鋼管桁架輸煤棧橋設(shè)計(jì)

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　　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(jì)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(duì)稱，因此，計(jì)算時(shí)需要人工干預(yù)、復(fù)核桿件平面外強(qiáng)度和穩(wěn)定；另外，型鋼桁架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)也較為繁瑣，出于方便設(shè)計(jì)和施工等原因，設(shè)計(jì)時(shí)，通常弦桿不是按照桿件實(shí)際內(nèi)力設(shè)計(jì)，而往往在同一運(yùn)輸單元內(nèi)采用相同的截面，這樣也造成了較大的浪費(fèi)。20 世紀(jì)70 年代末開始，我院在全國特大型煤礦的棧橋設(shè)計(jì)中，逐步采用鋼管空心球桁架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的型鋼桁架，由于其設(shè)計(jì)、制作、安裝簡(jiǎn)單，用鋼量省，同時(shí)在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，也避免了難于刷漆或積留灰塵的死角，便于維護(hù)，逐步在全國煤炭系統(tǒng)中得以推廣。

　　1 、鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)的組成與布置

　　煤炭系統(tǒng)的棧橋，跨度大都在30m～60m 之間，當(dāng)跨度較大時(shí)，也可在跨中加設(shè)支承柱，作成連續(xù)桁架。皮帶輸送機(jī)通常布置在桁架下弦平面上，這樣棧橋結(jié)構(gòu)體系實(shí)際上是一個(gè)由受力桁架和上、下弦風(fēng)撐桁架組成的空間桁架體系，見圖1.由于在空間桁架內(nèi)部要通過皮帶輸送機(jī)和檢修人員，不能設(shè)置交叉支撐，這個(gè)空間桁架體系是可變的。為避免上、下弦風(fēng)撐桁架在風(fēng)載作用下產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，應(yīng)在棧橋桁架的端部及支座位置設(shè)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(hù)，荷載較小，棧橋的主要荷載混凝土樓板、煤及皮帶機(jī)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(tài)。桁架的高度可取桁架跨度的1/12～1/8 并應(yīng)滿足工藝檢修要求，網(wǎng)格寬度通常取為2.0 m～3.0 m ，桁架網(wǎng)格寬度應(yīng)與桁架高度協(xié)調(diào)，盡量使斜腹桿與上下弦的夾角在30°～60°之間。

　　為簡(jiǎn)化計(jì)算，上、下弦風(fēng)撐桁架的分格應(yīng)與承重桁架相同，這樣可保證承重桁架上、下弦桿在平面內(nèi)外的計(jì)算長度一致。

　　2、 鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)

　　由于鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)在計(jì)算時(shí)，不是按照空間體系整體計(jì)算，而是簡(jiǎn)化為一系列的平面桁架，因此，在進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意在各個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)圖交界處構(gòu)件的設(shè)計(jì)。下面分別討論鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

　　2.1 承重桁架構(gòu)件設(shè)計(jì)

　　承重桁架構(gòu)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(fēng)撐桁架的分格相同，可以認(rèn)為其平面內(nèi)外的計(jì)算長度相同，其計(jì)算長度可參照網(wǎng)架規(guī)程中采用焊接空心球節(jié)點(diǎn)桿件的規(guī)定，取0. 9L桁架的腹桿，除端部和有支點(diǎn)處兼封閉剛架構(gòu)件的直腹桿外，可直接采用承重桁架的計(jì)算內(nèi)力設(shè)計(jì)。桁架上、下弦桿設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意，其設(shè)計(jì)內(nèi)力除考慮承重桁架的計(jì)算結(jié)果外，還應(yīng)疊加上、下弦風(fēng)撐桁架在水平風(fēng)載作用下所產(chǎn)生的最不利內(nèi)力。

　　2.2 風(fēng)撐桁架構(gòu)件設(shè)計(jì)風(fēng)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(fēng)撐桁架的計(jì)算結(jié)果，并按受拉桿件設(shè)計(jì)；豎直腹桿，除端部和有支點(diǎn)處兼封閉剛架構(gòu)件的直腹桿外，其軸力可采用風(fēng)撐桁架的計(jì)算結(jié)果，并應(yīng)考慮直接承受樓屋面均布荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，按壓彎構(gòu)件計(jì)算，風(fēng)撐桁架的直腹桿可采用工字鋼或大直徑鋼管，以利構(gòu)件抗彎。

　　2.3 封閉剛架構(gòu)件設(shè)計(jì)

　　封閉剛架的構(gòu)件可直接采用框架計(jì)算內(nèi)力，按壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。其橫梁可采用工字鋼或大直徑鋼管，桁架范圍內(nèi)的鋼柱可采用大直徑鋼管。以上構(gòu)件的平面外計(jì)算長度均可取構(gòu)件的幾何長度。下部支承柱的柱腳在平面內(nèi)外均應(yīng)作成固接，平面外計(jì)算長度與棧橋桁架對(duì)柱的約束程度有關(guān)。一般為防止棧橋桁架沿桁架長向伸縮時(shí)，給支承柱帶來附加彎矩，可將棧橋桁架的支座設(shè)置成可沿桁架長向自由滑動(dòng)的支座。這時(shí)，桁架對(duì)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(jì)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(jì)算，但為了維護(hù)結(jié)構(gòu)整體的幾何不變，也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，可參照支座處封閉剛架設(shè)計(jì)。

　　2.4 棧橋結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　鋼管棧橋桁架節(jié)點(diǎn)可參照網(wǎng)架規(guī)程中的節(jié)點(diǎn)，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(jié)點(diǎn)，其計(jì)算與構(gòu)造可參見網(wǎng)架規(guī)程。