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

 

　　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