甘肅某電廠輸煤棧橋結構選型優化設計

陳化森

（中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司湖北武漢430071）

甘肅某電廠輸煤棧橋結構選型優化設計

陳化森

（中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司湖北武漢430071）

本方案設計針對輸煤棧橋地震力作用及地震破壞特點的分析，推薦本工程輸煤棧橋采用鋼筋混凝土框架式支架柱（在必要的位置設置支撐），縱向采用鋼桁架，兩端均與相鄰建筑物設置滾軸支座，鋼桁架上、下弦均設置支撐系統，棧橋樓面采用壓型鋼板底模的現澆樓面板，不設圍護結構。

輸煤棧橋結構選型；抗震；鋼筋混凝土框架式支架柱；鋼桁架

1 工程概況

該工程位于甘肅省中部涼州區，距蘭州市274km。

本工程2×350MW機組為超臨界參數一次中間再熱供熱機組（空冷），同步建設雙室雙列五電場靜電除塵器和石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置，同步安裝煙氣脫除氮氧化物裝置，鍋爐采取低氮燃燒技術。電廠以330kV電壓接入系統，出線2回接入就近的涼州變330kV變電所。

2 設計技術條件

2.1 地震烈度及場地土類別

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），擬建場地50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.281g，對應地震基本烈度為Ⅷ度；反應譜特征周期為0.40s。建筑場地類別為Ⅱ類。

2.2 設計參數

基本風壓值（50年一遇）：0.55kN/m2

基本風壓值為（100年一遇）：0.65kN/m2

基本雪壓值（50年一遇）：0.20kN/m2

基本雪壓值（100年一遇）：0.25kN/m2

2.3 設計荷載

（1）永久荷載：

結構自重。

（2）活荷載：

設備、管道荷載均按照《火力發電廠土建結構設計技術規定》（DL5022-93）之規定選取。

走道荷載：2kN/m2

設備荷載：4kN/m2

（3）雪荷載（50年一遇）：0.20kN/m2

（4）風荷載（50年一遇）：0.55kN/m2

（5）地震作用：地震烈度為Ⅷ度，設計地震第二組，地震基本加速度為0.281g，特征周期為0.40s。

（6）溫度作用

輸煤棧橋荷載效應組合以上述荷載按照《火力發電廠土建結構設計技術規定》（DL5022-93）、《建筑結構荷載規范》（GB50009-2006）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001，2008年版）《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）等現行電力行業和國家標準的規定進行組合，以各種組合值中的最不利情況并遵照相關規程規范的計算、構造要求進行設計。

3 輸煤棧橋的地震作用分析

作為火電廠中的主要輔助生產構筑物之一的輸煤棧橋，在電廠中屬于乙類建筑，需提高一度抗震設防，本工程地震基本設防烈度為Ⅷ度（0.281g），提高一度需按Ⅸ度采取抗震構造措施。

地震可能來自任意方向，一般建筑物結構單元具有兩個水平主軸方向，并沿主軸方向布置抗地震作用的構件，故規定僅在建筑物結構單元的兩個主軸方向考慮水平地震作用并進行抗震驗算。但對于長度超過24m的棧橋應按水平和豎向地震作用同時作用于結構上最不利情況考慮地震作用。

國內位于地震低烈度區的輸煤棧橋的常規布置為，棧橋的低端一般都為不動鉸接，支承在轉運站或其他建筑物上，只有與廠房分離時，才在主廠房或碎煤機室高端支座設計成滾軸支座，中間端均為不動鉸接。

常規電廠棧橋布置如圖1、2。

圖1 常規布置棧橋立面圖

圖2 常規布置棧橋計算簡圖

這種布置對于Ⅵ度或Ⅶ度區的電廠來說，縱向地震下的總水平力較小，可以傳至低端建筑物上，可是對于本工程來說，地震烈度為Ⅷ度（0.281g），縱向的總水平力要增加許多，如果還按照上述模型分配，大部分地震力傳至低端建筑物，低端建筑物很難承受，因此，必須采取措施讓棧橋支架柱自己承受縱向水平地震力，而不將水平地震力傳至相鄰建筑物?？紤]到過去的習慣作法，棧橋還是考慮擱置在相鄰建筑物上，但在兩端均采用滑動支座，并設置足夠的防震縫。

棧橋兩端與建筑物采用了滑動支座，縱向水平力由自己承受，以下是采用常規的單榀支架柱形式棧橋的縱向計算結果如圖3～6。

圖3 框架立面圖

圖4 剪力包絡圖

圖5 彎矩包絡圖

圖6 配筋包絡圖

由以上結果可以看出，由于棧橋面是一個斜面，低端的支架柱剛度大，周期較短，分配的地震力較大，低端柱承受大部分剪力和彎矩。柱單側配筋率為2.23%。因此，采用單榀柱顯然是不可行的。

如果將棧橋支撐柱改為框架式支架柱，可以調整縱向各支架柱之間的剛度，以共同承受縱向地震作用。在高端棧橋處增加支撐，以彌補高端棧橋地震作用偏小問題。

本工程擬采用的棧橋支架柱計算模型如圖7～10。

圖7 框架立面圖

圖8 剪力包絡圖

以上計算結果表明，采用框架式支架柱后，各榀框架之間地震力分配比采用單肢柱要合理，柱配筋率大大降低，計算結果滿足規范要求。

4 輸煤棧橋地震時的破壞特點及應對措施

我們首先要了解輸煤棧橋在地震時的破壞特點才能采用合理的應對措施，根據《火力發電廠土建結構設計技術規定》中描述，國內十多年來發生的幾次強烈地震中，離震中最近的12座發電廠的棧橋結構經受了Ⅶ～Ⅹ度地震的考驗，運煤棧橋結構震害部位可歸納為下列各點：

（1）相鄰建（構）筑物間發生碰撞損壞；

（2）預制構件破壞；

（3）圍護結構破壞；

（4）棧橋框架支柱節點區破壞。

針對以上四點，我們擬采取以下措施：

（1）因為棧橋結構與相鄰建筑物的動力特性不一樣，因些，棧橋與相鄰建筑物之間均采用滾軸支座相連，并設置防震縫，防震縫的寬度需不小于120mm。

（2）預制構件破壞，國內的輸煤棧橋縱向桁架有三種型式：鋼結構、鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土結構。棧橋橋面板有預制槽形板或預應力槽形板和壓型鋼板底?，F澆樓面板。

從受力分析，棧橋采用鋼筋混凝土結構支架柱會設置得很密，很不經濟。而預制鋼筋混凝土桁架施工周期長，且地震時容易造成破壞，因而也不宜采用，本工程擬采用目前最常用的鋼結構桁架形式，由于預制板在地震時容易破壞，故選用整體性好的壓型鋼板底?，F澆樓面板。

（3）棧橋框架支柱節點區破壞

設計時擬采用空間程序進行整體計算，節點區的設計嚴格按照建筑抗震設計規范的構造要求，并按照鋼筋混凝土規范中的11.3.2和11.4.4要求對節點區的梁、柱分別進行抗剪驗算，保護節點區的抗震。

圖9 彎矩包絡圖

圖10 配筋包絡圖

5 結論

根據以上對輸煤棧橋地震力作用及地震破壞特點的分析，推薦本工程輸煤棧橋采用鋼筋混凝土框架式支架柱（在必要的位置設置支撐），縱向采用鋼桁架，兩端均與相鄰建筑物設置滾軸支座，鋼桁架上、下弦均設置支撐系統，棧橋樓面采用壓型鋼板底模的現澆樓面板。

[1]《火力發電廠土建結構設計技術規定》（DL 5022-93）.

[2]《建筑結構荷載規范》（GB 50009-2006）.

[3]《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）.

[4]《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB 50018-2002）.

[5]《鋼結構設計規范》（GB 50017-2003）.

[6]《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）.

TM621

A

1004-7344（2016）28-0074-02

2016-9-23

陳化森（1982-），男，助理工程師，本科，主要從事電廠結構設計工作。