大角点应力云图。煤斗节点设计和计算具有同样的重要性，节点设计主要考虑如下几个方面：煤斗和框架及煤斗构件之间连接的实际情况和计算假定保持一致，这其中具有代表性的是立柱上端的连接，本工程是有顶盖的煤斗，立柱顶通过两个方向的主梁连接形成了一个整体结构，立柱顶水平力可通过顶盖梁进行部分抵消。确保煤斗的密闭性且不形成堆煤死角。三个出煤口的支撑梁采用十字形三角钢梁，钢梁顶部防积煤如图7所示：改为确保各构件之间不发生碰撞。煤斗的布置非常紧凑，虽然充分利用了空间，但也容易发生碰撞情况(相关位置详见图8)，我们采取三维软件进行碰撞检查、在局部使用变截面构件等措施，保证了煤斗在施工时未发生碰撞问题。(三)3.斗轮机基础设计优化斗轮机基础的优化：斗轮机基础由原设计的条形基础方案调整为承台加连梁的框架形式，减少了斗轮机基础的混凝土用量，施工方便。四、总结.设计：江苏南通电厂上大压小工程早在2009年年初就已经开始设计桩位图，进行柱基桩基施工，。后工程暂缓，11年底重新启动后，即进入紧张的抢赶状态，。由于部分设备尚未招标、设备资料尚未确定，给设计抢赶施工图带来不少困难。在这种情况下我们组织人员加班加点，通过和工艺专业的细致配合，采用先假定资料布置，后根据实际资料验算的特殊状态设计流程方法，依次进行各转运站主体结构的计算方案试算，、桩位图荷载导算、主框架图配筋计算和楼板次梁的最终核算。组织人员加班加点，和以往工程相比，相当于一册图纸重复了四次设计，大大增加了设计和虽然有大量的返工工作量，但仍还是为尽早出图赢得了宝贵的时间。2012年三、四季度是施工图设计的关键时期，通过设计人员的努力，最终不折不扣地实现了工程要求的目标，为工程按期完成建设作出了贡献。2.配合工程的建设过程往往也是设计、施工、监理等多方全力配合的过程。在施工过程中我院始终处处多从业主的角度考虑，急工程所急，及时、尽力和参建单位通力配合。为配合主厂房桩基的顺利施工，本工程的上主厂房栈桥在09年就已经根据工艺布置完成了桩位图，并且施工了桩基。但是后来确定的渣仓位置影响和了上主厂房栈桥支架柱的布置有了碰撞。为解决这一问题，我们调整了支架柱的位置，对上主厂房栈桥重新布置、计算，调整了支架柱的位置，妥善处理了相关问题。干煤棚的地基处理原定是均为PHC管桩。可是在施工过程中，由于场地内存在废弃取水涵道，出于施工条件的变化，部分干煤棚的地基处理型式先是调整为大开挖换填，后又改为复合地基。每次变更，我院专业设计人员都是积极配合，及时跟进调整干煤棚基础和斗轮机基础的结构设计，以免影响现场的施工进度。由于本工程是在老厂内，厂区内原有地下管线、基础、沟坑等情况复杂，且时常与竣工图不符，不少基坑开挖后