摘要：山東菏澤發(fā)電廠三期工程煤場(chǎng)與主廠區(qū)被一條市政主干道隔開，市規(guī)劃部門不允許在道路中間增設(shè)支柱，使該棧橋跨度達(dá)到55米。這大大超過(guò)常規(guī)棧橋跨度，在國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠也較為少見。該工程棧橋綜合運(yùn)用了橡膠隔振措施、桁架平面外垂直支撐和門式剛架等設(shè)計(jì)方法，較有效地解決了在超長(zhǎng)棧橋設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。本文將介紹該超長(zhǎng)輸煤棧橋的結(jié)構(gòu)選型，為以后的超長(zhǎng)棧橋設(shè)計(jì)提供借鑒。
　　關(guān)鍵詞：輸煤棧橋，超長(zhǎng)，橫向支撐
　　1．超大跨度輸煤棧橋的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
　　火力發(fā)電廠地上輸煤棧橋跨間承重結(jié)構(gòu)形式是按照不同的跨度和高度進(jìn)行劃分設(shè)計(jì)，由《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，地上輸煤棧橋結(jié)構(gòu)一般分為三種：磚混結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼桁架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)棧橋一般用于大跨度、橋面結(jié)構(gòu)較高，跨度一般18m～30m。當(dāng)棧橋面離地面較高時(shí)，也可考慮采用鋼結(jié)構(gòu)桁架和鋼柱組成的縱向排架結(jié)構(gòu)形式。
　　本文介紹的工程地震基本烈度7度（0.15g），建筑場(chǎng)地為Ⅲ類。跨路的1號(hào)輸煤棧橋，橋面距地面的高度為13.5m，棧橋跨度中心線長(zhǎng)度為55.0m，該棧橋結(jié)構(gòu)采用鋼桁架和現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱組成的縱向排架結(jié)構(gòu)體系。由于棧橋高度較高較高（h=6.6m），為減少結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積，減少建筑的維護(hù)面積，同時(shí)為節(jié)約結(jié)構(gòu)的投資成本，在滿足建筑使用要求的前提下，在桁架內(nèi)部將封閉棧橋設(shè)計(jì)成門形剛架形式，主桁架外露。
　　2.超大跨度輸煤棧橋高度和起拱值的確定
　　本工程鋼結(jié)構(gòu)桁架高度的確定需要考慮兩方面內(nèi)容：
　　一是工藝專業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)凈高的要求：棧橋凈高要求為2.5m，中間布置有鏈碼檢驗(yàn)裝置，棧橋凈高要求為3.5m。二是為滿足高跨比而需要的結(jié)構(gòu)高度：參考《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》有關(guān)規(guī)定：梯形鋼屋架的跨度一般為L(zhǎng)=15-36m，柱距為6-12m，跨中經(jīng)濟(jì)高度為h=（1/8-1/10）L。
　　本工程橋面跨度L=55.0m，棧橋面總寬度為12.3m，按柱距為6.15m考慮。棧橋高度取h=6.6m，其跨高比L/H=8.33，因橋面跨度較大，按經(jīng)濟(jì)高度的上限值考慮。
　　為改善人們的感觀，不使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的撓度，因此《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：當(dāng)梯形鋼屋架的跨度L≥24m時(shí)，當(dāng)屋架下弦無(wú)曲折時(shí)，宜起拱，拱度為υ=L/500。本工程跨度L=55.0m，應(yīng)按照理論計(jì)算結(jié)果為[υ]=L/500=110mm。根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的跨中撓度υ（靜載標(biāo)準(zhǔn)值+活載標(biāo)準(zhǔn)值）=90.0mm，小于理論起拱高度，因此在施工圖中以υ=80mm為最大起拱高度。
　　3．輸煤棧橋的結(jié)構(gòu)型式和支座
　　該跨路鋼桁架式棧橋，其結(jié)構(gòu)型式為：平行弦式桁架下?lián)问浇Y(jié)構(gòu)。是由承重桁架、上弦水平支撐和上弦橫梁（支撐）、端框架、下弦剛性樓板及棧橋底部支架等組成。因棧橋面跨路，而且跨度較大，為減少桁架外部環(huán)境的振動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生影響，在桁架支座處設(shè)置了橡膠隔振支座。輸煤棧橋鋼桁架的上下弦和腹桿均采用熱軋H型鋼，鋼材采用Q345-B級(jí)鋼。棧橋的腹桿和上下弦之間均采用剛接節(jié)點(diǎn)。
　　菏澤地區(qū)冬季最冷月平均溫度為-10OC，夏季最熱月平均溫度為30OC，棧橋安裝月平均溫度為10OC，鋼結(jié)構(gòu)棧橋?yàn)槁短觳贾茫瑒t結(jié)構(gòu)所承受的最大溫差為ΔT=20OC。
　　桁架最大水平位移：ΔL=αΔTL=1.2X10-5X20X55000=13.2mm
　　桁架最大水平軸力：上弦桿H600X450X18X28，A=34992mm2，
　　下弦桿H450X450X18X32，A=35748mm2，∑A=70740mm2
　　N=ΔLEA/L=13.2X2.06X105X70740/55000=3497KN
　　支架柱應(yīng)力驗(yàn)算：支架高度h=0.895mm，M=Nh=3130KN•m
　　Wx=（4504-432X3863）/（12X225）=5.986X103 mm3
　　σx=M/γxwxx=3130X106/（1.05X5.986106）=498N/mm2>f=295N/mm2
　　由此可知，棧橋支座采用固定鉸支座時(shí)，不能滿足結(jié)構(gòu)受力和變形的要求。
　　本工程采用板式橡膠支座，橡膠支座的容許平均壓應(yīng)力[δ]≥10MPa，容許抗剪彈性模量≥1Mpa，容許轉(zhuǎn)角的正切值為1/500，橡膠支座的高度為h=78mm。依據(jù)《火力發(fā)電廠輔助機(jī)器基礎(chǔ)隔振設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定：
　　矩形橡膠隔振器的剪切剛度：K=Gab/h=1.0X106X550X550/78=3.878X106KN
　　橡膠支座所承受水平極限承載力N=Ku=3.878X106X78/500=605X103KN
　　遠(yuǎn)大于棧橋所承受的水平荷載。橡膠支座在縱向采用橢圓形孔，以方便棧橋自由伸縮；在橫向采用兩側(cè)鋼板固定。具體見下圖所示。
　　
　　           
　　4.棧橋橫向支撐結(jié)構(gòu)
　　桁架支撐是用來(lái)承受桁架側(cè)面的水平橫向風(fēng)載和其它水平橫向荷載，并將這些荷載傳至支座，并保持桁架的空間穩(wěn)定及空間剛度，同時(shí)決定了弦桿的平面外計(jì)算長(zhǎng)度。依據(jù)《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定：當(dāng)棧橋?yàn)殍旒軙r(shí)，應(yīng)在兩端設(shè)門形剛架。桁架的上弦和下弦處宜設(shè)置通長(zhǎng)水平交叉支撐。橋面板為整體現(xiàn)澆板，因此可以不設(shè)水平支撐。桁架屋面結(jié)構(gòu)的水平支撐按照拉桿長(zhǎng)細(xì)比限制構(gòu)造設(shè)置。
　　本工程棧橋高度較高（h=6.6m），為增強(qiáng)桁架的平面外剛度，減少桁架柱的平面外計(jì)算高度系數(shù)。因此在棧橋桁架上弦的每一節(jié)間處采取加強(qiáng)措施。
　　                
　　5、結(jié)束語(yǔ)
　　菏澤電廠三期工程于2006年5月已并網(wǎng)發(fā)電，1號(hào)超長(zhǎng)跨度棧橋運(yùn)行良好。現(xiàn)在老電廠改造、擴(kuò)建項(xiàng)目逐漸增多。輸煤棧橋布置與市政規(guī)劃道路跨越問(wèn)題將越來(lái)越多，超大跨度棧橋也會(huì)遇到。通過(guò)對(duì)菏澤電廠三期工程55米超長(zhǎng)跨度棧橋結(jié)構(gòu)選型實(shí)踐的闡述，希望對(duì)以后同類棧橋的設(shè)計(jì)能起到借鑒作用。
　　6、參考文獻(xiàn)
　　1、《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL5022-93）。水利電力出版社，1993。
　　2、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）。中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003。
　　3、《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50191-93）。中國(guó)計(jì)劃出版社，1993。
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　　5、《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T4-2004)。中國(guó)交通出版社，2004。
　　6、《火力發(fā)電廠輔助機(jī)器基礎(chǔ)隔振設(shè)計(jì)規(guī)程》(DL/T5188-2004)。中國(guó)電力出版社，2004。