煤矿钢桁架输煤栈桥加固方案分析

煤矿钢桁架输煤栈桥加固方案分析

摘要：输煤栈桥规范的使用寿命是50年，但是在投入使用之后，受多个因

素的影响，其在使用的过程中节点、钢架容易被腐蚀，在被腐蚀之后如果没有及

时维修则是会加大腐蚀的速度，最终影响煤矿的安全。文章结合某煤矿工程发展

实际情况，在分析煤矿钢桁架输煤栈桥使用中所存在问题的基础上，就问题来提

出的对应的解决措施。

关键词：煤矿；钢桁架；输煤栈桥；加固方案

煤炭洗选在煤炭销售过程中发挥着十分重要的作用，其中煤炭运输环节在整

个洗选过程中起着十分重要的作用。输煤栈桥是将原本煤仓和各洗选系统连接在

一起，而后借助皮带运输机来运输煤炭各类产品，从而为煤炭洗选企业的发展建

设提供支持。在煤炭运输的过程中如果输煤栈桥遭受破坏，不仅会让整个洗选系

统瘫痪，而且严重的情况下还会出现人员伤亡。因此，为了保障煤矿的顺利运输，需要相关人员做好输煤栈桥的维护管理工作。

1.

工程概述

文章所研究的输煤栈桥处于矿区的中心地带，皮带走廊连接主要煤矿洗选厂

房和精煤储煤仓。输煤栈桥的基本结构形式是两跨简支钢桁架栈桥。输煤栈桥的

内部会设置连续皮带传送机，皮带的长度为90m，倾斜角度为15度，由钢筋混凝

土柱支撑。皮带走廊墙体内侧是钢筋混凝土槽型挂板，外侧会使用彩钢板来进行

维护，屋面顶板和楼面板内部会铺设钢筋混凝土预制的槽板。输煤栈桥的支撑力

量为钢筋混凝土框架和精中煤储煤仓。输煤栈桥的剖面示意图如图一所示。

图一：输煤栈桥的剖面示意图

1.

煤矿钢桁架输煤栈桥当前存在的问题分析

1.

输煤栈桥的外部腐蚀。在对现场情况勘查分析之后发现，由于矿区空气质量较差，导致输煤栈桥的桥外维护钢板遭受了比较严重的腐蚀，甚至还出现了不同程度的脱落，对厂区周围人民的安全带来了威胁。第二，输煤栈桥顶部和楼面板的腐蚀。输煤栈桥顶板、楼面板是钢筋混凝土槽型预制板，在大气和煤介质的长期影响下，楼面板的下部分出现了严重的腐蚀，伴随还出现了混凝土发霉腐蚀和脱落问题。第三，输煤栈桥支座位置上腐蚀。输煤栈桥支座牛腿混凝土碳化现象严重，有一部分裸露出内部钢筋，混凝土脱落之后会使得输煤栈桥失去了一个重要的保护层。第四，输煤栈桥上弦和下弦的腐蚀。输煤栈桥的上弦很少会受到洒水的干扰，加上其处于围护板的内侧，其杆件保存良好。但是由于下弦杆件会遭受大气环境的腐蚀，加上厂区人员没有做好洒水除尘工作，煤尘中的腐蚀介质会加剧钢架的腐蚀。第五，输煤节点的腐蚀。在输煤栈桥中腐蚀最为严重的部位是栈桥跨汇总部位的竖向腹杆和倾斜腹杆以及下弦连接的节点板上。在出现以上腐蚀情况之后，不仅钢架的腹杆会出现油漆脱落的问题，且伴随腐蚀的加剧，输煤栈桥会逐渐失去自己的承载能力。第六，钢筋混凝土支架的碳化。受矿区环境内部腐蚀性介质的影响，在输煤栈桥运输的过程中不仅会让钢架遭受到腐蚀，而且部分钢筋混凝土支架也会受到碳化的影响，最终加速了钢筋被腐蚀的速度。

1.

针对煤矿钢桁架输煤栈桥问题的加固措施

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钢结构加固方法

在选择钢结构加固方法的时候要严格遵循设计方和建设方的基本要求，由设

计人员和施工单位在保障输煤安全的情况来来确定煤矿钢桁架输煤栈桥加固措施。本工程在建设的时候采用SAP2000软件来开展分析计算，该软件不仅具备三维图

形环境的可透视新，而且还能够在环境中实现多维建模。在使用SAP2000软件对

煤矿钢桁架输煤栈桥结构开展受力分析的时候一般会牵扯到结构建模、内力计算、结果分析等工作。其中，结构建模是根据实际工程情况所打造出的计算模型，在

定义杆件截面和支座类型方面起到了十分重要的作用。内力计算是将荷载通过确

定好的模式来添加在模型上，统计符合实际情况的荷载组合，确定好荷载组合之

后进行内力计算。结果分析是根据工程计算结果所展开的分析。第一，打造模型。将借助CAD建立好的三维煤矿钢桁架输煤栈桥模型导入到SAP2000软件中，定义

杆件的截面类型，将桁架的上下弦杆和两端的门钢结构定义为梁单元，其他定义

为杆单元。第二，荷载设计。①恒荷载。走廊楼面、屋面、墙面都需要预制槽型板，走廊楼面使用5mm厚度的1:2水泥砂浆浆面层压光处理，走廊楼面荷载总计

为每平方米2.04KN。屋面使用20m厚度的1:3比例水泥砂浆找平层进行处理，屋

面荷载总计为每平方米1.9KN。墙面模板使用200号水泥砂浆钢丝网制作而成，

墙面总体荷载为每平方米0.75KN。②活荷载。楼面活荷载为每平方米3KN，屋面

活荷载为每平方米0.7KN，加固过程中的施工荷载为每平方米1KN。③风荷载。

封闭式输煤栈桥的结构比较高，风荷载是其中重要的荷载，结合矿区的地理位置

和实际情况，基本风压=风振系数x风压高度变化系数x风荷载体型系数。

1.

混凝土支架柱的加固方法

结合工程的施工特点选择使用增加截面加固方法来对混凝土的支柱实施加固

处理。在考虑多方因素之后，工程选择使用增加截面加固法来对混凝土的支柱

实施加固处理。第一，构造规定。在使用增加截面加固方法的时候对新增加的部

分需要显著使用现浇混凝土浇筑形成。对待原来的混凝土还需要进行打毛处理，

打毛之后在外侧涂抹结构界面胶。在实施加固操作的时候，加固所使用的钢筋必

须是热轧钢筋，受力筋的直径要超过14mm。第二，受压构件正截面的加固计算。

结构加固操作所使用的混凝土强度等级要比原有的结构提升一个层次，总体高于

20级。在本工程中，梁柱型号为200，因此，工程加固用混凝土的强度为C35。

（三）钢桁架加固方案

在具体施工操作中，我们可以发现，桁架加固方案的加固方法有很多种，常

见的加固方式包含替换局部构件、增加零部件、增加压杆附加支撑力量、预应力

的引入等，将这些方法引入到输煤栈桥结构施工中会起到理想的效果，工程通过

一些的方法能够实现对结构的有效加固。①改变桁架的重要支撑。为了能够增加

结构的刚度和强度，需要采取积极的措施对上部分的拱架和下部分的桁架实施必

要的加固处理，将以往的一般性连接调节为刚性连接。②增加零构件。在具体实

施操作的时候由于下部分的桁架加固方案是十分特殊的，施工难度较大，因此不

适合对下部分的钢结构实施必要的焊接处理，可以通过增加上部分钢结构的方

式来提高以往结构的变形能力。

结束语

综上所述，在考虑输煤栈桥结构构件损伤情况和经济效益的实现问题，最终

选择钢结构加固方法来作为输煤栈桥加固的主要方法，确定使用增大截面的方法

来对混凝土柱实施加固处理，并制定出了具体的加固方案，加固方案制定完成之

后使用SAP2000软件来对结构建模分析，最终的计算结果想证明，经过加固处理

之后的输煤栈桥结构变形和应力都能够满足规范的设计要求，加固方法切实可行，具备实际推广意义。

【参考文献】

[1] 程志鹏. 输煤栈桥加固方案分析[J]. 山西建筑, 2020, v.46(04):90-92.