1、1试论钢结构输煤栈桥三维设计计算和构造措施摘要：随着社会的发展与进步，重视钢结构输煤栈桥设计在现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍钢结构输煤栈桥设计三维计算和构造措施的有关内容。 关键词钢结构；输煤栈桥；设计；构造；措施；三维计算 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 引言 栈桥是选煤厂运输系统中重要的组成部分，专门为化框架及锅炉房运送原料和产品，其结构的安全与合理对工厂正常运行起着重要作用。一般传统栈桥采用钢筋混凝土托架梁、钢筋混凝土支架、砌体维护结构，使得栈桥自重比较大，在高烈度如 8 度及以上地区产生的地震力非常大，结构自身抗震性能较差；施工的周期长，外观效果也比较差；虽
2、然用钢桁架缩短了施工周期，但是结构计算很难建立起合适的模型，因此与实际传力形式比较接近的三维计算分析比二维计算分析更为合理。 一、结构的布置 和一般的的建、构筑物不同, 钢桁架输煤栈桥是将外形比例接近于细长方形桁架管的一端抬起搭接在两个不同高度的构筑物之间，将原、燃料煤输送到气化框架及锅炉房。此类特种结构的竖向力及水平力承载体系，一般是在栈桥的低端设置不动铰支座或刚支座，承担恒载、活载、风载及地震力等荷载作用，既承担竖向力也承担水平力及弯矩；而在栈2桥的高端设置滚动支座，主要承担上述各种荷载作用组合在竖向方向分配的力，并且靠滚动支座来对栈桥整体的纵向变位进行卸荷。在简化计算上，栈桥纵向的地震作
3、用效应可由低端支座承担, 而各支柱仅承担竖向荷载(见图 1、图 2)；栈桥横向的地震作用及风荷载则由各支柱与支座共同承担；当输煤栈桥较长时通常在栈桥的中部设置固定支架,与栈桥低端支座一起抵抗纵向地震作用。 输煤栈桥和相邻的建筑物之间应该设置防震缝, 防震缝的宽度可以参照 GB 50191-2012 构筑物抗震设计规范运输机通廊防震缝设置的有关规定。 布置栈桥的支架时, 应尽量地调整支架的间距, 使多榀桁架的跨度相等, 减少桁架规格,方便钢桁架的加工制作、减少设计的工作量。 当输煤栈桥的长度超长时, 应该参照 DL 5022-2012 火力发电厂土建结构设计技术规程的要求设伸缩缝。 二、栈桥及支
4、架的三维计算分析 现采用三维设计计算软件 MIDAS 对栈桥进行简化建模计算，分别建出栈桥桁架上、下弦、栈桥两端门式钢架、栈桥竖杆、斜杆、栈桥水平支撑及栈桥支架，施加荷载及支座约束条件后，提取设计所必需的杆件内力及支座反力，设定设计参数并通过程序进行杆件设计，为设计人员进一步优化调整杆件打下良好基础。 2.1 栈桥整体建模过程 由于栈桥属于特种结构，栈桥中各单元、节点坐标不容易获得，不3能像规则结构在软件内直接建模，需要在 AutoCAD 中将桁架的各杆件以直线代替先建立桁架的空间模型，再通过 MIDAS 的外部接口将 AutoCAD建立的空间模型导入（如图 3、图 4） ，将栈桥中各杆件赋以
5、不同的截面和材料特性，桁架的两端横梁与钢柱刚接形成封闭钢架，桁架在节点处为连续的刚接节点，其他腹杆和横梁在节点处以铰接方式与弦杆连接；栈桥桁架与支架的连接方式根据设计的需要释放特定方向的约束，其中栈桥的高端与相邻建筑物连接时释放纵向水平力实现滚动支座的要求。 2.2 栈桥计算分析 将栈桥上所承担的荷载简化为集中力施加在桁架中的相应节点处，并将各单项荷载按照规范要求进行组合，根据工程特点输入相应的设计地震分组、地震设防烈度、场地类别、阻尼比、设计反应谱工况等参数，通过运行分析后即可进入后处理过程。 在程序后处理过程中，通过查看杆件内力和节点反力、桥各杆件变形及位移，通过查询栈桥的自振周期、阵型了
6、解栈桥的动力特性。 2.3 栈桥各杆件设计 在设计参数中调整杆件的计算长度、构件类型、设计标准及材料特性后即可通过程序给出设计结果以供设计人员进行参考。 2.4 与二维计算的分析比较 通过进行栈桥的整体空间计算，与栈桥的平面二维计算相比，能够更为准确的给出栈桥整体的自振特性，为栈桥的抗震设计提供了更为准确的数据。 4通过对栈桥的整体空间分析发现，栈桥的纵向水平力大部分由低端支架及固定支架共同承担，单榀支架承担较少的水平力，在工程设计时增强栈桥低端支架的抗剪能力是保证栈桥安全的重要措施。 三、结束语 对于钢结构栈桥的计算分析，栈桥的空间建模计算比二维计算方法更能准确获得栈桥各杆件的内力及位移，为以后的设计提供宝贵经验，对企业的发展也提高了经济效益。 参考文献 1 黄建文 姚正治等 【某电厂输煤栈桥结构加固设计】 建筑结构 2007. 2 李海旺 张鑫等 【某输煤栈桥的设计】 工业建筑 2007. 3 GB 50191-2012 构筑物抗震设计规范. 4 DL 5022-2012 火力发电厂土建结构设计技术规程. 5 JGJ 99-20XX 高层民用建筑钢结构技术规程（征求意见稿）.
