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关于“砼支柱―钢桁架”输煤栈桥结构设计的探讨 　　 摘要：通过对某工程采用混凝土支柱上钢桁架输煤栈桥存在问题的计算分析，与混凝土框排架方案、全钢结构方案作比较，探讨“砼支柱―钢桁架”栈桥的经济合理性及其各结构构件、非结构构件的做法。 　　 关键词：输煤栈桥钢桁架 混凝土支架 结构设计 　　 输煤系统是火力发电厂的重要组成部分，输煤栈桥又是输煤系统中的核心单元。本文结合某电厂一套新建输煤系统栈桥中一段，就输煤栈桥设计中各结构构件的设计及构造进行分析论述。 　　 1．工程概况： 　　 工程所在地基本风压0.55kN/m2；抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，属抗震设计第一组；该场地土属非液化场地土，场地类别为Ⅲ类；基本雪压0.35kN/m2。 　　 本工程采用桩基础。选取段栈桥长100.2米，檐口最低14米，最高42米，倾斜角16度。栈桥两端均与转运站楼面搭接，转运站为钢筋砼框架结构。栈桥内设置双路皮带，每条皮带荷重为1t / m。安装时考虑楼面最大活荷载4kN/m2. 　　 　　 　　 选取段栈桥MIDAS空间模型（砼支柱―钢桁架方案） 　　 2. 结构选型： 　　 2.1整体结构方案比选 　　 在满足工艺要求的前提下，有以下几种可选结构方案： 　　混凝土框排架方案： 　　 混凝土栈桥支柱伸至栈桥斜屋面顶，栈桥桥体为预制砼的梁板结构。此方案由于型钢用量少，因此材料费用低，保温防水容易处理，且造价低廉。对控制栈桥整体造价有积极作用。不过桥体重量大，势必带来地震荷载巨大，容易引起支柱底弯矩过大，且柱顶位移不易控制。 　　全钢结构方案： 　　 栈桥支柱及其桥体均采用钢结构的做法，整体重量轻，施工方便，轻巧美观。不过费用较高。 　　砼支柱―钢桁架方案： 　　 下部支柱采用钢筋砼结构，上部栈桥桥体采用钢桁架结构。此方案为上述两方案的折中。 　　 通过有限元软件MIDAS建立三个方案的模型，发现如下问题： 　　对于全砼结构方案，计算得出砼支柱底弯矩巨大，高段柱最大截面需要1500x1200才能满足要求。且地震力作用下柱顶位移较大，控制柱顶位移H/500需要柱断面1500x800。对于如此巨大的柱截面，显然??难以接受的。 　　支柱为钢格构柱，桥体为桁架的模型。由于地震作用较小，且格构柱刚度较大，柱顶位移很容易控制。底层柱肢HW400x400时，可限制最大柱顶位移为H/2493。但为了减小格构柱柱肢长细比，缀板用钢量较大。同时，在垂直于栈桥纵向的风荷载作用下，35米以上栈桥抗倾覆验算不满足要求，必须考虑桩的抗拔。这样，钢支架柱实际上处于一个拉压受力交替状态，不利于钢结构节点的稳定。 　　混凝土支柱，上部桁架桥体的模型。当柱截面为800x800时，柱截面配筋合理，最大柱顶位移H/1492。考虑风及地震荷载的情况下，栈桥横向倾覆验算满足要求。 　　鉴于以上对三个方案模型的计算结果分析，认为c方案较为合理：既不会导致支柱截面巨大，也不会使下部支柱在风荷载作用下处于拉压受力交替状态。且考虑到下部砼支柱的施工可以与上部钢桁架制作同时进行，不会影响工期。相对于全钢结构，有明显的成本优势。本工程决定采用“砼支柱―钢桁架”方案。 　　 2.2各部分结构形式 　　 屋面为轻钢屋面体系，通长设置桁架间纵向水平支撑：横梁为H型钢梁，横梁间X型设置交叉角钢拉条。栈桥两侧桁架同时作为两侧压型钢板墙的骨架，墙体为双层压型钢板轻质墙。楼面采用钢结构横梁上托压型钢板作底模的现浇钢筋混凝土楼板：这种楼板结构自重轻、整体性好，特别适用于地震区；采用此种楼板，输煤栈桥采用水力清扫时无需做刚性防水层。同时，钢底模与楼面结构复合共同工作成为叠合楼板，有效地保证楼板下钢梁的整体稳定性。 　　 根据《火力发电厂土建结构技术规定》，桁架两端应设门型刚架，本工程具体做法如下：混凝土支柱下端固支于基础上，钢桁架通过其两端钢支柱固支于混凝土支架上，这种结构形式能增强钢栈桥的整体稳定性，有效减小栈桥的柱顶位移。同时，《火力发电厂土建结构技术规定》要求：在桁架上下弦处，宜通长设置桁架间纵向水平支撑，同时设置横向垂直支撑。本工程桁架上弦平面（即栈桥屋面）以H型钢梁作为水平撑杆，以斜交角钢作为拉杆，构成上弦平面支撑体系。由于考虑到输煤皮带支腿荷载较重，下弦平面(即栈桥楼面)采用密肋工字钢横梁，使用阶段由于楼面采用了压型钢板做底模的混凝土楼板，平面内刚度相对较大，可有效保证其平面内稳定；施工阶段由密肋工字钢横梁与桁架下弦组成平面支撑体系。屋架上弦与桁架腹杆间设置加强角钢支撑，在满足使用功能要求的前提下增大栈桥整体刚度。 　　 对于侧墙维护结构，与桁架结构相适应的维护结构一般有以下两种： 　　复合压型钢板轻型、新颖、造型美观，无需再