公路造价师技术交流：钢管桁架输煤栈桥设计

　　引言
　　输煤皮带栈桥是煤矿地面建筑和电厂建筑的重要组成部分。
　　20 世纪70 年代以前，大跨度的栈桥多采用角钢或其它型钢桁架，由于普通型钢截面是单轴对称，因此，计算时需要人工干预、复核杆件平面外强度和稳定；另外，型钢桁架节点的设计也较为繁琐，出于方便设计和施工等原因，设计时，通常弦杆不是按照杆件实际内力设计，而往往在同一运输单元内采用相同的截面，这样也造成了较大的浪费。20 世纪70 年代末开始，我院在全国特大型煤矿的栈桥设计中，逐步采用钢管空心球桁架代替传统的型钢桁架，由于其设计、制作、安装简单，用钢量省，同时在构造设计时，也避免了难于刷漆或积留灰尘的死角，便于维护，逐步在全国煤炭系统中得以推广。
　　1 、钢管桁架栈桥结构的组成与布置
　　煤炭系统的栈桥，跨度大都在30m～60m 之间，当跨度较大时，也可在跨中加设支承柱，作成连续桁架。皮带输送机通常布置在桁架下弦平面上，这样栈桥结构体系实际上是一个由受力桁架和上、下弦风撑桁架组成的空间桁架体系，由于在空间桁架内部要通过皮带输送机和检修人员，不能设置交叉支撑，这个空间桁架体系是可变的。为避免上、下弦风撑桁架在风载作用下产生错动，应在栈桥桁架的端部及支座位置设置封闭刚架。
　　栈桥桁架的墙身和屋面通常采用金属夹芯板围护，荷载较小，栈桥的主要荷载混凝土楼板、煤及皮带机等都集中在桁架下弦，因此承重桁架的布置通常为平面桁架，这样可使大部分桁架腹杆处于受拉状态。桁架的高度可取桁架跨度的1/12～1/8 并应满足工艺检修要求，网格宽度通常取为2.0 m～3.0 m ，桁架网格宽度应与桁架高度协调，尽量使斜腹杆与上下弦的夹角在30°～60°之间。
　　为简化计算，上、下弦风撑桁架的分格应与承重桁架相同，这样可保证承重桁架上、下弦杆在平面内外的计算长度一致。
　　2、 钢管桁架栈桥结构的构件设计
　　由于钢管桁架栈桥结构在计算时，不是按照空间体系整体计算，而是简化为一系列的平面桁架，因此，在进行构件设计时，应特别注意在各个计算简图交界处构件的设计。下面分别讨论钢管桁架栈桥结构各部分构件的设计。
　　2.1 承重桁架构件设计
　　承重桁架构件一般选用高频焊接钢管或无缝钢管，由于承重桁架和平面外风撑桁架的分格相同，可以认为其平面内外的计算长度相同，其计算长度可参照网架规程中采用焊接空心球节点杆件的规定，取0. 9L桁架的腹杆，除端部和有支点处兼封闭刚架构件的直腹杆外，可直接采用承重桁架的计算内力设计。桁架上、下弦杆设计时应特别注意，其设计内力除考虑承重桁架的计算结果外，还应叠加上、下弦风撑桁架在水平风载作用下所产生的最不利内力。
　　2.2 风撑桁架构件设计风撑桁架的上、下弦杆与承重桁架相同。
　　其交叉腹杆可直接采用风撑桁架的计算结果，并按受拉杆件设计；竖直腹杆，除端部和有支点处兼封闭刚架构件的直腹杆外，其轴力可采用风撑桁架的计算结果，并应考虑直接承受楼屋面均布荷载产生的弯矩和剪力，按压弯构件计算，风撑桁架的直腹杆可采用工字钢或大直径钢管，以利构件抗弯。
　　2.3 封闭刚架构件设计
　　封闭刚架的构件可直接采用框架计算内力，按压弯构件设计。其横梁可采用工字钢或大直径钢管，桁架范围内的钢柱可采用大直径钢管。以上构件的平面外计算长度均可取构件的几何长度。下部支承柱的柱脚在平面内外均应作成固接，平面外计算长度与栈桥桁架对柱的约束程度有关。一般为防止栈桥桁架沿桁架长向伸缩时，给支承柱带来附加弯矩，可将栈桥桁架的支座设置成可沿桁架长向自由滑动的支座。这时，桁架对下部支承柱的平面外几乎不起约束作用，支承柱的平面外计算长度可按悬臂柱考虑，取为2. 0L.栈桥悬挑端部的封闭刚架，不作为受力刚架计算，但为了维护结构整体的几何不变，也应有足够的强度和刚度，可参照支座处封闭刚架设计。
　　2.4 栈桥结构节点设计
　　钢管栈桥桁架节点可参照网架规程中的节点，由于栈桥桁架上的荷载很大，杆型也不全为钢管，为方便施工，一般采用焊接空心球节点，其计算与构造可参见网架规程。