輸煤棧橋鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)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(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)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(jié)構(gòu)形式采用鋼桁架棧橋結(jié)構(gòu)，現(xiàn)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(jié)構(gòu)，地面輸煤廊道均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。堆場、碼頭輸煤廊道采用現(xiàn)澆梁板式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

輸煤棧橋；混凝土結(jié)構(gòu)；優(yōu)缺點分析

1 輸煤棧橋的結(jié)構(gòu)

輸煤棧橋常用的結(jié)構(gòu)形式有：磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)。

1.1 棧橋的組成

棧橋主要由跨間承重結(jié)構(gòu)、支架及圍護組成。

（1）跨間承重結(jié)構(gòu)類型：

跨間承重結(jié)構(gòu)分為：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼桁架結(jié)構(gòu)、鋼管桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

（2）支架結(jié)構(gòu)類型：

支架結(jié)構(gòu)形式分為：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、預(yù)制結(jié)構(gòu)）、鋼結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)。

（3）封閉圍護結(jié)構(gòu)類型：

封閉圍護結(jié)構(gòu)分為：型鋼骨架抹鋼絲網(wǎng)水泥板、型鋼骨架外掛壓碎型鋼板。

1.2 棧橋分類

磚混結(jié)構(gòu)輸煤棧橋、混凝土結(jié)構(gòu)輸煤棧橋、鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋。

（1）混凝土結(jié)構(gòu)輸煤棧橋分為：現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、預(yù)制鋼筋混凝土桁架結(jié)構(gòu)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋分為：型鋼桁架結(jié)構(gòu)、鋼管桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、機架與棧橋合一結(jié)構(gòu)。

（3）磚混結(jié)構(gòu)輸煤棧橋在大型火力發(fā)電廠幾乎很少應(yīng)用，根據(jù)港電公司輸煤棧橋結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)只對輸煤棧橋鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種方案進(jìn)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(jié)構(gòu)。

由于大容量機組不斷增多，輸煤系統(tǒng)的發(fā)展和工藝系統(tǒng)的改進(jìn)，長跨度、高支架的輸煤棧橋以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)運站不斷增加，因此，混凝土結(jié)構(gòu)已不能完全相適應(yīng)，各種新型結(jié)構(gòu)形式的棧橋得到了廣泛的應(yīng)用。通常，大型火電廠輸煤棧橋的土建投資高達(dá)億元，經(jīng)過分析比較，棧橋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式具有重要的意義。

2 鋼筋混凝土棧橋結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點

鋼筋混凝土框架棧橋：承重結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支架，鋼筋混凝土梁及板圍護采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，采用空心磚砌體等其它輕型砌體的結(jié)構(gòu)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(yán)寒地區(qū)的火電廠應(yīng)用較多。

優(yōu)點：棧橋成整體性，成本低于鋼結(jié)構(gòu)，密封性好，有利于水沖洗和設(shè)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(yǎng)護期長。當(dāng)采用底板保溫層內(nèi)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(jié)構(gòu)：是目前普遍使用的一種結(jié)構(gòu)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(xiàn)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?；痣姀S目前應(yīng)用比較少。

3 鋼結(jié)構(gòu)棧橋的優(yōu)缺點

鋼桁架輸煤棧橋的優(yōu)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(shù)量多，布置密，影響廠區(qū)通道、建（構(gòu)）筑物的問題，同時大跨度布置時支架數(shù)量很少，從外觀上顯得美觀、輕巧，與廠區(qū)整體更協(xié)調(diào)。

鋼桁架輸煤棧橋的構(gòu)成：

3.1 型鋼桁架結(jié)構(gòu)

是由弦桿及腹桿組成的空腹式鋼結(jié)構(gòu)件，通常用作結(jié)構(gòu)梁。根據(jù)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(jié)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(jié)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(shù)量多，布置密，影響廠區(qū)通道、建（構(gòu)）筑物的問題。同時長跨度布置時支架數(shù)量很少，從外觀上顯得美觀、輕巧，與廠區(qū)整體更協(xié)調(diào)，各種管線可以在桁架腹桿的內(nèi)空中穿行，從而提高室內(nèi)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(jié)省了懸掛梁和吊頂龍骨等次構(gòu)件。

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

型鋼桁架主要用于廊道面高或布置上需要設(shè)置成大跨度廊道的情況，尤其是地質(zhì)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(xiàn)澆鋼筋混凝土板或預(yù)制板。

為了充分體現(xiàn)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(jié)構(gòu)

是鋼結(jié)構(gòu)廊道中的一種特殊形式，采用鋼管空心球桁架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的型鋼桁架。其特點是設(shè)計、制作、安裝簡單、用鋼量省，同時在構(gòu)造設(shè)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(jié)構(gòu)選型

混凝土框排架方案：

如圖1為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

圖1

混凝土廊道支柱伸至廊道斜屋面頂，廊道橋體為預(yù)制混凝土的梁板結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)方案：廊道支柱及其橋體均采用鋼結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)棧橋

混凝土支柱-鋼桁架方案：下部支柱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部廊道橋體采用鋼桁架結(jié)構(gòu)。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(rèn)為混凝土支柱-鋼桁架方案具有一定的優(yōu)勢：不會導(dǎo)致支柱截面巨大，也可以減少風(fēng)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(jìn)行，不會影響工期。與全鋼結(jié)構(gòu)相比，具有一定的成本優(yōu)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(jié)構(gòu)形式

根據(jù)《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)定》，桁架兩端應(yīng)設(shè)門型剛架，港電公司具體做法如下：

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

對于廊道側(cè)墻維護結(jié)構(gòu)，與桁架結(jié)構(gòu)匹配的結(jié)構(gòu)一般有以下兩種：

復(fù)合壓型鋼板保溫、隔熱、隔音，防火性能優(yōu)良，強度、剛度、穩(wěn)定性、抗沖擊性、抗震性優(yōu)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(fù)合壓型板。

考慮到本工程地處福建地區(qū)，夏季溫度高，且基于防臺風(fēng)的前提，本工程側(cè)墻維護采用復(fù)合壓型鋼板。

5 結(jié)束語

通過以上分析及經(jīng)濟技術(shù)比較可知，鋼結(jié)構(gòu)棧橋以其結(jié)構(gòu)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(yīng)用。鋼桁架輸煤棧橋以其施工周期短等優(yōu)點逐漸成為現(xiàn)在輸煤棧橋首選的結(jié)構(gòu)形式；鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)整體性好，成本較鋼結(jié)構(gòu)低，防水密封性好，便于水沖洗和維護，適用于標(biāo)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(jié)構(gòu)，現(xiàn)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(jié)構(gòu)；地面輸煤廊道均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。堆場、碼頭輸煤廊道采用現(xiàn)澆梁板式鋼筋混框架結(jié)構(gòu)是技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)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(tǒng)（碎煤機、滾軸篩、入爐煤取樣、循環(huán)鏈碼及電子皮帶秤、斗輪堆取料機、皮帶機、輸煤系統(tǒng)土建樁基的各類項目等工作。