带式输送机栈桥轻钢空间结构设计

添加人：admin 发布时间：2016/1/20 9:13:23 来源：中国破碎机网

　　带式输送机栈桥的建筑结构形式，以往多采用预制钢筋砼支架、承重梁、走道板和屋面板等，这种预制钢筋砼结构型式装配的程度也较高，已有多年的工程实践，安全可靠，但是自重太大，就板梁合一的工字型墙梁这种结构而言，自重就高达1t/m2左右（不包括支架重）。如采用砖墙围护则结构自重就更大。这样就需加大基础或进行地基处理，从而增加了工程的费用。如果是在地震区，由于自重大，地震效应也随之增大，抗震费用也会增加。上述传统的结构型式粗笨，也不甚美观，且砼承重梁的跨度（纵向柱距）不能太大，一般仅在18cm以内，有时不能满足实际工程的需要。
　　笔者根据多项工程实践，介绍一种新的栈桥建筑结构型式一带式输送机栈桥轻钢空间结构。
　　带式输送机栈桥轻钢结构主要包括：支架、承重桁架和围护结构。
　　为某实际工程栈桥的平面图。该栈桥平面布置需要跨越道路、建筑物和一些生产装置，跨度达46m，高30多m，在这种情况下采用轻钢结构尤为必要。
　　一般当柱高<5m时，支架采用2根单钢管柱；当柱高>5m时，采用2个由3根钢管构成的格构式柱，外形如所示。柱分肢和缀条全为钢管，3根柱分肢的平面为等腰三角形或等边三角形（见A-A），这种格构式柱在纵、横向均为稳定的结构体在纵、横2个方向的计算长度为H=W/，H为柱脚底面至顶面之间的高度，为计算长度系数。格构式柱因为上端与承重桁架在纵、横向均为铰接连接，柱与基础在2个方向为刚性固定。
　　在地震区，因抗震的需要栈桥纵向的两端往往与厂房（或转运站）脱开（一般基础做在一起），此时上端按自由端考虑，因此取W=2.考虑到这种结构体系的柱子一般较高，横向高宽比大，纵向柱子数量较少，根据多项工程的实际经验，钢管格构式柱在纵、横向整体的长细比宜控制在100左右，通常在纵向取A小于100，在横向单格构式柱可取A大于100，但不应超过150，也就是说使得单格构式柱的纵向刚度大于其横向刚度，如所示，一般A值在3. 0m左右，待2个单格构式柱安装完后，在B范围内可以用杆件加以连接，把2个单格构式柱连成整体，这样就增加了横向的整体刚度，而且往往会超过纵向的刚度，如所示。所以所设计的单格构式柱纵向刚度大于横向刚度是可以的。
　　在设计中开始假定格构式柱的平面布置是必要的，根据实际工程经验与分析，通常取；较小值，而较高的柱子取较大值，最大不宜大于二、承重空间桁架设计这种结构型式改变了栈桥以往的两榀承重桁架（梁）的结构型式，改用一个钢管承重空间桁架，如所示。
　　1.外形尺寸的确定桁架的高度要根据荷载大小和使用要求综合考虑而定。各种跨度的桁架所受的线荷载大小相是比较经济的高跨比。栈桥的宽度确定之后，桁架的宽度b就基本上确定了。腹杆与弦杆的夹角宜在35°~55°，考虑腹杆与弦杆的夹角和桁架的高度，s值一般取4m左右。桁架在侧向要具有低抗水平荷载的能力，为此在上弦设置斜杆构成平面外的水平桁架，如中CC所示，斜杆与弦杆夹角30°左右。
　　2杆件之间比例关系的确定在工程设计中，要恰当地选择腹杆与弦杆直径之比dl/d0（dl为腹杆直径，d0为弦杆直径）、弦杆壁厚与腹杆壁厚之比t./tl（（0为弦杆壁厚，tl为腹杆壁厚）、弦杆直径与壁厚之比d0/t0以及腹杆之间的间隙a（见），使节点具有足够的强度和制作加工的方便与经济。选择d1/d0之值以较小为好，这样以使腹杆与弦杆能有良好的焊接，而且使腹杆端部切割简单。to/tl之值在可能条件下大一点为好，一般在20左右。do/to通常取20 ~30，对上弦要尽量选大一点，而对下弦尽可能选小一些。腹杆交汇处的间隙a>ti+t2（（i、t2为2腹杆之壁厚）这是为了确保腹杆脚趾处有足够的空隙以便于施焊，但a值又不能太大，因为随着a值的加大节点强度将随之降低。
　　腹杆与上弦的连接节点称为单平面桁架节点，腹杆与下弦的连接节点称为双平面桁架节点，其节点型式主要有以下几种，如所示。
　　对节点型式（a）、（c），就偏心距和腹杆之间是否搭接而言，有所示的4种情形。
　　在工程设计中采用无偏心有间隙节点为最好，要尽量避免偏心，但是，有时由于构件设计的需要或者为了便于制作，需要具有一定的偏心，此时在弦杆中由于偏心而产生一定的次弯矩，如果偏心距保持在一0. 55<<.25范围内（d为弦杆直径）如（b）、（c）、（d）所示，对受拉弦杆产生的偏心次弯矩影响可以忽略不计。而对受压弦杆，不论偏心大小，所产生的次弯矩影响都必须考虑1.对于（a）节点，不但受力性能好，而且杆件端部加工也比较方便，焊接容易，焊缝便于检查。
　　（d）所示为负偏心全部搭接节点，它的杆件比较整齐，下料也方便，受力性能较好，但通常要产生偏心距eL5d.（c）所示为局部搭接节点，虽然也是允许的，但下料麻烦，焊接不方便，还产生一定的负偏心，在可能条件下尽量避免这种节点。
　　有时为了避免节点的偏心，而出现<ti+t2，在腹杆的端部，在满足焊接强度的前提下做成缩颈，如所示。
　　腹杆直接焊于上下弦上，不需加节点板，这样节约了钢板，连接也简单，一般要把腹杆端部切割成马鞍形才能保证焊接质量。但是，当d>0. 08d2+3（mm）时，腹杆端部可简单地切割成直角就可直接与弦杆焊接。
　　上述节点型式和杆件之间的比例关系原则上也适用于支架设计。
　　这种桁架虽是一种空间结构，但是可以把各节点上的竖向（水平）荷载分解到平面桁架上进行简化分析，如所示，即可以把荷载Pi分解成和P分别作用在高度为hi和b的平面桁架上进行分析（支架也可参照该法计算）。这种桁架一般不进行挠度计算，而在跨度大于或等于18m时宜起拱，拱度约为跨度的1/500.节点强度计算按进行，对双平面KK型节点强度计算，建议乘以强度降低系数0.当n节点上有偏心距时，由此产生的次弯矩M=eN，N为n节点两边弦杆压（拉）内力之差。
　　该次弯矩按n节点上两边弦杆的刚度比进行分配，如0所示。此时弦杆按压（拉）弯杆件计算。
　　在这里要特别指出的是，对支座剪力较大的桁架，要注意核算桁架端支座上弦杆D-）剖面处的抗剪强度（见1，DD剖面）0次弯矩分配1抗剪强度验算位置2为上部围护结构示意图，在承重桁架的上弦置放钢管立杆支承屋盖荷载，屋盖和侧壁均为压型钢板，皮带层为厚度6mm的钢板。
　　带式输送机栈桥轻钢空间结构是一种新型的结构体系，它轻巧、美观，适用于大、中型石油化工厂和一些其他工厂栈桥的承重结构，这种结构对各种跨度适应性强，可以做到较大的跨度，可跨越一些装置和建构筑物，柱子少也节约占地。它自重小，仅为0. 25t/m2左右（包括支架重），不足传统结构自重的1/4，因而降低了结构抗震费用和减少了基础工程的造价。且结构构造简单，施工方便，综合经济效果较好。支架和承重桁架虽是空间结构，但可以把各节点荷载分解到平面上进行分析，计算比较方便。