某鋼桁架結(jié)構(gòu)皮帶通廊安全性分析

李衛(wèi)文

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030009）

某鋼桁架結(jié)構(gòu)皮帶通廊安全性分析

李衛(wèi)文

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030009）

以某選煤廠鋼桁架皮帶通廊為例，利用M idas有限元結(jié)構(gòu)分析軟件對該段皮帶通廊主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進行建模驗算，從構(gòu)件承載力、構(gòu)造連接、構(gòu)件變形等幾個方面對該結(jié)構(gòu)進行鑒定評級，并對不符合規(guī)范要求的部分構(gòu)件提出相應(yīng)的加固措施和處理意見。為類似結(jié)構(gòu)受力研究和鑒定分析提供一定的參考。

鋼桁架；鑒定；加固

引言

鋼桁架結(jié)構(gòu)由于自重輕，承載力高，適用于大跨度結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在在實際工程中的應(yīng)用越來越多，但由于鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，抗腐能力差，同時桁架結(jié)構(gòu)桿件在外部因素作用下易變形，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患，因此對工作中鋼桁架結(jié)構(gòu)的定期檢測很重要。

1　工程概況

該選煤廠皮帶通廊建設(shè)于20世紀90年代，其中皮帶通廊機頭第一跨鋼桁架結(jié)構(gòu)通廊長約25m，該段皮帶通廊的主要結(jié)構(gòu)形式為鋼桁架結(jié)構(gòu)，桿件為鍍鋅焊接鋼管，節(jié)點選用焊接空心球。由于該通廊使用過程中振動過大，且年久失修，鋼桁架構(gòu)件存在腐蝕情況，存在一定的安全隱患，所以決定對該結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)安全鑒定。該段皮帶通廊現(xiàn)狀見圖1和圖2所示。

圖1　皮帶通廊內(nèi)部現(xiàn)狀

圖2　皮帶通廊外觀現(xiàn)狀

2　計算分析

結(jié)合現(xiàn)場檢測結(jié)果和原設(shè)計圖紙，并按照現(xiàn)場實際荷載，建立該鋼桁架結(jié)構(gòu)的計算模型，對其承載能力進行分析。

2.1結(jié)構(gòu)計算模型

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，采用MIDASGen結(jié)構(gòu)計算分析軟件對該桁架結(jié)構(gòu)承載力進行驗算校核。計算模型見圖3所示。模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動計算，荷載及計算參數(shù)依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》選取，詳細參數(shù)見表1。

表1　荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)選取

圖3　鋼桁架計算模型

2.2桁架結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果

未考慮銹蝕等損傷的情況下，經(jīng)計算，該通廊有30根構(gòu)件的強度驗算應(yīng)力比及長細比不滿足要求，其余構(gòu)件均滿足要求。且現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下弦桿件已銹蝕嚴重，對桿件截面尺寸明顯削弱，考慮截面損傷的情況下，構(gòu)件驗算結(jié)果見圖4。

圖4　鋼結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果

圖5　截面損傷后鋼結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果

通過圖4與圖5的對比，我們可認為該銹蝕損傷已對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性能產(chǎn)生不利影響。

3　結(jié)構(gòu)可靠性評價

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008，通廊可靠性等級按照構(gòu)件、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、鑒定單元三個層次分四級由下而上逐層評定。單元一般指由變形縫所劃分的構(gòu)筑物區(qū)段，根據(jù)本次鑒定對象的特點，通廊只有一個鑒定單元。

3.1承重結(jié)構(gòu)體系

3.1.1承重結(jié)構(gòu)安全性等級評定

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GBJ50144-2008中第7.3.1條安全性等級應(yīng)按結(jié)構(gòu)整體性和承載功能兩個項目進行評定。

1）結(jié)構(gòu)整體性。

通廊結(jié)構(gòu)現(xiàn)場變形測試及計算分析，結(jié)構(gòu)整體外觀完好，結(jié)構(gòu)布置合理，傳力路徑明確，支撐桿件長細比符合現(xiàn)行國家標準規(guī)范的要求，但下弦桿件漆膜剝落嚴重、部分構(gòu)件存在較大銹蝕等耐久性損傷，構(gòu)件銹蝕厚度普遍在0.5～1.0mm，對結(jié)構(gòu)整體性影響較大，支撐系統(tǒng)連接評級較低，綜上所述該通廊的整體性綜合評級可定為C級。通廊結(jié)構(gòu)的整體性評級結(jié)果見表2。

2）承重功能。

根據(jù)鋼桁架承載力驗算結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)的承載力不滿足正常使用要求；且根據(jù)現(xiàn)場檢測該通廊結(jié)構(gòu)下弦桿件普遍存在銹蝕，節(jié)點位置連接存在缺陷，已對結(jié)構(gòu)承重能力及穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

表2　通廊結(jié)構(gòu)整體性評級表

綜上所述，依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008第7.3.3條的規(guī)定，該通廊上部承重結(jié)構(gòu)的承載功能應(yīng)評定為D級。

3.1.2上部承重結(jié)構(gòu)使用性等級評定

鋼構(gòu)件的使用性等級應(yīng)按變形、偏差、一般構(gòu)造和腐蝕等項目進行評定，并取其中最低等級作為構(gòu)件的使用性等級。下弦桿件、節(jié)點全部銹蝕嚴重，上弦及腹桿底漆基本完好，但邊角處可能有銹蝕，易銹部位的平面上有少量點蝕。所以對通廊上部承重結(jié)構(gòu)的使用性等級評定為下弦及下弦支座全部評為C級，上弦及腹桿評為B級，其結(jié)果見表3。

表3　桁架結(jié)構(gòu)的使用性等級評定結(jié)果

依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008第7.36條的規(guī)定，由于上部承重結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動對人體健康產(chǎn)生不利影響，應(yīng)考慮振動對該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的正常使用性影響。由于該通廊使用過程中振動過大，人體在振動環(huán)境下有不舒適感，生產(chǎn)功效降低，因此該通廊上部承重結(jié)構(gòu)的使用性等級綜合評為C級。

3.1.3上部承重結(jié)構(gòu)可靠性等級評定

綜上所述，該通廊上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級評為D級，使用性評為C級，因此上部承重結(jié)構(gòu)的可靠性等級應(yīng)評為D級。

3.2圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

該通廊的屋面及墻體波紋壓型鋼板構(gòu)造合理，符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范要求，無變形或損壞；連接方式正確連接構(gòu)造符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范要求；對主體結(jié)構(gòu)的安全沒有影響，因此通廊的圍護結(jié)構(gòu)體系級為B級。

3.3綜合鑒定評級

綜合上述評定結(jié)果，依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）第9.4節(jié)中的相關(guān)規(guī)定，該廊的可靠性評為四級，即可靠性極不符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范要求，已嚴重影響整體安全，必須立即采取措施。

4　結(jié)論及建議

該段通廊結(jié)構(gòu)目前的可靠性等級為四級，屬于最低級別，這表明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)極不符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范要求，已嚴重影響通廊結(jié)構(gòu)的使用安全，必須立即采取措施。有鑒于上述的鑒定結(jié)果，提出以下幾點處理意見及建議。

考慮到該段通廊實際情況且設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大振動，建議對該段通廊結(jié)構(gòu)進行加固處理。

1）針對銹蝕桿件，建議采用噴砂結(jié)合電動鋼刷除銹工藝，徹底除去以前的漆皮和鐵銹，后刷高質(zhì)量防腐漆。

2）針對通廊結(jié)構(gòu)振動過大及承載力不足的情況，建議對整個通廊結(jié)構(gòu)進行加固，提高通廊結(jié)構(gòu)的剛度及承載力，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。

3）通廊鋼桁架加固完成后，應(yīng)加強對結(jié)構(gòu)變形的檢測，并定期對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件進行檢查、維護。

（編輯：劉楠）

Safety Analysis of Belt Corridor w ith Steel Truss Structure

LiW eiwen
(Shanxi Engineering Vocational College,Taiyuan Shanxi030009)

Taking a steel truss belt corridor in a coal preparation plant as an example,this paper conducts model checking on the bearing capacity of the main structural components of the belt corridor using the Midas finite element structural analysis software, identifies and rates the structure from the aspects of bearing capacity,structural joints and deformation,and puts forward the corresponding suggestion and reinforcement measures for parts of the components which do not meet the requirements of the specification to provide some reference for research and identification of similar structure.

steel truss;identification;reinforcement

TU746.3

A

2095-0748(2016)21-0063-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.28

2016-10-05

李衛(wèi)文（1978—），男，山西祁縣人，講師，主要研究方向：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和檢測加固。