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公路造價師技術交流:鋼管桁架輸煤棧橋設計

2020.03.14

發布者:網上發布

  引言
  輸煤皮帶棧橋是煤礦地面建筑和電廠建筑的重要組成部分。
  20 世紀70 年代以前,大跨度的棧橋多采用角鋼或其它型鋼桁架,由于普通型鋼截面是單軸對稱,因此,計算時需要人工干預、復核桿件平面外強度和穩定;另外,型鋼桁架節點的設計也較為繁瑣,出于方便設計和施工等原因,設計時,通常弦桿不是按照桿件實際內力設計,而往往在同一運輸單元內采用相同的截面,這樣也造成了較大的浪費。20 世紀70 年代末開始,我院在全國特大型煤礦的棧橋設計中,逐步采用鋼管空心球桁架代替傳統的型鋼桁架,由于其設計、制作、安裝簡單,用鋼量省,同時在構造設計時,也避免了難于刷漆或積留灰塵的死角,便于維護,逐步在全國煤炭系統中得以推廣。
  1 、鋼管桁架棧橋結構的組成與布置
  煤炭系統的棧橋,跨度大都在30m~60m 之間,當跨度較大時,也可在跨中加設支承柱,作成連續桁架。皮帶輸送機通常布置在桁架下弦平面上,這樣棧橋結構體系實際上是一個由受力桁架和上、下弦風撐桁架組成的空間桁架體系,由于在空間桁架內部要通過皮帶輸送機和檢修人員,不能設置交叉支撐,這個空間桁架體系是可變的。為避免上、下弦風撐桁架在風載作用下產生錯動,應在棧橋桁架的端部及支座位置設置封閉剛架。
  棧橋桁架的墻身和屋面通常采用金屬夾芯板圍護,荷載較小,棧橋的主要荷載混凝土樓板、煤及皮帶機等都集中在桁架下弦,因此承重桁架的布置通常為平面桁架,這樣可使大部分桁架腹桿處于受拉狀態。桁架的高度可取桁架跨度的1/12~1/8 并應滿足工藝檢修要求,網格寬度通常取為2.0 m~3.0 m ,桁架網格寬度應與桁架高度協調,盡量使斜腹桿與上下弦的夾角在30°~60°之間。
  為簡化計算,上、下弦風撐桁架的分格應與承重桁架相同,這樣可保證承重桁架上、下弦桿在平面內外的計算長度一致。
  2、 鋼管桁架棧橋結構的構件設計
  由于鋼管桁架棧橋結構在計算時,不是按照空間體系整體計算,而是簡化為一系列的平面桁架,因此,在進行構件設計時,應特別注意在各個計算簡圖交界處構件的設計。下面分別討論鋼管桁架棧橋結構各部分構件的設計。
  2.1 承重桁架構件設計
  承重桁架構件一般選用高頻焊接鋼管或無縫鋼管,由于承重桁架和平面外風撐桁架的分格相同,可以認為其平面內外的計算長度相同,其計算長度可參照網架規程中采用焊接空心球節點桿件的規定,取0. 9L桁架的腹桿,除端部和有支點處兼封閉剛架構件的直腹桿外,可直接采用承重桁架的計算內力設計。桁架上、下弦桿設計時應特別注意,其設計內力除考慮承重桁架的計算結果外,還應疊加上、下弦風撐桁架在水平風載作用下所產生的最不利內力。
  2.2 風撐桁架構件設計風撐桁架的上、下弦桿與承重桁架相同。
  其交叉腹桿可直接采用風撐桁架的計算結果,并按受拉桿件設計;豎直腹桿,除端部和有支點處兼封閉剛架構件的直腹桿外,其軸力可采用風撐桁架的計算結果,并應考慮直接承受樓屋面均布荷載產生的彎矩和剪力,按壓彎構件計算,風撐桁架的直腹桿可采用工字鋼或大直徑鋼管,以利構件抗彎。
  2.3 封閉剛架構件設計
  封閉剛架的構件可直接采用框架計算內力,按壓彎構件設計。其橫梁可采用工字鋼或大直徑鋼管,桁架范圍內的鋼柱可采用大直徑鋼管。以上構件的平面外計算長度均可取構件的幾何長度。下部支承柱的柱腳在平面內外均應作成固接,平面外計算長度與棧橋桁架對柱的約束程度有關。一般為防止棧橋桁架沿桁架長向伸縮時,給支承柱帶來附加彎矩,可將棧橋桁架的支座設置成可沿桁架長向自由滑動的支座。這時,桁架對下部支承柱的平面外幾乎不起約束作用,支承柱的平面外計算長度可按懸臂柱考慮,取為2. 0L.棧橋懸挑端部的封閉剛架,不作為受力剛架計算,但為了維護結構整體的幾何不變,也應有足夠的強度和剛度,可參照支座處封閉剛架設計。
  2.4 棧橋結構節點設計
  鋼管棧橋桁架節點可參照網架規程中的節點,由于棧橋桁架上的荷載很大,桿型也不全為鋼管,為方便施工,一般采用焊接空心球節點,其計算與構造可參見網架規程。

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