钢结构栈桥设计中的一点体会

及排列 , 一般情况下胶带与胶带机的宽度值为 :
胶带宽度
胶带机宽度
500
940
650
1110
800
1310
1000
1520
1200
1770
人行道的宽度 n = 700～800 ; 检修道宽度 m = 450～ 500 。
如果有溜槽或其他设备穿过栈桥 , 则其总宽度要做调 整 。总宽度应算至桁架中心 , 通常 a = 100～150 , 如图 1 。
2005 年第 9 期 煤 炭 工 程 设计技术
ห้องสมุดไป่ตู้
钢结构栈桥设计中的一点体会
李玉兰 , 杨 军
(中煤国际工程集团 北京华宇工程有限公司 , 北京 100011)
摘 要 : 钢胶带机封闭式栈桥在工业建筑设计中是不可缺少的构筑物 , 然而目前还没有有 关的特定规范 , 因此钢栈桥的设计方法并不统一 , 存在着一些隐患 。论文较系统地介绍了钢栈 桥设计的原则 , 通过对钢结构栈桥横断面 、构件型号的选取及杆件的合理布局 , 使设计尽量做 到经济 、合理 、安全 、适用 。 关键词 : 钢胶带机封闭式栈桥 ; 水平防风撑 ; 桁架 ; 胶带机 中图分类号 : TU391 文献标识码 : B 文章编号 : 1671 - 0959 (2005) 0920015202
桥也可采用轻型地板设计 。
3 水平防风撑
水平防风撑用来承受桁架横向荷载 , 并保持桁架的空 间稳定及空间刚度 , 是栈桥构件中除主桁架以外很重要的 构件 。它布置在桁架的上弦和下弦平面内 , 桁架的弦杆同 时是支撑的组成杆件 。支撑斜杆一般采用等边单角钢 , 用 交叉斜腹杆对经常改变方向的荷载 (风荷载 、地震) 最有利 , 斜腹杆只考虑承受拉力 , 竖杆承受压力 。否则支撑将成为 多次超静定水平桁架 , 此时支撑的每个杆件将要由压杆长 细比来控制截面的选择 , 这是很不经济的设计 。斜腹杆的 角度最好为 40～50°。采用整浇板时不再设支撑 。
度较大 ,
支架可作成钢支架 ,
且宜采用倾斜式的 。一般 b H0
=
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时稳定能够满足
(
H0
为支架的高度 ,
b 为支架的宽
度) 。此时应验算支架顶端的侧移 , 支架顶端的侧移应小于
1 250
H0 。支架立柱一侧受到限制时 ,
也可将单侧立柱倾斜 。
四柱空间支架 , 高度在 25m 以下时无须倾斜 。空间支架的
4 栈桥两端门架
栈桥两端门架是水平防风撑桁架即支撑形成的水平桁 架的支点 , 水平防风撑将栈桥的水平作用力通过两端门架 传向支座 , 它能保证栈桥在横向的刚度及稳定 。所以 , 设 计时必须保证梁 、柱连接点为刚接 。同时其立柱也是承重 桁架的组成部分 (端竖杆) 。立柱截面的选择必须考虑两者 的内力组合 , 有上斜杆的承重桁架其端门架的立柱内力为 零杆 。端门架的横梁及立柱通常选用双槽钢或工字钢 , 立 柱的底部基板必须与地面平行 , 从而斜栈桥承重桁架在重 力作用下不产生水平滑移 。
8 栈桥支座
对倾斜放置的栈桥 , 可动支座 (滚动支座 、滑动支座) 布置在栈桥的上方 , 铰支座布置在栈桥的下方 。桥跨大于 35m 时 , 不能再采用滑动支座 , 应采用滚动支座 。
9 结 语
工程设计时还需具体问题具体分析 , 从以上几方面综 合考虑 , 合理确定几何尺寸及构件型号 , 以达到外形美观 、 经济适用的目的 。
支撑弦杆的作用力要作为承重桁架的附加荷载计算 , 一般 只为承重桁架作用力的 15 % , 如果截面选择的余量远大于 15 %则可不另计算 。
栈桥跨度超过
30m 时 ,
拼装起拱预留量为 1 。弦杆 500
拼接部位不要放在节点上 , 可放在节间的中部 。
栈桥 组 合 杆 件 的 赘 板 , 压 杆 每 杆 不 少 于 2 个 , 间 距
承重桁架所受竖向荷载 (恒载 、活载包括风在竖向产生 的荷载) 应加在桁架的节点上 。水平荷载 (风荷载 、地震) 对
收稿日期 : 2005 - 03 - 26 作者简介 : 李玉兰 (1965 - ) , 女 , 河北保定人 , 高级工程师 , 一直从事结构专业设计工作 。
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设计技术 煤 炭 工 程 2005 年第 9 期
桁架高度方向的轴线尺寸取决于栈桥的跨度 ,但需同
图1
时满足栈桥从底板到顶板的高度不应小于 212m , 其两端的 门架高度不小于 119m , 且为 100 的倍数 。不加下斜撑的栈 桥跨度一般情况下为 30～36m , 可以是单跨或多跨 。多跨 栈桥的布置视桥下的建筑物 、构筑物 、公路 、管网及铁路 等的布置而定 , 并相互协调 。桥跨尺寸的确定除上述条件 外 , 还要考虑到所用钢材的经济性 、制造简单及安装方便 。 钢材消耗最少的桁架其 h/ L = 1/ 10～1/ 12 ( h 为桁架高度 , L 为桁架跨度) , 由此可知不加下撑的桁架高度为 215～ 313m , 最优跨度为 25～ 36m 。如果桁架的支架也是钢结 构 , 其最优跨度就要与支架的钢材消耗统一考虑 。若跨度 不等 , 通常为了使栈桥的高度统一 , 小跨度的桁架高度就 要随大跨度的桁架高度而加大 。综上所述 , 应尽量考虑将 桁架的跨度布置一致或接近一致 。
纵向弯 杆件
腹杆
曲方向 长度 支点斜杆 、支点竖杆 其他各杆
在桁架平面内 l
l
在桁架平面外 l 1
l
018 l l
注 : l - 杆件的几何长度 (相邻节点间的中心距离) 。 l 1 - 桁架平面外不动固定节点间的距离 。
7 栈桥支架
栈桥支架一般可以设计为钢筋混凝土支架 、钢支架 。
支架承受桁架传来的竖向和横向荷载 , 支架的稳定性决定 支架下部的宽度 , 支架稳定力矩与倾覆力矩的比为支架的 稳定系数 , 一般取 1125 。支架高度小于 1510m 时 , 可以作 成钢筋混凝土支架 , 其宽度一般与上部栈桥同宽 ; 支架高 度大于 1510m 、且两侧栈桥跨度也较大时 , 稳定要求的宽
承重桁架一般采用两种形式 : ①带有辅助竖杆的三角 式腹杆系桁架 ; ②斜杆受拉 、竖杆受压的下斜式桁架 , 斜 杆的角度最好为 40～50°。三角式腹杆体系的桁架中只有向 跨度中心倾斜的腹杆才是受拉的 , 另一半的斜杆和辅助竖 杆受压 。端部的支承杆件应向上倾斜 (受压) 。布置杆件时 应使竖杆垂直于弦杆 , 桁架节间数为偶数 , 若不能为偶数 时中央节间可采用交叉斜腹杆 。下斜式桁架倾斜时 , 右半 部斜杆比左半部斜杆长 , 同时节点也不对称 , 一般不采用 。
40 r , 拉杆间距 80 r ( r 为杆件断面的回转半径) 。当栈桥跨
度大于 40m 时 , 梁式钢桁架就不经济了 , 宜采用下撑式主
桁架 , 下撑式主桁架是一次超静定结构 , 其跨度可限制在
100m 以内 。在非寒冷地区 , 栈桥内不经常有人工作 、且胶
带机又有特殊保护时 , 可采用不设外围护结构的栈桥 , 栈
6 桁架构件截面选择与桁架杆件的计算长度
构件截面通常是由两个等肢角钢组成的丁字截面 , 等 肢角钢比不等肢角钢便宜 15 %～17 % , 但组合等肢角钢对 X 轴的惯性矩比对 Y 轴的惯性矩小 , 不等肢角钢长边组合 时两轴的长细比较接近 , 设计时应根据所要控制的长细比
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选择不同的组合 。当桁架压杆平面外的长度远大于平面内
长度时 , 采用短边组合较为合适 。桁架杆件的长细比见表 1 , 桁架杆件的计算长度见表 2 。
表 1 桁架杆件的长细比
压杆
容许长细比 拉杆 容许长细比
支座立柱 、上弦 、
下弦杆 、
支点斜杆
120
斜杆
400 (250)
腹杆 支撑
150
腹杆
400 (350)
200
支撑
400 (400)
注 : 括号内的数适用于承受动力荷载的杆件 。 表 2 桁架杆件的计算长度
顶部同时作为两跨桁架的支承时 , 可将顶部用斜杆收缩为
单支点 。多跨栈桥的支架 , 当不能利用两端建筑物或平面
支架过高不能作为不动支架时 , 应设置一个空间支架 , 空
间支架可设置在拉紧装置的部位 ; 反之可不设空间支架 。
钢支架的立柱 , 一般可采用工字形截面或组合截面 。当栈
桥高度大于 35m 时 , 也可采用钢管柱 。
近年来 , 在工程设计中 , 钢结构栈桥的应用日趋广泛 。 同时 , 钢结构计算程序的应用 , 如 SAP6 、STS 等 , 又为设 计提供了更便利的途径 。笔者通过对实际工程的设计 , 总 结了一点经验 , 旨在为钢栈桥设计提供参考 。
1 栈桥桁架横断面尺寸的确定
桁架宽度方向的轴线尺寸取决于栈桥上胶带机的型式
2 桁架的跨间结构
跨间结构由承重桁架 、水平支撑 、端框架及横梁组成 。 承重桁架一般设计成梁式或悬臂式 , 一般不采用连续式超 静定多跨桁架 , 悬臂桁架的悬臂长度一般不超过 6～8m 。 桁架的节间是根据楼板的跨度来确定的 。支撑楼板的横梁 应该放在桁架的节点上 , 一般为 218～311m , 310m 为好 。
5 栈桥的经济指标
当桥 宽 310m , 一 条 胶 带 时 , 用 钢 量 350 ～ 400kg/ m ; 当桥宽 410～510m , 两条胶带时 , 用钢量 450～600kg/ m ; 当桥宽 515～710m , 三条胶带时 , 用钢量 650～800kg/ m ; 当桥宽 810～1010m , 三条胶带时 , 用钢量 1000～1500kg/ m ; 当桥宽大于 1010m 时 , 横梁要采用组合梁或桁架 , 栈 桥的用钢量大大增加 。
(责任编辑 马光辉)