趙 俊 堂

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原　030001)

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談某輸煤棧橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

趙 俊 堂

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原030001)

介紹了某輸煤棧橋的基本設(shè)計參數(shù)，根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)程，探討了輸煤棧橋的結(jié)構(gòu)選型及布置要求，并進行了結(jié)構(gòu)受力分析，提出了輸煤棧橋結(jié)構(gòu)制作安裝方法。

輸煤棧橋，鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計，桁架

1　工程概況

本工程屬于山西晉煤集團某煤炭加工配送中心轉(zhuǎn)載點到裝車點輸煤棧橋。棧橋水平跨度35.35m，凈寬3.2m,凈高3.2m,傾角15.5°。主體采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土組合樓板，夾心彩板圍護。

2　基本設(shè)計參數(shù)

1)本工程已批準的初步設(shè)計及工藝，設(shè)備等有關(guān)專業(yè)提供的技術(shù)條件。2)本工程設(shè)計使用年限50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。3)抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本加速度為0.01g,設(shè)計地震分組為第二組。建筑場地類別為Ⅲ類。建筑抗震設(shè)防類別為丙類。4)設(shè)計基本風(fēng)壓值為0.45kN/m2，地面粗糙度為B類，基本雪壓0.30kN/m2。5)溫度變化±20 ℃。

3　結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和規(guī)程

GB50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；GB50009—2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版)；GB50583—2010選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；GB50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范；GB50016—2006建筑設(shè)計防火規(guī)范；GB50018—2002冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范；GB50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范；JGJ7—2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程；JG12—1999鋼網(wǎng)架檢驗及驗收標準；JG/T11—2009鋼網(wǎng)架焊接球節(jié)點。

4　結(jié)構(gòu)選型

輸煤棧橋是一種特殊的工業(yè)建筑，是煤炭儲運和加工廠房建筑物間的重要連接通道。按建筑材料分類有磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)棧橋。磚混結(jié)構(gòu)一般多見于地面的輸煤棧橋。以結(jié)構(gòu)簡單，施工簡便，造價低著稱。混凝土結(jié)構(gòu)主要適用于高度低，中等寬度的棧橋，整體性能好，造價成本優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)棧橋，后續(xù)維護成本低，單跨小于15m，養(yǎng)護時間長。鋼結(jié)構(gòu)棧橋結(jié)構(gòu)自重輕，整體性能好、施工周期短、施工過程污染少、抗震性能好等綜合優(yōu)勢，在大跨度輸煤棧橋中得到廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋主要有三種結(jié)構(gòu)形式：第一種是角鋼或者其他型鋼桁架結(jié)構(gòu)；第二種是空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；第三種是鋼管桁架結(jié)構(gòu)。

角鋼或者其他型鋼桁架結(jié)構(gòu)是最流行的結(jié)構(gòu)形式，主要采用角鋼，H型鋼，工字鋼組成桁架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形式最主要的特點是受力均勻，對加工技術(shù)要求不高。適合就地取材，現(xiàn)場加工。缺點是相對于其他鋼結(jié)構(gòu)形式用鋼量大，材料費用高。

空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最常用的結(jié)構(gòu)形式是鋼管球節(jié)點結(jié)構(gòu)，節(jié)點采用焊接球節(jié)點，是一種鉸接桿系。其受力合理、傳力明確、計算簡便、材料節(jié)省。缺點是對工人加工技術(shù)要求較高，焊接球需要車間加工。

鋼管桁架結(jié)構(gòu)采用相貫節(jié)點。相貫節(jié)點為主管直通，支管切割成相貫線。直接與直管焊接。這種形式節(jié)點承受能力不大，一般在內(nèi)力不大時采用。

本工程基于現(xiàn)場條件及甲方要求采用鋼管球節(jié)點結(jié)構(gòu)，節(jié)點采用焊接球節(jié)點。

5　結(jié)構(gòu)布置

輸煤棧橋平面呈細長形，立面上棧橋面傾斜。低端設(shè)不動鉸支座，承擔(dān)豎向荷載和縱向地震作用效應(yīng)。高端設(shè)滑動支座，承擔(dān)豎向荷載。棧橋一般跨度大于18m小于50m比較經(jīng)濟合理。桁架高度一般按跨度的1/8～1/10考慮，在確定高度時還應(yīng)與工藝凈高協(xié)調(diào)。桁架節(jié)間以斜腹桿40°～50°間較適宜，受力最合理。節(jié)間尺寸一般是2.5m～3.5m之間。節(jié)間劃分時節(jié)間數(shù)一般為偶數(shù)。當(dāng)節(jié)間不能等分時一般在端部進行調(diào)整。輸煤棧橋與相鄰建筑物間應(yīng)設(shè)抗震縫，其抗震縫的最小寬度按下列原則確定：當(dāng)鄰接處棧橋屋面高度不大于15m時可采用70mm;當(dāng)高度大于15m時，6°，7°，8°，9°相應(yīng)增加高度5m，4m，3m，2m，抗震縫最小寬度宜再加寬20mm。

依據(jù)以上布置原則本工程結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

棧橋水平長35.35m，斜長36.684m，傾角為15.5°。節(jié)間平均為3.05m，端部做局部調(diào)整,矢高3.2m。

6　結(jié)構(gòu)計算

6.1荷載標準值

1)屋面恒載。單品上弦節(jié)點荷載為5.1kN。2)樓面恒載。單品下弦節(jié)點荷載為21.5kN。3)屋面活載。單品上弦節(jié)點荷載為4.5kN。4)樓面活載。單品下弦節(jié)點荷載為15.0kN。

6.2結(jié)構(gòu)計算

本工程采用MST結(jié)構(gòu)計算軟件計算。桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力如圖2所示，-代表壓力，+代表拉力。

6.3桁架桿、球型號布置

根據(jù)結(jié)構(gòu)計算內(nèi)力結(jié)果選擇桁架的桿、球型號布置如圖3所示。

7　材料選用

1)桿件:管材選用無縫鋼管或高頻焊接鋼管,型鋼采用國標熱軋H型鋼，材質(zhì)為Q235B。材質(zhì)應(yīng)符合GB700—88普通碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件的規(guī)定，并保證強度、屈服點、延伸率、冷彎等指標要求。

2)焊條采用GB5117—85碳鋼焊條中的E43xx型。

3)焊接球:采用Q235B鋼制作的定型產(chǎn)品。材質(zhì)要求與1)相同。

4)其他部件：采用Q235B，材質(zhì)要求與1)相同。

8　制作與安裝

1)下料前要復(fù)核桿件尺寸包括支座高度尺寸及牛腿標高，確認無誤再下料。必要時應(yīng)要放大樣。

2)鋼管與空心球節(jié)點的連接焊縫為對接焊縫，應(yīng)嚴格按照網(wǎng)架設(shè)計與施工規(guī)程中的第4.3.5條規(guī)定進行制作，對接焊縫按二級質(zhì)量檢驗標準的要求檢驗。

3)圖中未注明的焊縫均為貼角焊縫，焊角尺寸取較薄焊件厚度的1.5倍(當(dāng)t<4mm時)或1.2倍(當(dāng)t>4mm時)，焊縫長度為滿焊。

4)鋼管應(yīng)采用機床下料，長度允許偏差為1mm。

5)桁架就位后，支座各點要自然受力，不得硬頂強拉。

6)焊縫應(yīng)嚴格按照網(wǎng)架設(shè)計施工規(guī)程第5.2.8條要求檢查。

7)桁架在制作時應(yīng)在跨度方向起拱h=l/400(l為跨度)。

8)球的焊接要求:球節(jié)點為熱壓制成的兩個半圓球焊接而成。要求其必須符合中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標準即JG/T11—2007鋼網(wǎng)架焊接球節(jié)點。

9)桿件端部和半球的邊沿均應(yīng)作焊接剖口，其剖口要求可參照現(xiàn)行《手工電弧焊接接頭的基本型式及尺寸》和《焊劑層下自動

焊與半自動焊接頭的基本成型和尺寸》的要求選用。

10)桿件與球焊接時，當(dāng)鋼管壁厚t>4mm時需加襯圈，并要求焊透焊滿，為保證焊接質(zhì)量應(yīng)根據(jù)焊縫及用材的不同厚度，選擇適當(dāng)?shù)暮笚l直徑和電流，焊縫應(yīng)有專職人員檢查，確定焊接質(zhì)量。并且不能有傷害母材的現(xiàn)象發(fā)生,焊工必須有合格證方可參加桁架的焊接工作。

11)零件間的連結(jié)均為焊接，焊縫高度為8mm，滿焊。

12)桿件的運輸堆放要注意，避免由于處置不善造成桿件初彎曲。

13)桁架拼裝時，必須設(shè)置可靠的臺座，保證桁架各節(jié)點坐標準確，防止支座發(fā)生不均勻沉降。拼裝時要選擇合理的焊接工藝，盡量減少焊接變形和焊接應(yīng)力。

14)吊裝前必須準確測定支座處標高，保證準確無誤后，再吊裝鋼桁架。

15)桁架在吊裝過程中，無論采取何種吊裝方法，必須注意吊裝狀態(tài)下桁架的幾何可變性，根據(jù)具體情況，將桁架臨時加固，以保證桁架平整，防止安裝應(yīng)力及桁架產(chǎn)生永久變形的現(xiàn)象出現(xiàn)。

16)桁架起吊就位后方可澆筑樓板及安裝墻板。

17)鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)嚴格除銹。除銹質(zhì)量等級要求達到GB8923—88中的Sa2級標準。除銹后刷環(huán)氧富鋅底漆一遍，環(huán)氧云鐵中間漆兩道，再刷B型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料厚1.8mm。面漆顏色由甲方定。鋼桁架應(yīng)每隔3年～5年維護一次。

9　其他

1)焊工應(yīng)有焊工等級證書方可上崗操作。

2)壓桿允許接管,每根桿件允許有一道接口，接口處要加襯圈，焊縫為對接焊縫，并保證桿件對接平直，接長桿件總數(shù)不應(yīng)超過桿件總數(shù)的10%,并不得集中布置，桿件的對接焊縫距節(jié)點或端頭的最短距離不得小于500mm,拉桿不允許接管。

3)安裝就位后，荷載全部加完后，應(yīng)分別測出鋼桁架的變形情況。

4)荷載均不能直接作用于桿件上，應(yīng)采取措施使之作用于節(jié)點上。

5)材料代換應(yīng)經(jīng)過設(shè)計人員認可。

10　結(jié)語

本文詳細介紹了輸煤棧橋結(jié)構(gòu)類型，著重闡述了鋼結(jié)構(gòu)棧橋的結(jié)構(gòu)選型，內(nèi)力分析，材料選用和加工事項，為設(shè)計人員對鋼結(jié)構(gòu)棧橋設(shè)計提供一個初步的了解和參考。文章有許多不足之處，請廣大讀者提出批評和指正。

[1]GB50583—2010，選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JGJ7—2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[4]GB50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[5]GB50018—2002，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].

Discussiononthestructuredesignonacoaltransportationtrestle

ZhaoJuntang

(Coal Industry Taiyuan Design & Research Institute, Taiyuan 030001, China)

Thispaperintroducedthebasicdesignparametersofacoaltransportationtrestle,accordingtothecorrelationstructuredesignspecification,discussedthestructuremodelingandlayoutrequirementsofcoaltransportationtrestle,andmadestructurestressanalysis,putforwardthefabricationandinstallationmethodofcoaltransportationtrestlestructure.

coaltransportationtrestle,steelstructure,structuredesign,truss

1009-6825(2016)23-0053-02

2016-06-08

趙俊堂(1977- ),男，助理工程師

TD529

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