鋼管桁架輸煤棧橋設計

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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(wěn)定；另外，型鋼桁架節(jié)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(nèi)力設計，而往往在同一運輸單元內(nèi)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?zhèn)鹘y(tǒng)的型鋼桁架，由于其設計、制作、安裝簡單，用鋼量省，同時在構(gòu)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(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，當跨度較大時，也可在跨中加設支承柱，作成連續(xù)桁架。皮帶輸送機通常布置在桁架下弦平面上，這樣棧橋結(jié)構(gòu)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，見圖1.由于在空間桁架內(nèi)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(chǎn)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(tài)。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(wǎng)格寬度通常取為2.0 m～3.0 m ，桁架網(wǎng)格寬度應與桁架高度協(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(nèi)外的計算長度一致。

　　2、 鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設計

　　由于鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)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(gòu)件設計時，應特別注意在各個計算簡圖交界處構(gòu)件的設計。下面分別討論鋼管桁架棧橋結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)件的設計。

　　2.1 承重桁架構(gòu)件設計

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

　　2.2 風撐桁架構(gòu)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(jié)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(gòu)件的直腹桿外，其軸力可采用風撐桁架的計算結(jié)果，并應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)件計算，風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)件設計

　　封閉剛架的構(gòu)件可直接采用框架計算內(nèi)力，按壓彎構(gòu)件設計。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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)節(jié)點設計

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