既有建筑上重載行車通道的設(shè)計思考

摘 要：通過工程實例探討如何在保留既有建筑的情況下增加重載行車通道，盡減少對既有建筑是影響。通過對上部構(gòu)件兩種工況下的受力分析以及混凝土管樁的豎向承載力計算以確保結(jié)構(gòu)的安全可靠。

關(guān)鍵詞：落煤口；載重行車道；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁

1 工程概況

該工程為淮南礦業(yè)集團謝橋礦煤泥干燥工程中的一個單位項目。主要工程為將現(xiàn)有風(fēng)機房上部拆除，下部改造為落煤口使用。

既有建筑上部為風(fēng)機房下部為地下返煤膠帶機走廊。上部風(fēng)機房為框架結(jié)構(gòu)一層建筑，下部返煤膠帶機走廊結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，走廊上部凈寬4.5m，長6.0m，深7.4m，剪力墻厚度370mm。風(fēng)機房拆除后在返煤膠帶機走廊上部設(shè)置落煤系統(tǒng)，可以通過鏟車將干燥后的煤泥推入落煤口經(jīng)給料機運輸至返煤膠帶機后裝車運出。封閉后的落煤口應(yīng)考慮鏟車從此處通過，還應(yīng)考慮不落煤時作為干煤泥堆場使用。

2 結(jié)構(gòu)布置

由于本工程為利用現(xiàn)有建筑物進(jìn)行改造使用，原建筑設(shè)計中未考慮后期改造功能需求，固本次設(shè)計的主要原則為盡量減少對現(xiàn)有建筑物的影響，滿足安全要求。設(shè)計考慮在拆除后的返煤膠帶機走廊兩側(cè)各設(shè)置3根混凝土預(yù)應(yīng)力管樁用以承受新增加的上部荷載。這樣首先管樁施工無需開挖基槽，最大程度上減少對現(xiàn)有建筑物基礎(chǔ)的影響，同時使用中不會對現(xiàn)有建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生側(cè)向壓力?；炷凉軜俄斣O(shè)置現(xiàn)澆混凝土梁用以拉結(jié)增加管樁直接的相互作用同時承受上部荷載并傳遞至管樁。在返煤膠帶機走廊上口縱向布置七根鋼梁，作為主要承重構(gòu)件承受行車及堆煤荷載，上部鋪設(shè)鋼篦子，鋼梁兩端與混凝土梁間采用預(yù)埋螺栓連接，方便日后設(shè)備維修時拆除。落煤口上部各構(gòu)件布置形式如圖1所示：

3 結(jié)構(gòu)計算

該工程使用過程中存在兩種工況，工況一為鏟車鏟煤落下且鏟車有可能上到封閉口處，鏟車采用ZL50型轉(zhuǎn)載機，自重18t，額定載重梁5t，軸距2.25m；工況二為鋼篦子上鋪設(shè)鋼板用以對煤，此區(qū)域堆煤重約70t。

3.1 鋼梁計算

鋼梁計算長度l=6.8m，工況一情況下承受均布恒荷載q1=2.0kN/m（主要為鋼梁上鋼篦子重量）和鏟車輪壓P=230/4=57.5kN。受力情況如圖2：

工況二情況下鋼梁主要承重上部的堆煤恒荷載q2=163kN/m。

將以上兩種工況分別進(jìn)行計算，最終選定鋼梁采用HW400*400型鋼滿足設(shè)計要求。

3.2 樁基計算

樁基承受全部豎向荷載亦存在兩種工況。工況一為上部混凝土梁、鋼梁、鋼篦子等的恒荷載和由裝載機產(chǎn)生的活荷載；工況二為上部混凝土梁、鋼梁、鋼篦子、鋼板以及對煤產(chǎn)生的恒荷載。經(jīng)計算工況一恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值q1=55.25kN，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=230kN，則工況一荷載設(shè)計值R1=1.2*55.25+1.4*230=388.3（kN）；工況二恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值q2=230.18kN，則工況二荷載設(shè)計值R2=1.2*230.18=276.2（kN）。P1>P2，故取樁豎向承載力設(shè)計值R=388.3kN。

根據(jù)巖土工程勘察報告該區(qū)域①層土為雜填土，②層為粉質(zhì)粘土，③層為粉土夾粉砂，④層為粉質(zhì)粘土，⑤層為粉土。土層分布情況見圖3：

設(shè)計選用PHC-AB400（95）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)行試算。已知條件為：樁長L=15m，③、④、⑤層土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值分別為：qs2k=65kPa，qs3k=55kPa，qs4k=65kPa，土層厚度分布為：l1=2m，l2=2，l3=5m。⑤層土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=1800kPa。

經(jīng)以上計算，可選用PHC-AB400（95）-15a混凝土預(yù)應(yīng)力管樁作為本工程的樁基使用。

作者簡介：鄧召軍（1978-），男，山東高密人，安徽理工大學(xué)在讀工程碩士，研究方向結(jié)構(gòu)工程；淮南煤礦勘察設(shè)計院工程師，土建設(shè)計室主任。