火電廠翻車機室結(jié)構(gòu)設(shè)計

【摘要】本文簡要介紹了翻車機室布置特點和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，采用Midas/gen軟件對翻車機室整體建模，進行空間有限元分析，并將空間有限元分析結(jié)果與土規(guī)計算簡圖結(jié)果進行對比分析，提出合理化建議。

【關(guān)鍵詞】翻車機室；結(jié)構(gòu)設(shè)計；空間有限元分析

引言

火電廠卸煤設(shè)施包括翻車機室和卸煤溝，由于火力發(fā)電廠需煤量較大，而翻車機系統(tǒng)具有機械化程度高，卸車速度快，卸車后車內(nèi)余量少，對貨種及物料塊度的適應(yīng)性強等優(yōu)點，常采用翻車機作為卸煤裝置。

翻車機室主體結(jié)構(gòu)在地下，主要影響因素有土壓力的作用、地下水位的影響、儲煤容量及地質(zhì)條件等，根據(jù)上煤工藝的計算，隨著機組容量增大，翻車機室煤槽容積相應(yīng)增大，其平面尺寸和深度也隨之加大，若采用《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（簡稱“土規(guī)”）簡化方法對土壓力、煤壓力等因素進行計算分析，計算結(jié)果誤差較大，且偏保守，造成一定程度的浪費。

1、翻車機室布置特點

翻車機室常用的布置形式有單獨設(shè)置一臺翻車機和平行布置兩臺翻車機，見圖1和圖2。

翻車機室地上部分為單層排架結(jié)構(gòu)，地下部分通常為二～三層，最下部的樓層標高在實際工程中約為-13.00～-20.00m，整個翻車機室埋置較深，當翻車機室單獨布置一臺翻車機時，上部排架柱不能置于下部主體結(jié)構(gòu)側(cè)壁上，需單獨設(shè)立基礎(chǔ)；當平行布置兩臺翻車機時可與工藝配合，適當調(diào)整上部排架柱與地下主體結(jié)構(gòu)側(cè)壁的位置，使之置于下部主體結(jié)構(gòu)側(cè)壁上。

2、翻車機室結(jié)構(gòu)設(shè)計

土規(guī)第7.1.2條明確規(guī)定，地下建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)選型與計算簡圖應(yīng)按下列原則選擇：

1）翻車機室結(jié)構(gòu)選型，當設(shè)有兩臺轉(zhuǎn)子式或側(cè)翻式翻車機時，一般采用鋼筋混凝土圓形結(jié)構(gòu)和箱形結(jié)構(gòu)；當設(shè)有一臺轉(zhuǎn)子式或側(cè)翻式翻車機時，一般采用鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)；

2）地下建（構(gòu)）筑物一般為空間結(jié)構(gòu)，宜采用空間有限元方法進行內(nèi)力分析，也可簡化為縱、橫平面結(jié)構(gòu)體系進行聯(lián)解或分解計算。

土規(guī)附錄F中翻車機室將結(jié)構(gòu)型式分為3種：（1）1臺轉(zhuǎn)子式翻車機，煤斗斜壁支承于翻車機室側(cè)壁，鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)；（2）2臺轉(zhuǎn)子式翻車機，煤斗斜壁支承于翻車機室側(cè)壁，鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)；（3）2臺轉(zhuǎn)子式翻車機，煤斗斜壁支承于煤斗上口大梁上，鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)。

在工程中，翻車機室結(jié)構(gòu)型式采用大懸板式內(nèi)煤斗+外板式（與土壤接觸的底板和側(cè)壁），煤斗斜壁支承于煤斗上口大梁上，在翻車機室內(nèi)部，煤斗橫向方向兩側(cè)布置框架柱，以減小底板和煤斗大梁計算跨度，使結(jié)構(gòu)受力更合理。

翻車機室結(jié)構(gòu)設(shè)計時，常采用PKPM系列軟件進行建模：SATWE程序進行內(nèi)框架計算，JCCAD程序中的筏板基礎(chǔ)進行基礎(chǔ)底板計算；扶壁柱、混凝土側(cè)壁采用手算與程序計算相結(jié)合的方法；煤斗側(cè)壁根據(jù)《鋼筋混凝土筒倉設(shè)計規(guī)范》計算方法手算等。這種計算方法模型簡化合理，計算結(jié)果可以用于實際施工，但是設(shè)計工作量較大，影響出圖效率。為了更準確地分析各工況作用下翻車機室的應(yīng)力分布及變形特點，宜結(jié)合地質(zhì)條件，采用Midas/gen建立模型，模擬出較為客觀、真實的計算環(huán)境，進行空間有限元分析。

3、空間有限元計算與規(guī)范計算方法的比較

土規(guī)中的翻車機室側(cè)壁計算簡圖如圖3，該簡圖對于跨中有限寬度的豎向截條來說是適用的，但由于沒有考慮邊界條件的影響，使桿件柔性系數(shù)的計算值有很大的近似性，桿件的柔性系數(shù)根據(jù)地面平臺板與給煤機平臺板對側(cè)壁的水平彈性支承點在單位力作用下的變位大小來確定，規(guī)范中提出按5跨連續(xù)梁公式計算或按單跨梁近似計算。

工程中翻車機室煤斗斜壁支承在煤斗大梁上，大梁支承于側(cè)壁，與土規(guī)中給出的結(jié)構(gòu)形式有所不同，煤斗大梁同時為翻車機室樓層框架梁，可將樓層板作為水平彈性支承點，結(jié)合實際，可將土規(guī)中翻車機室側(cè)壁計算簡圖進行調(diào)整如圖4。

利用土規(guī)中調(diào)整后的計算簡圖在Midas/gen中，建立一個1m寬的板帶模型，將頂端和樓層處設(shè)置為節(jié)點彈性支座，底端設(shè)置為一般支承；選取某電廠翻車機室的整體模型中煤斗中間位置1m寬豎向截條作為研究對象。對比分析兩種計算方法在土壓力作用下的主彎矩見表1。

從表1中可以看出，計算簡圖中側(cè)壁仍然是一跨來計算的，支承點并未起到減小側(cè)壁計算跨度的目的，而整體模型中間樓層板將側(cè)壁分成了兩跨，在土壓力作用下，通過模型計算結(jié)果與簡圖計算結(jié)果相比，最大負彎矩增大了16.7%，最大正彎矩減小可80.1%。

由此可知，通過土規(guī)計算簡圖結(jié)果偏于保守，雖安全性能較高，但由于翻車機室埋置較深，底板和側(cè)壁截面尺寸較大，若將安全系數(shù)提高過大，勢必造成較大程度的浪費。

4、結(jié)語

在翻車機室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，既要充分考慮結(jié)構(gòu)安全，保證設(shè)計質(zhì)量，也要重視經(jīng)濟分析，避免浪費，建議盡量采用結(jié)構(gòu)分析軟件建立模型，模擬出較為客觀、真實的計算環(huán)境，進行空間有限元分析，使設(shè)計出的結(jié)構(gòu)在保證安全的前提下，節(jié)約資源，為業(yè)主降低成本。

參考文獻

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