火力发电厂输煤栈桥设计简述
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科技创新导报2021NO.28ScienceandTechnologyInnovationHerald工程技术
火力发电厂输煤栈桥设计简述
冯颖
（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510063）
摘要：输煤栈桥是火力发电厂重要的建筑物，其形式一般为钢筋混凝土柱或钢柱支撑起钢结构连续桁架上
部结构，栈桥内部布置有输煤皮带机、检修通道、电缆桥架等。输煤栈桥的柱位布置需要考虑周边建构筑物的布置、地下管线的排布，兼顾经济性的跨度。输煤栈桥的建模计算通常需要借助有限元软件完成，需满足强度、挠度的要求，同时兼顾美观和经济性。关键词：火力发电厂输煤栈桥结构布置有限元方法中图分类号：TM611文献标识码：A文章编号：1674-098X(2021)10(a)-0035-03
BriefIntroductiontoDesignofCoalConveyingTrestleinThermal
PowerPlant
FENGYing(GuangdongElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,ChinaEnergyEngineeringGroup,Guangzhou,GuangdongProvince,510063China)Abstract:Coalconveyingtrestleisanimportantbuildinginthermalpowerplant.Itsformisgenerallyreinforced
concretecolumnorsteelcolumntosupportthecontinuoustrusssuperstructureofsteelstructure.Theinsideofthetrestleisequippedwithcoalconveyingbeltconveyor,maintenancechannel,cablebridge,etc.Forthecolumnlayoutofcoalconveyingtrestle,surroundingbuildingsandstructures,undergroundpipelinesandtheeconomicspanshallbeconsidered.Themodelingcalculationofcoalconveyingtrestleusuallyneedstobecompletedwiththehelpoffiniteelementsoftware,whichshouldmeettherequirementsofstrengthanddeflectionaswellasaestheticsandeconomy.KeyWords:Thermalpowerplant;Coalconveyingtrestle;Structurallayout;Finiteelementmethod
1概述
输煤栈桥作为发电厂的“血管”，串起煤场、转运站
和主厂房煤仓间，为汽轮发电机提供原料保证。输煤
栈桥形式一般为钢筋混凝土柱或钢柱支撑起钢结构连
续桁架上部结构，栈桥内部布置有输煤皮带机、检修通
道、电缆桥架等［1-3］。栈桥按功能需求分为封闭式和敞
开式；按输煤量的大小可布置单条或多条输煤皮带机，
由于皮带机的限制，输煤栈桥的倾斜角度通常为0°~16°，当倾斜角度大于10°时，检修通道需设置踏步供检
修使用。
2结构布置
2.1柱位布置
输煤栈桥柱的布置和栈桥间距的确定，需结合总平面布置图，充分考虑道路、周围建（构）筑物的基础、地下
管线、零米设备、雨水管和雨水井，避免发生碰撞。要结
合周围建筑物开门的位置，注意避让，栈桥柱与门保证
有1m以上的净距。跨道路、铁路处的栈桥需满足各个
维度的净空要求，一般来讲，栈桥桁架底距离道路净空
需大于5m，距铁路净空需大于6.6m［4］；栈桥柱距道路路
肩的净距需大于1m，距铁路中心线净距需大于4.5m。2.2结构选型
首先需根据工艺专业要求，确定采用露天栈桥还
是封闭栈桥。对低矮且跨度不大的输煤栈桥，栈桥桥
身及下部柱子宜采用钢筋混凝土柱；当跨度超过18m
时，栈桥桥身结构宜采用钢桁架结构，下部柱子可采用
现浇钢筋混凝土柱或钢柱。DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2111-5640-9748
作者简介：冯颖（1986—），女，硕士，工程师，研究方向为发电厂土建结构设计。
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输煤栈桥的设计在满足结构安全性的前提下，应
兼顾美观性，尤其是连接煤仓间的输煤栈桥，高度通常
比较高，宜采用大跨度栈桥及钢管柱或格构式钢柱。2.3上部结构布置
由于钢筋混凝土桥身的输煤栈桥通常应用于跨度
较小的情况，因而此处的上部结构仅讨论钢桁架桥身
的结构。在上部结构布置时，净空高度主要受皮带机
运行、电缆桥架布置等因素限制；超大跨度栈桥（通常
指跨度大于30m）的钢桁架高度由跨高比经计算确定。
采用钢筋混凝土柱且上部钢桁架与柱铰接时，地上封
闭栈桥的伸缩缝间距不宜超过130m，露天栈桥的伸缩
缝间距不宜超过100m；输煤栈桥采用钢柱时，地上封
闭栈桥的伸缩缝间距不宜超过150m，露天栈桥的伸缩
缝间距不宜超过120m；地下运煤廊道伸缩缝间距不宜
超过30m。
栈桥钢桁架沿纵向两端支座处设置门式刚架，其
梁柱按照刚性节点设计。栈桥沿纵向宜设置刚性跨，
刚性跨柱距一般定为6～7m为宜。
栈桥钢桁架的屋面沿纵向全长设置上弦水平支
撑；对于采用压型做底模的钢筋混凝土桥面板，当栈桥
跨度<24m时可不设置下弦水平支撑，当栈桥跨度≥24m时需在桁架两端设置下弦水平支撑。但在楼面混
凝土强度未达到时需采取措施保证栈桥楼面结构的侧
向稳定。
输煤栈桥钢桁架的上下弦杆宜采用热轧H型钢，
腹杆宜采用方钢管、圆钢管或者双角钢，力求轻巧美
观，施工方便。露天栈桥的钢桁架形式宜采用倒三角
管桁架。
输煤栈桥的钢筋混凝土柱截面高度可取H/25～H/20（H为基础顶面至栈桥钢桁架支座底的距离）；栈桥
钢筋混凝土柱间横梁间距宜取8～10m，横梁要均分栈
桥柱高度。2.4其他注意事项
（1）输煤栈桥与相邻建筑物之间应按照《火力发电
厂土建结构设计技术规程》（DL5022-2012）第11.8.1
条设置抗震缝。
（2）输煤栈桥长度超过150m时应设置安全疏散楼
梯，安全疏散楼梯宜布置在刚性跨位置处。
（3）输煤栈桥两端与相邻建筑连接处，可采用悬臂
结构与相邻建筑完全分开或设置成滑动支座；输煤栈
桥中间支座设置为铰支座。
（4）材料类型的选用上，强度控制的构件尽量采用Q355钢材，可减小构件截面；非强度控制的构件如水
平支撑等构件采用Q235钢材。
（5）栈桥桥面板上所有开孔四周需设挡水沿，钢桁架栈桥桥面板沿两侧纵向需通长设1m高防水反沿。
（6）封闭式运煤栈桥火灾危险性为丙类，耐火等级
为二级，当未设置自动灭火系统时，其钢结构应采取防
火保护措施［5］。
3主要设计步骤
3.1设计需使用的规范
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）、《建筑抗
震设计规范》（GB50011-2010）、《混凝土结构设计规
范》（GB50010-2010）、《钢结构设计标准》（GB50017-2017）、《火力发电厂土建结构设计技术规程》（DL
5022-2012）。
3.2设计需要的接口资料
（1）输煤栈桥总图布置。
（2）皮带机布置及支腿荷载。
（3）建筑布置图。
（4）电缆桥架布置及荷载提资。
（5）岩土工程勘察报告。
（6）其他放置在栈桥内部的如排水、消防设备布置
及荷载等。3.3主要设计参数3.3.1载类型
（1）恒载（DL）：主要包括柱、梁、桁架、楼板等结构
自重。
当栈桥倾斜角度大于10°，楼板自重需考虑踏步，
踏步高度通常为100～130mm。
（2）活载（LL）：主要包括屋面活载（RL）、桥面活载
（LL）和皮带机或其他设备荷载等（QL）。
屋面活载按上人与不上人，分别取2kN/m2或0.7kN/m2。
桥面活载在计算钢桁架及栈桥混凝土柱时，在明
确了皮带机支腿力并如实加载后，可按2kN/m2考虑
（仅走道范围），在计算桥面板及桥面次梁时按4kN/m2
考虑。
根据《火电厂和核电厂常规岛主厂房荷载设计技
术规程》（DL/T5095-2013）第4.4.3条，输煤栈桥上运
输皮带机支腿力需考虑动力系数1.25且此荷载作用方
向是垂直栈桥面的。
（3）风荷载（WL）按X和Y的正负向分别表示为WLX+，WLX-，WLY+，WLY-。
（4）地震作用（EQ）按X和Y向分别表示为EX，EY。
3.3.2载组合
（1）基本组合。1.3/1.0DL+1.5（QL+LL+RL）；
1.3/1.0DL+1.5WLX+/WLX-/WLY+/WLY-；
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1.3/1.0DL+1.5×0.7（QL+LL）+1.5WLX+/WLX-/
WLY+/WLY-；
1.3DL+1.5（QL+LL）+1.5×0.6WLX+/WLX-/WLY+/
WLY-；
1.2（DL+QL+0.5LL）+1.3EX/EY；
1.0（DL+QL+0.5LL）+1.3EX/EY。
（2）标准组合。1.0DL+1.0（QL+LL+RL）；
1.0DL+1.0WLX+/WLX-/WLY+/WLY-；
1.0DL+1.0QL+1.0LL+0.6WLX+/WLX-/WLY+/
WLY-；
1.0DL+1.0QL+0.5LL+1.0WLX+/WLX-/WLY+/
WLY-；
1.0（DL+QL+0.5LL）+1.0EX/EY。
3.4建模计算
输煤栈桥建模通常使用有限元软件，如SAP2000、Midas等，有些结构设计软件如PKPM和YJK不方便对
这种有倾斜梁的结构建模。无论用哪种软件，都推荐
在AutoCAD中三维建模，生成DXF文件后导入有限元
软件中的方法［6］。用AutoCAD三维建模时，将桁架、水
平支撑、横梁、柱等不同杆件按类型分层，导入到有限
元软件中时导入一层，同时分组，这样后期在有限元软
件中调整时可以分组调整，节省时间。3.4.1构件的简化
（1）钢桁架端跨的门式钢架，横梁与钢柱、屋面梁
与钢柱间均为刚接。
（2）钢桁架中间跨横梁与钢柱、屋面梁与钢柱、桁
架上下弦与钢柱均为铰接；桁架腹杆与上下弦为铰接；
桁架钢柱柱底与混凝土柱头铰接。
（3）栈桥柱的计算长度系数应按垂直和平行栈桥
两个方向分别计算。计算长度的取值按照《火力发电
厂土建结构设计技术规程》（DL5022-2012）第7.2.4条
规定。
（4）输煤栈桥一般按无侧移结构计算。3.4.2计算结果
（1）模态分析结构判断。
第一、第二振型尽量是平动，第三振型是扭转，但
输煤栈桥过长的时候有时候不会出现理想的模态，但应注意前几阶都是整体的模态，否则应该加强局部震
动部分的刚度。振型个数一般可以取振型参与质量达
到总质量90%所需的振型数，即计算结果中质量参与
系数要达到90%以上。
（2）配筋或应力比控制。
混凝土柱在满足强度和抗震构造的前提下，配筋
率推荐控制在1.5%~2%；钢桁架中构件在满足了稳定
前提下应力可以控制在0.95以内，但是为了钢结构采
购和加工便利，杆件截面类型不宜太多，还应考虑桁架
刚度、位移等其他因素，应力比并不是选用杆件的唯一
指标，应综合考虑各方面因素。
（3）变形要求。
根据《钢结构设计标准》附录B.1.1钢桁架允许挠
度为永久荷载和可变荷载标准值下数值为L0/400（L0为
构件的计算跨度）。
桁架上的钢横梁允许挠度为永久荷载和可变荷载
标准值下数值为L0/250。
柱顶位移与总高度之比不宜大于1/250。
4结语
输煤栈桥作为重要的火电厂建筑物，在布置其柱位
时须要考虑周边构筑物、管线的排布，须在栈桥中布置
