1、工业钢栈桥结构设计浅析摘 要：钢栈桥作为一种特殊结构形式在工业建筑中广泛应用，因针对此结构形式的专门相应规定规范较少。本文就其结构布置、构造措施以及计算方法进行相应介绍。 关键词：钢栈桥；构造措施；计算方法 中图分类号：U448.18 文献标识码： A 一、确定中间支撑支架柱位置 栈桥作为一种细长型的结构形式，并且具有一定的竖向倾斜角度，所以在工艺专业提完相应荷载以及布置条件后，结构设计师最先应该做的就是在工艺条件的基础上联合总图专业，进行结构设计布置。比如对于长度比较大的栈桥需要确定中间支撑支架的位置（主要是支撑支架柱基础不能与已有地下各种管线相碰或者不能坐落于道路上等） 。如果有垂拉装置需
2、要提前预留孔，则需要提前对钢桁架桁架进行划分，以确保预留孔的位置不影响桁架下弦横担以及下弦水平支撑的设置。 二、确定结构详细信息 首先应根据业主需要，确定结构材料。如业主无特殊规定对于低矮且跨度不大的运输栈桥建议采用钢筋混凝土结构。对于跨度较大（一般超过 15 米）栈桥建议采用钢结构。如为封闭栈桥建议采用自重较轻的轻钢维护结构。采用钢筋混凝土结构宜采用框架结构。钢栈桥支架应采用支撑框架结构。高架栈桥纵向宜设置刚性跨。当采用桁架结构作为侧墙骨架时应桁架上下弦设置水平支撑，桁架端竖杆应与桁架端部横梁组成横向钢架。分析钢桁架的杆件内力时，经常假定杆件在节点上铰接，这样算得各杆的轴向内力和实际情况出入
3、不大。但是，钢桁架的节点构造，无论是铆接还是焊接，实际上都接近钢节点，同一节点上各杆之间的夹角在桁架变形过程中保持不变。由于节点的刚性，各杆不仅承受轴力，也会出现弯矩。这种弯矩属于二阶效应性质，习惯上称次弯矩或次应力。它的大小和杆件抗弯刚度有直接关系。杆件愈刚劲，弯矩愈大。设计中，除杆件短而粗的桁架外，一般可以不考虑次弯矩的影响，因为材料具有很好的塑性；而且，节点刚性使最危险的压杆受到相邻杆的约束作用。受到相邻杆的约束作用。所以在预估桁架弦杆截面的时候要特别注意当杆件为 H 型钢以及箱型界面等刚度较大的截面时，且在桁架平面内的杆件截面高度与其几何长度（节点中心间的距离）之比大于 0.1（对弦杆
4、）或者大于 0.067（对于腹杆） ，应考虑节点刚性所产生的次弯矩。 三、栈桥的构造措施 栈桥与低端建筑物连接支座宜设置为不动铰接支座，栈桥与高端端建筑物连接支座宜设置为滑动或者滚动铰接支座，中间跨建议采用不动铰接支座。当栈桥高处端部设置的滚动支座滑移量不能满足设计要求时，可采用采取悬臂结构（悬挑长度不得超过 2 米）或者设置双排支柱等措施，与相邻结构互成独立单元。当采用桁架时牛腿与桁架铰接支座的连接宜采用螺栓（或者焊接加构造螺栓） ，并且桁架应采用防坠措施。由于栈桥一般较长，故露天栈桥长度超过 100 米，封闭栈桥长度超过 130 米，均应设置伸缩缝。地下运煤隧道纵向伸缩缝最大间距可取 30
5、m，伸缩缝最小宽度可取 3mm。运煤栈桥支架及跨问承重结构均采用钢结构时，封闭栈桥的伸缩缝最大间距不宜超过 150m，露天栈桥的伸缩缝最大间距不宜超过 120m。如若无条件设置伸缩缝则必须进行温度工况的计算。输煤栈桥与相邻建筑物之间应设防震缝,防震缝宽度可参照建筑抗震设计规范及火力发电厂土建结构设计技术规定的有关规定设置。一般的,当 7度9 度时,其宽度分别不宜小于 105mm ,135mm ,180mm ,低侧可在栈桥与相邻建筑之间设置支撑防撞,防震缝宽度可适当减小。对于长度超度 30米的桁架，考虑运输以及受力特点建议制作时预先起拱 1/500。 四、计算方法 栈桥结构是一种空间结构体系，建
6、议采用空间有限元进行分析有限元分析。比较常用的软件如 staad、迈达斯、3d3s 等均可实现。采用空间分析可以清楚地计算出整个栈桥的阵型、周期以及各个方向的位移量。栈桥上下弦水平支撑需采用型钢常用的为角钢，考虑经济因素在有限元计算模型里可以假定为只受拉构件。栈桥支撑支架支柱计算长度的取值应符合下列规定：在垂直运煤皮带方向，钢筋混凝土框架结构底层柱的计算长度 L=1.25H(H 为从基础顶面至梁中心的距离或梁中心线至梁中心线的距离)，其余各层柱 L=1.5H。钢结构支撑框架体系各层柱的计算长度L=1.0H。在平行运煤皮带方向，当设有刚性跨时，钢筋混凝土柱的计算长度 L=1.25HH(H 为从基
7、础顶面至栈桥支座底的距离)；钢结构柱应符合现行国家标准钢结构设计规范GB 50017 的相关规定。栈桥支柱钢筋混凝土矩形截面的高度可取 H25H20。在支柱平面内,支撑中心线与梁柱中心线应位于一个平面上,支撑的轴线应交汇于梁柱构件轴线的交点,在构造上确有困难时,偏离中心不应超过支撑杆件的宽度,并应计入由此产生的附加弯矩。支撑的斜杆倾角一般采用 3555支撑的计算分析需注意平面外长细比,防止超限,对于十字交叉支撑,可按拉杆设计,容易满足长细比要求,较经济。对于全钢栈桥应计算重力的二阶效应的影响。对于 6 度的通廊支撑结构可不进行抗震验算，但应符合相应的抗震构造构造措施。对于栈桥桁架本身可不进行水
8、平地震抗震验算，但应符合相应的抗震构造构造措施；跨度不大于 24 米的跨间承重结构可不进行竖向地震的抗震验算，跨度大于 24 米的跨间承重结构以及 8 度和 9 度时，均应进行竖向地震的抗震验算。竖向地震作用应有栈桥桁架、支撑结构以及连接件承受。地下通廊可不进行地震抗震验算，但应符合相应的抗震构造构造措施。支柱柱脚通常采用外露式刚接柱脚,有抗震要求的柱脚,柱脚与基础连接的极限承载力应满足 Mu 1.2 MPa 的要求,柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力,此水平反力由柱脚底板与混凝土基础间的摩擦力承受,摩擦系数可取 0.4 ,当水平反力较大,摩擦力承受不了时应设置抗剪键承受。 五、结语 目前
9、国内大跨度钢栈桥结构形式一般采用钢桁架结构，这种结构有成熟的应用经验，用于封闭式栈桥较为合理，既起到了承受荷载的作用，又为封闭体系提供了骨架。钢桁架主要有两种形式：型钢桁架及钢管球节点桁架。除钢桁架结构外也采用空间网架作为主要承重。由于栈桥这种构筑物没有专门的行业规范，更多的各个单位的应用经验。因此工程设计时还需具体问题具体分析，多方面综合考虑，合理确定结构形式以及构件型号，以达到外形美观、经济适用的目的。 参考文献： 1刘明秋，陈其春等.DL 5022-2012 火力发电厂土建结构设计技术规程J.北京：中国计划出版社，2012 2TS2007-15-输送机露天栈桥(上翻式钢桁架) 3(GB 50191-2012)构筑物抗震设计规范.北京：北京计划出版社，2012.10-1 4钢结构设计规范 （GB500172003)
