淺析圓形儲煤場結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

邢博

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家對土地資源及環(huán)境保護(hù)的認(rèn)知不斷提高，大型選煤廠中圓形儲煤場的工程設(shè)計(jì)越來越多。本文結(jié)合山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)大同智能物流中心B區(qū)長春興選煤廠原煤儲煤場設(shè)計(jì)案例，對圓形儲煤場在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載取值、工況選取、計(jì)算方法等問題給出了具體方法及計(jì)算結(jié)果，最后提出了規(guī)范中未詳細(xì)闡述的設(shè)計(jì)問題，供同類工程設(shè)計(jì)參考和比較。

關(guān)鍵詞：圓形儲煤場；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；落煤筒；暗道

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

在大型選煤廠中，原煤或產(chǎn)品煤的儲存通常采用地上圓形筒倉或方形群倉。當(dāng)入儲量要求較大時(shí)，多利用地形特點(diǎn)建地下或半地下槽倉及加蓋地面堆場的儲煤場。根據(jù)卸煤方式不同，儲煤場又分為落煤筒單獨(dú)卸煤，棧橋和落煤筒共同卸煤。本文以山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)大同智能物流中心B區(qū)長春興選煤廠原煤儲煤場的設(shè)計(jì)為案例，詳細(xì)分析了落煤筒、地下回煤暗道及四周擋煤墻的荷載取值、內(nèi)力分析及設(shè)計(jì)中存在的常見問題和應(yīng)對措施。

1.工程概況

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)大同智能物流中心B區(qū)長春興選煤廠工業(yè)場地位于山西省大同市左云縣小京莊鄉(xiāng)周大莊村—英格寨村一帶，行政隸屬左云縣小京莊鄉(xiāng)管轄。儲煤場直徑100m，設(shè)計(jì)儲煤能力74 300t；中心落煤筒采用鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，其筒內(nèi)直徑6m，筒壁厚350mm，筒體高度39.3m；落煤筒上部建筑采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，層高5.5m，帶式輸送機(jī)機(jī)頭拉力56kN，鋼結(jié)構(gòu)帶式輸送機(jī)棧橋支腿豎向力900kN、水平力180kN；回煤暗道凈截面4.5mX4.8m，暗道全長106m；擋墻高度5.5m；屋蓋網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)頂部與落煤筒部分完全脫開，如圖1。本場區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，地震加速度為0.10g，所屬的設(shè)計(jì)地震分組為第二組，設(shè)計(jì)特征周期值為0.40s；基本風(fēng)壓0.55KN/m2；基本雪壓0.25KN/m2；標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度1.71 m。

圖1

根據(jù)中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司工程勘察所2013年11月提供的《山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)大同智能物流中心 B區(qū)長春興選煤廠 工業(yè)場地巖土工程詳細(xì)勘察 報(bào)告書 》，基礎(chǔ)持力層為層基巖，地基承載力特征值fak=260kpa。

2.結(jié)構(gòu)分析

2.1儲煤場圍護(hù)墻

儲煤場圍護(hù)墻采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，煤堆輪廓線距離圍護(hù)墻軸線5m，因此不需要考慮煤堆堆載對墻體影響。圍護(hù)墻主要承受荷載為上部屋蓋網(wǎng)殼的豎向力及水平推力。圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)相對簡單，設(shè)計(jì)時(shí)僅需考慮上部屋蓋網(wǎng)殼荷載、風(fēng)荷載、地震作用、地基基礎(chǔ)條件等基本設(shè)計(jì)信息，在此不再贅述。

2.2回煤暗道

根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大要求的規(guī)定，埋置于土中的現(xiàn)澆式地下室墻壁等結(jié)構(gòu)最大長度不應(yīng)大于30m，因此結(jié)合本工程實(shí)際情況，將回煤暗道劃分為5段，其中最長段長度26m。暗道主要受力作用為上部堆煤荷載對暗道頂板、底板及側(cè)壁產(chǎn)生的彎矩作用。按照每段暗道上部堆煤高度不同，選取不同截面尺寸，分別對每段暗道進(jìn)行計(jì)算，得出相應(yīng)配筋結(jié)果，為簡化計(jì)算，本次設(shè)計(jì)僅考慮暗道側(cè)壁產(chǎn)生最大彎矩值，如表-1所示。

表-1

2.3落煤筒

2.3.1 荷載

落煤筒所承受荷載有上煤膠帶走廊傳來的豎向荷載及水平風(fēng)荷載，落煤筒結(jié)構(gòu)自重，樓（屋） 面活荷載"落煤筒外露部分水平風(fēng)荷載，煤的側(cè)壓力，地震作用等。

2.3.2計(jì)算工況

1）筒內(nèi)滿載，外部料堆完整，結(jié)構(gòu)自重，樓面及屋面活荷載，輸送機(jī)棧橋的永久荷載、可變荷載、膠帶拉力，筒身外露部分及相連接的輸送機(jī)棧橋的風(fēng)荷載或地震作用；

2）筒內(nèi)滿載，除60°角的扇形面積外，料堆其他部分完整，其他與第1款相同；

3）筒內(nèi)滿載，外無堆料，沿落煤筒全高作用的風(fēng)荷載或地震作用，其他與第1款相同；

4）筒內(nèi)卸空，外部料堆完整，其他與第1款相同。

2.3.3計(jì)算分析

依據(jù)《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，得出結(jié)論如下：最不利組合為工況3），落煤筒底部最大彎矩為90 250kN.m，最大剪力為5920kN?？紤]筒壁配置雙層受拉鋼筋，最后得出計(jì)算配筋面積為3485mm2，實(shí)際配筋 22@100。

因落煤筒底部與暗道III相連，所以考慮暗道III同時(shí)為落煤筒箱型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板高度取值1300mm?；A(chǔ)底部地基反力為395kPa，修正后的地基承載力特征值fa為620kPa，滿足規(guī)范要求。由于基礎(chǔ)向外懸挑過大，暗道側(cè)壁布置加勁墻板6道，每道600mm寬，用以抵消基礎(chǔ)底板剛度較差的影響，最終底板內(nèi)配雙層受力鋼筋22@100，滿足規(guī)范要求，基礎(chǔ)配筋圖如圖2所示。落煤筒整體穩(wěn)定系數(shù)3.6，大于1.6，滿足規(guī)范要求。

圖2

3結(jié)論與展望

儲煤場作為大型選煤廠內(nèi)煤炭儲運(yùn)的重要構(gòu)筑物，具有容煤量大、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)約用地等特點(diǎn)，在今后的發(fā)展中必將占有重要的地位。但對于規(guī)范中荷載工況的具體選取細(xì)節(jié)仍不明確、落煤筒裂縫控制未給出具體計(jì)算方法等問題仍需要相關(guān)工作者及設(shè)計(jì)人員在今后的設(shè)計(jì)研究工作中進(jìn)一步明確。

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