一種新型的脫硫石膏庫擋料墻

郭家奇 宋 琪

(1.中國大唐集團(tuán)科技工程有限公司，北京 100097； 2.中國智能交通協(xié)會，北京 100067)

一種新型的脫硫石膏庫擋料墻

郭家奇1宋 琪2

(1.中國大唐集團(tuán)科技工程有限公司，北京 100097； 2.中國智能交通協(xié)會，北京 100067)

針對火電廠脫水樓石膏庫擋料墻設(shè)計中存在的不足，在現(xiàn)有常規(guī)設(shè)計的原則、方法基礎(chǔ)上，提出了一種新型擋料墻——底部滑槽式無基礎(chǔ)鋼筋混凝土石膏擋料墻，使得擋料墻結(jié)構(gòu)選型更加合理、荷載處理方法更符合實際受力情況，從而優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得石膏庫的整體設(shè)計更合理、經(jīng)濟(jì)、美觀。

擋料墻，滑槽，荷載分配，結(jié)構(gòu)分析

1 概述

火電廠石膏脫水樓中石膏庫是堆放脫水石膏的堆料倉庫，特點是跨度大、長度長、高度高、地面荷載大[1-3]，與以往工業(yè)廠房的堆料相比，其地面荷載增大了近20倍。設(shè)計人員在設(shè)計時，手算的工作量大而繁瑣，相應(yīng)的設(shè)計程序比較少，可供參考的資料不多，又缺乏必要的相關(guān)設(shè)計規(guī)定、統(tǒng)一技術(shù)措施等，而且現(xiàn)在的設(shè)計人員大部分習(xí)慣于用程序設(shè)計，因此遇到此類設(shè)計時都感到困難重重心里沒底。

在實際設(shè)計中，設(shè)計人員往往參考工民建設(shè)計規(guī)范，并基于自己的經(jīng)驗或業(yè)內(nèi)通用做法加以修正，從而在設(shè)計中容易出現(xiàn)如下問題：1)設(shè)計偏保守、需優(yōu)化；2)設(shè)計偏寬泛、不利運營；3)缺乏正確的理論；4)缺乏合理的計算手段。本文針對脫硫工程中的石膏庫擋料墻的設(shè)計常見和關(guān)鍵問題進(jìn)行深入研究，提出一種新型的擋料墻形式，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、有效性，從而提高工程施工造價的經(jīng)濟(jì)效益。

2 設(shè)計原理

現(xiàn)階段設(shè)計人員在擋料墻設(shè)計時主要采用墻柱分離式擋料墻和組合受力無基礎(chǔ)鋼筋混凝土擋料墻[4]這兩種擋墻形式，這兩種形式中擋料墻和石膏庫地面都是固定連接，即擋料墻形式為三邊固定一邊自由(頂)的形式，現(xiàn)在提出一種新的形式——底部滑

槽式無基礎(chǔ)鋼筋混凝土擋料墻，這種形式擋料墻兩邊固定頂邊自由底邊鉸接(如圖1所示)，通過將擋料墻墻體底邊與石膏庫地面做鉸接連接方式，當(dāng)石膏堆料水平荷載作用在擋墻上時，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識，可以得到石膏堆料的水平荷載大部分將通過底部滑槽由地面承擔(dān)，另一部分由墻體傳遞給框架柱承擔(dān)，這樣就明確合理化了荷載的傳遞路徑。通過明確荷載的傳遞，使擋料墻和框架柱參數(shù)得到優(yōu)化。

這種新型擋料墻與地面的連接為鉸接，通過設(shè)置滑槽實現(xiàn)，如圖2所示。

通過在擋料墻與地面連接處設(shè)置滑槽實現(xiàn)兩者的鉸接連接，從而使擋料墻受力更合理，也更明確了荷載的傳遞路徑，使得結(jié)構(gòu)計算結(jié)果更合理。鉸接連接的處理可以根據(jù)實際擋料墻的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，或者采用其他方法實現(xiàn)鉸接。

3 設(shè)計方法

這種新型的擋料墻——底部滑槽式無基礎(chǔ)鋼筋混凝土擋料墻具體的設(shè)計計算步驟如下：

1)石膏堆料對擋料墻的水平作用參考擋土墻受靜止土壓力的計算方法來計算[5]。

2)由于設(shè)置滑槽，擋料墻為兩邊固定上邊自由底邊鉸接的形式，通過有限元模擬的方式可以計算得到擋料墻兩側(cè)框架柱受力情況以及地面所承擔(dān)石膏堆料水平荷載的大小。擋料墻的約束條件為兩邊固定上邊自由底邊鉸接，見圖3。

3)在PKPM軟件中建立脫水樓框架結(jié)構(gòu)計算模型，根據(jù)上一步驟計算得到的框架柱受力情況，計算得到框架柱和梁的尺寸、配筋情況。

4)最后墻體的設(shè)計參考規(guī)范和計算手冊通過單獨手算得到。

4 堆料水平力分配

在設(shè)計過程中，擋料墻所受水平力的傳遞路徑和分配是重點，可以通過在ANSYS中建模計算擋料墻和石膏庫框架柱受力分配，以某新建脫水車間為多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為例，建筑物南北長39 m，東西方向?qū)?1.3 m，石膏庫層高為11 m,新建脫水車間平立剖面圖見圖4。

根據(jù)算例給出的尺寸條件和約束條件按照圖3在ANSYS中建立模型，如圖5所示。

輸入水平荷載，通過有限元計算分析，擋料墻的變形情況見圖6。

兩側(cè)柱承擔(dān)的水平荷載如圖7所示，另外，由于框架柱兩側(cè)承擔(dān)的由水平力產(chǎn)生的彎矩方向相反，因此對于框架柱這部分彎矩可以忽略不計。

對于底部帶有滑槽的無基礎(chǔ)鋼筋混凝土擋料墻的框架柱受力圖中可以看出，由于底部滑槽將部分水平荷載傳遞給地面承擔(dān)，所以柱承擔(dān)的水平力在柱底以上一段范圍內(nèi)線性變化明顯，圖8是底部滑槽承擔(dān)的水平荷載分布圖。

從圖8中的計算結(jié)果可以看出，地面通過滑槽承擔(dān)的水平荷載為：q″=264.106 kN?？蚣苤袚?dān)的水平荷載等于擋料墻承擔(dān)的水平荷載減去滑槽承擔(dān)的水平荷載，所以傳遞到兩側(cè)框架柱的水平承載力為：

荷載的作用高度在地面以上H/3即2 m處。

5 擋料墻設(shè)計

擋料墻根據(jù)邊界條件按雙向板參考計算手冊進(jìn)行計算，其約束條件是兩邊固定一邊自由一邊鉸接，由有限元計算結(jié)果可以得到板內(nèi)最大彎矩為：

Mymax=1 302 N·m。

6 結(jié)語

從技術(shù)方面，按底部滑槽式無基礎(chǔ)鋼筋混凝土擋料墻計算的模型由于有滑槽的存在，地面通過滑槽承擔(dān)大約30%的擋料墻水平荷載，這樣使脫水樓結(jié)構(gòu)受力更加合理，擋料墻起到的增加剛度作用更加明顯，同時由于滑槽的存在也使地面對承擔(dān)擋料墻水平荷載做出了貢獻(xiàn)，從而無需再考慮為擋料墻單獨設(shè)計基礎(chǔ)。

[1] 竇芳平，程 云，李守偉.某玻璃廠原料車間擋料墻的檢測與加固方法分析[J].土木工程建造管理，2007(2)：101-103.

[2] 李東水，趙 琳，馬德寶,等.大跨度水泥熟料庫網(wǎng)架受力特點及參數(shù)影響分析[J].水泥技術(shù)，2014(1)：25-28,32.

[3] 郭朝陽，唐治亞.某電廠灰渣庫整體穩(wěn)定性探討[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2003(8)：165-167.

[4] 曹 東，申 鎮(zhèn)，肖志均.組合受力無基礎(chǔ)砼擋料墻：中華人民共和國，實用新型專利，CN202831752U[P].2013-02-27.

[5] 趙成剛，白 冰，王運霞.土力學(xué)原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2004：225-229.

Onnewkick-offwallsoffluegasdesulfurizationgypsum

GuoJiaqi1SongQi2

(1.ChinaDatangTechnologies&EngineeringCo.,Ltd,Beijing100097,China; 2.ITSChina,Beijing100067,China)

According to the defects of the design for the kick-off walls for the flue gas desulfurization gypsum of the heat-engine plants, the points out the new kick-off wall, the bottom chute groundless reinforced concrete gypsum kick-off wall, which can make the selection of the kick-off wall more reasonable and ensure the load treatment to adhere to the stress, so as to optimize the structural design and enhance the whole design for the gypsum to be more reasonable, money-saving and attractive.

kick-off wall, chute, loading distribution, structural analysis

2017-10-02

郭家奇(1985- )，男，高級工程師； 宋 琪(1984- )，女

1009-6825(2017)35-0024-03

TU318

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