输煤栈桥设计要点.pdf

建筑与结构设计l A r c h i t e c t u r a l a n d t u r a l m ，咖l 输煤栈桥设计要点 D e s i g nP o i n t so fC o a lT r a n s p o r t i n gT r e s t e l 常杰云 ( 中国煤炭科工集团天地科技股份有限公司，北京1 0 0 013 ) C H A N GJ i e - y u n ( T i a n d i S c i e n c e T e c h n o l C o L t d o fC h i n a C o a l T e c h n o l o g y a n d E n g i e e r i n g G r o u p C o r p o r a t i o n ，B e i j i n 9 1 0 0 0 1 3 ，C h i n a ) 【摘要】栈桥作为输煤的重要环节，利用了力学中的桁架原理，实际设计中每个单位都有自己的设计方法和设计思路。 笔者根据这些年的积累，借鉴相关单位的设计优点，总结出了一套榆煤栈桥设计方法。 【A b s t r a c t T r e s t l e a s a n i m p o r t a n t l i n k o f c o a l ，u s e t r u s s p r i n c i p l e i n m e c h a n i c s ，t h e a c t u a l d e s i g n o f e a c h u n i t h a s a c c u m u l a t e d t h e i r o w nd e s i g nm e t h o d sa n dd e s i g ni d e a s ，a c c o r d i n gt ot h ey e a r so f a c c u m u l a t i o n ，t h ea d v a n t a g e so f d e s i g nr e f e r e n c eu n i t s ，s u m m e du pa s e t o f e f f e c t i v e d e s i g n m e t h o d s 【关键词l 栈桥；输渫：桁架；设计 【K e y w o r d s 】t r e s t l e ；t r a n s p o r t c o a l ；t r u s s ；d e s i g n 【中图分类号 T U 3 1 8 【文献标志码】B【文章编号】1 0 0 7 9 4 6 7 ( 2 0 1 7 ) 0 7 0 0 2 7 - 0 3 【D 0 l 】1 0 1 3 6 1 6 0 ，c n k i g c j s y s j 2 0 1 7 0 7 0 0 2 1 引言 在矿井地面建构筑物中，输煤栈桥担负着很重要的作 用，地下开采的煤炭经提升系统出井口后，需输送到选煤厂进 行加工，需要经过转载点到简仓或者储煤场储存，运输到装车 站外运。总之，煤炭在地面上的水平运输大部分都需要借助栈 桥来实现，因此，栈桥在煤炭的洗选以及储装运的环节中起至 关重要的作用。在栈桥的设计中，钢结构因其材质均匀、重量 轻等优点被广泛使用。笔者通过对实际工程的设计，总结了经 验，可为钢栈桥设计提供参考。 2 栈桥结构的形式 【作者简介】常杰云( 1 9 8 2 一) ，男，山西大同人，工程师，从事与储装 相关的土建设计和研究工作。 栈桥的钢桁架结构从形式上分为3 种：钢桁架( 包括一端带悬 挑的单跨桁架) 如图1 、图2 ，钢梁( 包括加下弦的钢梁) 如图3 、 带下弦拉杆的钢桁架如图4 。基本的设计原则都是围绕钢桁架 的杆式结构来通过杆件的拉压来消耗内力和控制变形。 图l 采用的是拉压交错的布置方式，腹杆的形式采用组 合角钢或热轧H 型钢，该结构形式上弦杆受压，下弦杆受拉， 腹杆拉压交错。图2 采用的是“N ”字形【l 】单向斜腹杆时为最佳 腹杆。当跨度比较大，为了减少桁架杆件内力，可在桁架下弦 杆应力较大的区域设置拉杆，称作内部超静定结拉杆，图3 中 整个桁架的有效高度增加了，桁架由原先的下弦杆受拉变为 受压，而增加的下弦杆为拉杆。这样有效增加了桁架的高度， 控制了结构的应力和变形。图4 中是钢框架梁下边加弦杆， 相对桁架结构厚重得多，钢梁上面焊接门架，无形中增 加了用钢量，一般使用较少。对跨度较小，钢梁变形不够 时使用较经济。 2 7 万方数据 图1 拉压杆件桁架 图2 受拉杆件桁架 图3 带下弦钢桁架 图4 钢梁带下弦 3 钢桁架截面形式及节点构造 钢桁架截面宽度取决于栈桥上胶带机的型式以及排列， 一艘情况下胶带与胶带机的宽度值圆见表l 。 表1 胶带和胶带机密度 r a m 胶带宽度胶带机宽度 5 0 0 6 5 0 8 0 0 l0 0 0 12 0 0 9 4 0 l1 1 0 13 1 0 l5 2 0 l7 7 0 栈桥的高度一般不低于2 2 m ，门架的高度根据皮带以及 相关的设备来确定，但是一般模数是l O O m m 。栈桥的跨度结合 工程实际来确定，一般考虑下面跨越的建筑物以及河流、道路 等的宽度，还要考虑所用钢材的经济合理性以及安装方便与 否，桁架的高跨比在1 1 0 1 1 2 比较合理。一般的情况下不加 下弦杆的桁架跨度取3 0 3 6 m 比较经济合理。桁架的变形控 制一般按照钢梁的扰度控制，变形不超过L 4 0 0 就是安全。 栈桥的跨间间距尽量与桁架高度接近，斜腹板的杆件与 上下弦杆夹角最好为4 0 5 0 。，接近4 5 。为最好，受力比较合 理。跨间结构由称重桁架、水平支撑、端框架及横梁组成。称重 桁架可以设计成梁式或者悬挑式，一般不采用多连续式超静 2 8 定多跨桁架。 钢桁架 3 1 上下弦一般采用双面角钢的形式，当跨度较大 导致内力较大，采用双角钢已不能满足设计要求时，可以采用 H 型钢截面形式，有的设计单位也采用焊接的管状结构。钢桁 架腹杆根据结构受力的大小采用合适的双角钢【4 】形式，当双角 钢不能满足时可以采用面对面的双槽钢，或者与桁架配套的 钢管。钢桁架的上下弦水平支撑一方面提供桁架平面刚度，另 一方面可抵抗水平的风荷载，保证结构的安全与可靠度，常见 的结构形式如图5 、图6 。水平支撑将结构承受的水平风荷载 传到支座处的门架，最终传递给底座。支座处的门架采用热轧 H 型钢，连接采用刚接形式，以保证门架在平面内有足够的刚 度，如图7 。桁架的节点采用等强的设计原则，采用双面角钢时 采用节点板焊接，上下面弦平面为了安装方便采用安装螺栓 配合焊接，节点采用等强度设计，如图8 。 桁架下弦平面一般还要现浇楼板、槽形板、预制板或者轻 型的格栅板、花纹钢板。桁架结构一般采用彩板维护，既保证 结构内部的温度也减轻了结构的自重，节省材料。 图5 钢桁架上下弦水平支撑图6 钢桁架上下弦水平支撑 一 J 聃1 丝m j 亡 P 。l。i 卜；i | = ， hE 二二j 巫互二二二二二 l | P 、 瓣 凳工丽 万方数据 形较大时，可以采用加下弦的形式如图4 。 图8 钢桁架上下弦水平支撑 4 栈桥支架及基础 栈桥作为连接相邻建筑的通廊，提供了皮带运输的通道， 栈桥一般搭接在已有建筑上，如转载点、筒仓、选煤厂、洗煤 厂、主厂房、装车站等，而已有建筑之间的距离不一定刚好经 济合理，有的跨度上百米，更有甚者达到几公里，为了支撑栈 桥，保证栈桥的连续，需要根据地形来设置合理的支腿位置。 该位置需要综合考虑栈桥的支腿布置以及周围的道路与构筑 物，还需要考虑地质情况。 支架结构的地质情况较好的情况下一般采用独立基础比 较经济适用，如果地质条件差些可以采用条基，特别差的考虑 采用桩基。 支架一般可以设计为钢筋混凝土支架、钢支架。支架承受 栈桥传来的竖向荷载和横向荷载，支架的稳定性决定支架下 部的宽度嘲，支架稳定力矩应该大于支架的倾覆力矩，根据建 筑地基基础设计规范【q 第6 7 5 条挡土墙抗倾覆的稳定系数 取1 6 ，支架的倾覆与挡土墙的倾覆受力机理相似，因此，取为 1 6 比较合理。 支架高度越高需要的抗倾覆力矩越大，支架就由两支腿 变为四支腿，倾覆力矩再大的就变为上窄下宽的支架形式，用 以抵抗倾覆力矩。一般的支架采用混凝土结构，或者采用H 型 钢的钢结构，当支架高度特别高不足以抵抗倾覆力矩时，采用 钢管或者框架剪力墙的结构。 5 栈桥其他问题 俗话说：三分计算，七分构造。栈桥设计除了重视结构的 计算外，还应该重视构造，有效的构造措施能保证结构假设条 件的实现，保证结构的安全与可靠。桁架的节点要保证等强， 建筑与结构设计I 可忑i 二五丽五石碉 节点板、连接方式等的设置和施工要保证节点) l l 页禾l J 传力，限制 结构的变形。门架平面内要保证结构的刚度，有足够的刚度才 能将侧面的荷载传到支座，尤其是支座门架的刚度，为此可以 在普通门架增加隅撑，支座门架必须刚接。上下的弦平面的支 撑要有足够的刚度，以保证桁架平面外的稳定，尤其是增加了 下弦拉杆的大跨度的桁架，增加的杆件是拉杆侧向支撑较弱， 如果没有足够的稳定将导致结构的晃动，危及安全。 桁架支座可以采用铰支座、滑动支座、滚动支座，这几种 支座都能保证有效地释放传到支座的弯矩，钢桁架热胀冷缩 会产生内应力，滑动支座、滚动支座产生位移将应力释放，保 证了结构安全。一般将铰支座布置在下端，滑动( 滚动) 支座布 置在上端，或者铰支座布置在刚度较小的部位，滑动( 滚动) 支 座布置在刚度较大的部位。 栈桥上面的荷载相对比较固定，除了结构自重就是输煤 皮带以及上面的煤流，皮带的皮带拉力以及运输的不稳定性 产生动载，该振动可能与钢桁架发生共振，从而影响结构的安 全，因此，在设计中应有意错开皮带与钢桁架的频率。 6 结语 本文总结了栈桥设计常用的思路，在具体设计实践中还 需要结合实际情况具体问题具体分析，除了考虑结构的安全 经济，还应考虑设计的细节，从小处着眼和节间距，取合理的 节间距矢高，以达到结构外观的美感。 工业建筑中一般没有考虑外观的美感，在工艺方案确定 后，机械专业提预埋，结构人员就进行设计，缺少建筑学专业 这一环节，因此，我们应有意识提高自己的审美观，在设计中 注重建筑美，这样才能设计出完美的建筑。( | b 【参考文献】 【I 】杨小军，等5 4 m 跨度胶带输送机钢栈桥设计要点【J 】煤炭工程， 2 0 1 2 ( 2 ) ：1 0 1 2 【2 】李玉兰。等钢结构栈桥设计中的一点体会川煤炭工程，2 0 0 5 ( 5 ) ： 1 5 一1 6 【3 】陈绍蕃钢结构设计原理( 第三版) 【M 】北京：科学出版社，2 0 0 9 【4 G B S 0 0 1 7 - - 2 0 0 3 钢结构设计规范【s 】 【5 】陈玉欣高大跨河栈桥设计体会【J 】煤炭工程，2 0 0 9 ( 5 ) ：2 4 - 2 5 I6 G B5 0 0 0 7 - - 2 0 11 建筑地基基础设计规范【s 【收稿日期1 2 0 1 6 1 2 0 2 2 9 万方数据