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输煤栈桥钢结构与钢筋混凝土结构优缺点分析

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【摘要】

港电公司电厂输煤栈桥结构形式采用钢桁架栈桥结构,现浇配筋轻型混凝土桥面+压型钢板底模,压型钢板封闭。栈桥支柱为钢筋混凝土框架结构,地面输煤廊道均采用钢筋混凝土结构。堆场、码头输煤廊道采用现浇梁板式钢筋混凝土框架结构。

【关键词】

输煤栈桥;混凝土结构;优缺点分析

1输煤栈桥的结构

输煤栈桥常用的结构形式有:砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构。

1.1栈桥的组成

栈桥主要由跨间承重结构、支架及围护组成。(1)跨间承重结构类型:跨间承重结构分为:钢筋混凝土结构、钢桁架结构、钢管桁架结构、网架结构。(2)支架结构类型:支架结构形式分为:钢筋混凝土结构(现浇结构、预制结构)、钢结构、钢管混凝土结构、砌体结构。(3)封闭围护结构类型:封闭围护结构分为:型钢骨架抹钢丝网水泥板、型钢骨架外挂压碎型钢板。

1.2栈桥分类

砖混结构输煤栈桥、混凝土结构输煤栈桥、钢结构输煤栈桥。(1)混凝土结构输煤栈桥分为:现浇钢筋混凝土框架结构、预制钢筋混凝土桁架结构。(2)钢结构输煤栈桥分为:型钢桁架结构、钢管桁架结构、网架结构、机架与栈桥合一结构。(3)砖混结构输煤栈桥在大型火力发电厂几乎很少应用,根据港电公司输煤栈桥结构形式,现只对输煤栈桥钢结构及钢筋混凝土结构两种方案进行比选说明。早期,我国中小型火力电厂,输煤栈桥简单,输煤栈桥的高度和跨度较小,型式较为简单,大部分采用钢筋混凝土结构。由于大容量机组不断增多,输煤系统的发展和工艺系统的改进,长跨度、高支架的输煤栈桥以及结构复杂的转运站不断增加,因此,混凝土结构已不能完全相适应,各种新型结构形式的栈桥得到了广泛的应用。通常,大型火电厂输煤栈桥的土建投资高达亿元,经过分析比较,栈桥结构形式对投资影响一般在15~30%左右。选择适合本工程的输煤栈桥结构形式具有重要的意义。

2钢筋混凝土栈桥结构优缺点

钢筋混凝土框架栈桥:承重结构采用现浇钢筋混凝土支架,钢筋混凝土梁及板围护采用现浇结构,采用空心砖砌体等其它轻型砌体的结构型式。主要适用于高度低、跨度小或敞开式皮带的封闭式的栈桥,我国北方严寒地区的火电厂应用较多。优点:栈桥成整体性,成本低于钢结构,密封性好,有利于水冲洗和设备维护,保温较好,比较适合北方寒冷的天气。缺点:栈桥高度大于20m时不便于支模板,常用跨度在9m左右,柱距比较近,栈桥下面空间利用性有限,养护期长。当采用底板保温层内做的时侯,皮带机支腿埋件必须穿过保温及防水层,容易造成破坏,长期会漏水。钢筋混凝土桁架结构:是目前普遍使用的一种结构形式,多用于屋架、塔架,有时也用于栈桥和吊车梁,由于钢筋混凝土桁架的拉杆在使用荷载下常出现裂缝,因而仅用于荷载较轻和跨度不大的桁架。由于钢筋混凝土桁架自重大,施工不便,适用栈桥跨度小,灵活性差。火电厂目前应用比较少。

3钢结构栈桥的优缺点

钢桁架输煤栈桥的优点就是布置比较自由,单段可以采取较大的跨度,解决了输煤栈桥支架数量多,布置密,影响厂区通道、建(构)筑物的问题,同时大跨度布置时支架数量很少,从外观上显得美观、轻巧,与厂区整体更协调。钢桁架输煤栈桥的构成:

3.1型钢桁架结构

是由弦杆及腹杆组成的空腹式钢结构件,通常用作结构梁。根据桁架与柱子的特点可分为上承式及下承式这两种形式:(1)上承式输煤廊道:支座位于下弦两端的节点处,走道板采用钢筋混凝土板桥面,封闭廊道常采用此种形式。(2)下承式输煤廊道:支座位于上弦两端的节点处,走道板采用钢格栅板桥面,露天式廊道常采用此种形式。(3)型钢桁架输煤廊道的特点是:型钢材料加工制作容易,自重轻,抗震性能好,布置比较自由,施工时间短,单段可取较大跨度。解决了输煤廊道支架数量多,布置密,影响厂区通道、建(构)筑物的问题。同时长跨度布置时支架数量很少,从外观上显得美观、轻巧,与厂区整体更协调,各种管线可以在桁架腹杆的内空中穿行,从而提高室内空间的利用率。悬挂荷载、管线及吊顶可以直接作用在桁架的下弦,节省了悬挂梁和吊顶龙骨等次构件。(4)缺点:由于存在节点板,外观不美观,自重较大,受力点集中,一旦质量控制不严,容易发生质量事故。型钢桁架主要用于廊道面高或布置上需要设置成大跨度廊道的情况,尤其是地质条件较差,施工条件受限制时。型钢桁架廊道楼面板一般采用现浇钢筋混凝土板或预制板。为了充分体现轻巧美观,廊道围护一般多采用彩色压型钢板。

3.2钢管桁架结构

是钢结构廊道中的一种特殊形式,采用钢管空心球桁架代替传统的型钢桁架。其特点是设计、制作、安装简单、用钢量省,同时在构造设计时避免了难于涮漆或积留灰尘的死角,便于维护。廊道桁架的墙身和屋面通常采用金属夹心板围护,荷载较小。

4港电公司输煤栈桥方案

4.1结构选型

混凝土框排架方案:如图1为钢筋混凝土结构。混凝土廊道支柱伸至廊道斜屋面顶,廊道桥体为预制混凝土的梁板结构。此方案由于型钢用量少,因此材料成本低,保温防水易处理,且造价小。可降低控制廊道整体造价。不过桥体重量大,势必带来地震荷载巨大,可引起支柱底弯矩超载,且柱顶位移不好控制。全钢结构方案:廊道支柱及其桥体均采用钢结构,整体重量轻,施工简单,轻巧美观。不过成本较高。混凝土支柱-钢桁架方案:下部支柱采用钢筋混凝土结构,上部廊道桥体采用钢桁架结构。此方案为上述两方案的组合。鉴于以上对三个方案的比较,认为混凝土支柱-钢桁架方案具有一定的优势:不会导致支柱截面巨大,也可以减少风荷载的作用。并且下部混凝土支柱的施工与上部钢桁架制作可以同时进行,不会影响工期。与全钢结构相比,具有一定的成本优势。港电公司采用“混凝土支柱-钢桁架”方案是合理的。

4.2港电公司各部分结构形式

根据《火力发电厂土建结构技术规定》,桁架两端应设门型刚架,港电公司具体做法如下:运煤系统建(构)筑物栈桥、转运站等基础埋深-2.000~-3.000m,采用柱下钢筋混凝土独立或联合基础。钢桁架通过其两端钢支柱固定于混凝土支架上,这种结构形式能增强钢栈桥的整体稳定性,有效减小栈桥的柱顶位移。对于廊道侧墙维护结构,与桁架结构匹配的结构一般有以下两种:复合压型钢板保温、隔热、隔音,防火性能优良,强度、刚度、稳定性、抗冲击性、抗震性优良,并具有良好的防腐性能、防水性能好。单层压型钢板轻型、美观,但保温、隔热、隔音、防水性能差,强度、刚度、抗冲击性低于复合压型板。考虑到本工程地处福建地区,夏季温度高,且基于防台风的前提,本工程侧墙维护采用复合压型钢板。

5结束语

通过以上分析及经济技术比较可知,钢结构栈桥以其结构重量轻、外型美观、抗震性能好、跨度大、整体性好,在我国大跨度输煤栈桥中得到广泛应用。钢桁架输煤栈桥以其施工周期短等优点逐渐成为现在输煤栈桥首选的结构形式;钢筋混凝土框架结构整体性好,成本较钢结构低,防水密封性好,便于水冲洗和维护,适用于标高低、跨度小或皮带不需封闭的全封闭栈桥。因此罗源湾港电公司输煤栈桥推荐采用钢桁架栈桥结构,现浇配筋轻型混凝土桥面+压型钢板底模,压型钢板封闭,栈桥支柱为钢筋混凝土框架结构;地面输煤廊道均采用钢筋混凝土结构。堆场、码头输煤廊道采用现浇梁板式钢筋混框架结构是技术先进、经济合理的。

作者:邢英军 单位:神华(福州)罗源湾港电有限公司

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