输煤栈桥设计要点

建筑与结构设计ｌ　ｌ＿　

输煤栈桥设计要点　

Ｄｅｓｉｇｎ　Ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ　Ｔｒｅｓｔｅｌ　

常杰云　

（中国煤炭科工集团天地科技股份有限公司，北京１０００１３）　

ＣＨＡＮＧ　Ｊｉｅ－ｙｕｎ　

（ＴｉａｎｄｉＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌＣｏ．Ｌｔｄ．ｏｆ　ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ）　【摘　要】栈桥作为输煤的重要环节，利用了力学中的桁架原理，实际设计中每个单位都有自己的设计方法和设计思路。　

笔者根据这些年的积累，借鉴相关单位的设计优点，总结出了一套输煤栈桥设计方法。　【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｒｅｓｔｌｅａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｌｉｎｋｏｆｃｏａｌ，ｕｓｅｔｒｕｓｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｎｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｔｈｅａｃｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｅａｃｈｕｎｉｔｈａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｉｒ　

ｏｗｎｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｉｄｅａｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｙｅａｒｓｏｆａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｄｅｓｉｇｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｕｎｉｔｓ，ｓｕｍｍｅｄｕｐａ　ｓｅｔｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｓ．　【关键词】栈桥；输煤；桁架；设计　【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｔｒｅｓｔｌｅ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔｃｏａｌ；ｔｒｕｓｓ；ｄｅｓｉｇｎ　

【中图分类号ＩＴＵ３１８　【文献标志码ＩＢ　【文章编号】１００７．９４６７（２０１７）０７．００２７．０３　［ＤＯＩ］１０．１３６１６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１７．０７．００２　

１引言　

在矿井地面建构筑物中，输煤栈桥担负着很重要的作　

用，地下开采的煤炭经提升系统出井口后，需输送到选煤厂进　

行加工，需要经过转载点到筒仓或者储煤场储存，运输到装车　

站外运。总之，煤炭在地面上的水平运输大部分都需要借助栈　

桥来实现，因此，栈桥在煤炭的洗选以及储装运的环节中起至　关重要的作用。在栈桥的设计中，钢结构因其材质均匀、重量　

轻等优点被广泛使用。笔者通过对实际工程的设计，总结了经　

验，可为钢栈桥设计提供参考。　

２栈桥结构的形式　

【作者简介】常杰云（１９８２一），男，山西大同人，工程师，从事与储装　相关的土建设计和研究工作。　栈桥的钢桁架结构从形式上分为３种：钢桁架（包括～端带悬　

挑的单跨桁架）如图１、图２，钢梁（包括加下弦的钢梁）如图３、　

带下弦拉杆的钢桁架如图４。基本的设计原则都是围绕钢桁架　的杆式结构来通过杆件的拉压来消耗内力和控制变形。　

图１采用的是拉压交错的布置方式，腹杆的形式采用组　

合角钢或热轧Ｈ型钢，该结构形式上弦杆受压，下弦杆受拉，　

腹杆拉压交错。图２采用的是“Ｎ”字形【　Ｊ单向斜腹杆时为最佳　

腹杆。当跨度比较大，为了减少桁架杆件内力，可在桁架下弦　

杆应力较大的区域设置拉杆，称作内部超静定结拉杆，图３中　

整个桁架的有效高度增加了，桁架由原先的下弦杆受拉变为　

受压，而增加的下弦杆为拉杆。这样有效增加了桁架的高度，　

控制了结构的应力和变形。图４中是钢框架梁下边加弦杆，　

相对桁架结构厚重得多，钢梁上面焊接门架，无形中增　加了用钢量，一般使用较少。对跨度较小，钢梁变形不够　

时使用较经济。　

２７　Ｉ工程建设与设计　ｌ　Ｃｏ￣ｔｒｕｃｔｉｏｒｔ＆Ｄｅｓ　ＦｏｒＰｒｏｊｅｃｔ　

．．　、．　、ｒ　，　～　ｉ　：　～　、　图１拉压杆件桁架　

ｌ＿　｜ｆ１　。｜　●　｜　。　＿　

图２受拉杆件桁架　

～２　ｌｌ　．　ｌｌ＿ｌ　一．　１　！　Ｉ一＿　Ｉ　

图３带下弦钢桁架　

二　＝．＝＝　。　

图４钢梁带下弦　

３钢桁架截面形式及节点构造　

钢桁架截面宽度取决于栈桥上胶带机的型式以及排列，　

一艘情况下胶带与胶带机的宽度值曲见表１。　

表１胶带和胶带机密度　／ｍｍ　胶带宽度　胶带机宽度　５０ｏ　６５０　８０ｏ　１　ｏｏＯ　１　２００　９４０　１　ｌ１Ｏ　ｌ　３１Ｏ　１　５２０　１　７７０　栈桥的高度一般不低于２．２ｍ，门架的高度根据皮带以及　

相关的设备来确定，但是一般模数是ｌＯＯｍｍ。栈桥的跨度结合　

工程实际来确定，一般考虑下面跨越的建筑物以及河流、道路　

等的宽度，还要考虑所用钢材的经济合理性以及安装方便与　

否，桁架的高跨比在１／ｌｆｆ　１／１２比较合理。一般的情况下不加　

下弦杆的桁架跨度取３０～３６ｍ比较经济合理。桁架的变形控　

制一般按照钢梁的扰度控制，变形不超过Ｌ／４００就是安全。　栈桥的跨间间距尽量与桁架高度接近，斜腹板的杆件与　

上下弦杆夹角最好为４０～５０。，接近４５ｏ为最好，受力比较合　

理。跨间结构由称重桁架、水平支撑、端框架及横梁组成。称重　

桁架可以设计成梁式或者悬挑式，一般不采用多连续式超静　

２８　定多跨桁架。　

钢桁架［３１上下弦一般采用双面角钢的形式，当跨度较大　导致内力较大，采用双角钢已不能满足设计要求时，可以采用　

Ｈ型钢截面形式，有的设计单位也采用焊接的管状结构。钢桁　

架腹杆根据结构受力的大小采用合适的双角钢州形式，当双角　

钢不能满足时可以采用面对面的双槽钢，或者与桁架配套的　

钢管。钢桁架的上下弦水平支撑一方面提供桁架平面刚度，另　

一方面可抵抗水平的风荷载，保证结构的安全与可靠度，常见　

的结构形式如图５、图６。水平支撑将结构承受的水平风荷载　

传到支座处的门架，最终传递给底座。支座处的门架采用热轧　

Ｈ型钢，连接采用刚接形式，以保证门架在平面内有足够的刚　

度，如图７。桁架的节点采用等强的设计原则，采用双面角钢时　

采用节点板焊接，上下面弦平面为了安装方便采用安装螺栓　

配合焊接，节点采用等强度设计，如图８。　

桁架下弦平面一般还要现浇楼板、槽形板、预制板或者轻　

型的格栅板、花纹钢板。桁架结构一般采用彩板维护，既保证　

结构内部的温度也减轻了结构的自重，节省材料。　

图５钢桁架上下弦水平支撑图６钢桁架上下弦水平支撑　

图７支座门架图　跨度小的栈桥可以采用框架结构，优先采用混凝土框架　

梁，梁上预埋钢板焊接门架，组成栈桥，一般框架梁的截面较　

大，但是经济性好于钢结构，缺点是施工进度慢。如果采用钢　

框架梁时，

受环境影响较小，施工进度快，当钢梁强度或者变　形较大时，可以采用加下弦的形式，如图４。　

、、　ｌｌＩ，．，　＿　—　—　０　

图８钢桁架上下弦水平支撑　

４栈桥支架及基础　

栈桥作为连接相邻建筑的通廊，提供了皮带运输的通道，　

栈桥一般搭接在已有建筑上，如转载点、筒仓、选煤厂、洗煤　

厂、主厂房、装车站等，而已有建筑之间的距离不一定刚好经　

济合理，有的跨度上百米，更有甚者达到几公里，为了支撑栈　

桥，保证栈桥的连续，需要根据地形来设置合理的支腿位置。　

该位置需要综合考虑栈桥的支腿布置以及周围的道路与构筑　

物，还需要考虑地厨隋况。　支架结构的地质情况较好的情况下一般采用独立基础比　

较经济适用，如果地质条件差些可以采用条基，特别差的考虑　采用桩基。　

支架一般可以设计为钢筋混凝土支架、钢支架。支架承受　

栈桥传来的竖向荷载和横向荷载，支架的稳定性决定支架下　

部的宽度［５１，支架稳定力矩应该大于支架的倾覆力矩，根据《建　筑地基基础设计规范》嘲第６．７．５条挡土墙抗倾覆的稳定系数　

取１．６，支架的倾覆与挡土墙的倾覆受力机理相似，因此，取为　

１．６比较合理。　

支架高度越高需要的抗倾覆力矩越大，支架就由两支腿　

变为四支腿，倾覆力矩再大的就变为上窄下宽的支架形式，用　

以抵抗倾覆力矩。一般的支架采用混凝土结构，或者采用Ｈ型　

钢的钢结构，当支架高度特别高不足以抵抗倾覆力矩时，采用　

钢管或者框架剪力墙的结构。　

５栈桥其他问题　

俗话说：三分计算，七分构造。栈桥谢寸馀了重视结构的　

计算外，还应该重视构造，有效的构造措施能保证结构假设条　

件的实现，保证结构的安全与可靠。桁架的节点要保证等强，　譬尊与　塑避ｉ十ｌ　＾　“　ｄ嘶　ｍ　ｚ　１　

节点板、连接方式等的设置和施工要保证节点顺利传力，限制　

结构的变形。ｆｑ架平面内要保证结构的刚度，有足够的刚度才　

能将侧面的荷载传到支座，尤其是支座１＇］架的刚度，为此可以　

在普通门架增加隅撑，支座门架必须刚接。上下的弦平面的支　

撑要有足够的刚度，以保证桁架平面外的稳定，尤其是增加了　

下弦拉杆的大跨度的桁架，增加的杆件是拉杆侧向支撑较弱，　

如果没有足够的稳定将导致结构的晃动，危及安全。　

桁架支座可以采用铰支座、滑动支座、滚动支座，这几种　

支座都能保证有效地释放传到支座的弯矩，钢桁架热胀冷缩　

会产生内应力，滑动支座、滚动支座产生位移将应力释放，保　

证了结构安全。一般将铰支座布置在下端，滑动（滚动）支座布　

置在上端，或者铰支座布置在刚度较小的部位，滑动（滚动）支　

座布置在刚度较大的部位。　

栈桥上面的荷载相对比较固定，除了结构自重就是输煤　

皮带以及上面的煤流，皮带的皮带拉力以及运输的不稳定性　

产生动载，该振动可能与钢桁架发生共振，从而影响结构的安　

全，因此，在设计中应有意错开皮带与钢桁架的频率。　

６结语　

本文总结了栈桥设计常用的思路，在具体设计实践中还　

需要结合实际情况具体问题具体分析，除了考虑结构的安全　

经济，还应考虑设计的细节，从小处着眼和节间距，取合理的　

节间距矢高，以达到结构外观的美感。　

工业建筑中一般没有考虑外观的美感，在工艺方案确定　后，机械专业提预埋，结构人员就进行设计，缺少建筑学专业　

这一环节，因此，我们应有意识提高自己的审美观，在设计中　注重建筑美，这样才能设计出完美的建筑。ｄ　

【参考文献】　【１】杨小军，等．５４ｍ跨度胶带输送机钢栈桥设计要点［Ｊ］．煤炭工程，　

２０１２（２）：ｌＯ．１２．　【２】李玉兰，等．钢结构栈桥设计中的一点体会【Ｊ］．煤炭工程，２００５（５）：　ｌ５．１６．　【３】陈绍蕃．钢结构设计原理（第三版）ＩＭ】．北京：科学出版社，２００９．　【４］ＧＢ５００１７－－２００３钢结构设计规范［ｓ】．　【５】陈玉欣．高大跨河栈桥￣ｉ．－ｔ－体会【Ｊ】．煤炭工程，２００９（５）：２４．　

２５．　【６］ＧＢ　５０００７－－２０１１建筑地基基础设计规范【ｓ】．　

【收稿日期１２０１６．１２．０２　

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