洗煤廠鋼結(jié)構(gòu)棧橋加固改造

王茹敏

（山西潞安工程有限公司 山西長治 046000）

1 改造的必要性

該建筑建于2004年，受環(huán)境特別是清洗用水的腐蝕影響，另因底板封閉，建成以后多次除銹防腐未處理到位，桁架下部主體受力構(gòu)件（空心球及鋼管）存在防腐現(xiàn)象，銹蝕等級目測預(yù)估為D級（需建設(shè)方委托有資質(zhì)的部門進行檢測并鑒定。

目前使用過程中底部彩鋼有局部脫落現(xiàn)象，存在安全隱患。

根據(jù)實地勘察，本建筑物主要存在的問題如下：

（1）棧橋走道板以下部位構(gòu)件防火涂料及防銹漆全部脫落，構(gòu)件存在嚴重腐蝕。尚未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)件。

（2）棧橋走道板以上部位構(gòu)件防火涂料大部分脫落，防銹漆外露，構(gòu)件均出現(xiàn)輕微銹蝕情況。

（3）底板下節(jié)點空心球存在嚴重銹蝕，壁厚有減薄現(xiàn)象。

根據(jù)工程實際情況，初步分析認為該棧橋整體性良好，徹底除銹防腐后可以繼續(xù)使用。但存在以后正常使用過程中再次腐蝕隱患，由于維檢中不可避免清水沖洗，宜將棧橋底板的鋼制構(gòu)件使用混凝土包裹減少構(gòu)件的腐蝕?？紤]到原有鋼制構(gòu)件受力性能降低及底板荷載增加，宜對桁架進行除銹并局部進行加固，前提是不影響皮帶的正常運轉(zhuǎn)。

2 方案論述及比較

方案一、原有構(gòu)件除銹防腐后提高桁架的整體剛度或者構(gòu)件強度，主要途徑為增大構(gòu)件截面法及粘鋼粘布法：

（1）粘鋼或貼碳纖維布：這兩種方案對結(jié)構(gòu)本身損傷比較小，而且這幾年國內(nèi)發(fā)展得比較快，應(yīng)用也逐漸增多，但在鋼結(jié)構(gòu)建筑物加固應(yīng)用相對不多，特別是在正常使用情況下的使用壽命仍然存在問題。而且粘鋼或碳纖維的施工難度比較大，必須要將原結(jié)構(gòu)表面進行處理、磨平、光滑后才能粘貼。結(jié)構(gòu)承受動力荷載或高溫時可能產(chǎn)生脫膠。

（2）外包型鋼或鋼板：具體做法為將原桿件外包薄壁鋼板并使用結(jié)構(gòu)膠粘牢或?qū)摴芡庹承弯撌菇孛嬗射摴茏優(yōu)榉焦?。從理論上講，這種方法安全可靠，但操作性差且費用昂貴。

方案二、改變原桁架傳力途徑，桁架計算高度由2.8m變?yōu)?.0m：

2.1 計算模型

（1）在原桁架下再連接一個小型桁架。此法存在的問題是增加了原結(jié)構(gòu)自重，增大了原混凝土柱、牛腿荷載。經(jīng)模型比較分析，底部框柱增加豎向荷載約10T，剪力及彎矩變化不大，因原柱腿或牛腿側(cè)支座高度有限，施工時要利用原有框架柱固定新的螺栓球節(jié)點，保險起見，應(yīng)對原有框架柱頂部進行加固處理。同時在使用過程中觀測基礎(chǔ)沉降及柱頂情況。

（2）具體做法按圖所示，在原棧橋下弦處偏移1.2m做新增桁架下弦（局部施工存在困難，可適當加高新增桁架高度）。新增桁架腹桿與原連接空心球節(jié)點焊接連接，同時在新增桁架上布置水平支撐，布置同原有桁架水平支撐布置，所有桿件均采用無縫鋼管或焊接鋼管。

2.2 方案分析

方案一不改變原計算模型，適當增加或加固原有構(gòu)件，理論上適合本工程，但存在操作性差，費用高昂等問題，不建議采用。

方案二存在以下特點：

（1）除支座構(gòu)件其他桿件間連接方式均為鉸接，這種計算模型安全儲備度高。

（2）增加了小桁架后，改變了原桁架的受力傳遞方式，釋放了原下弦構(gòu)件的應(yīng)力并將其部分轉(zhuǎn)至新增桁架，該種方法在皮帶廊運行的情況下操作安全可靠。

（3）原桁架腹桿腐蝕程度較低，增加荷載后可以滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

方案二位推選方案，在不影響洗煤廠運轉(zhuǎn)的情況下可以施工同時滿足現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計要求。

修復(fù)、加固內(nèi)容：

（1）所有棧橋空心球及桿件均應(yīng)徹底除銹防腐，在制作或修復(fù)前鋼材表面應(yīng)進行除銹處理，除銹質(zhì)量等級要求達到（GB8923-2011）中的Sa2-1/2級標準，具體除銹方式根據(jù)現(xiàn)場情況確定，不建議采用手工除銹方式。鋼材經(jīng)除銹處理后立即噴涂保養(yǎng)底漆，然后再涂兩道環(huán)氧富鋅底漆，制作完成后，再涂兩道醇酸磁漆，棧橋所有構(gòu)件涂刷防火涂料，防火等級為二級。

（2）桁架兩側(cè)腹桿、豎向拉桿與下弦連接節(jié)點300mm以內(nèi)存在嚴重腐蝕，應(yīng)進行壁厚檢測，對于壁厚小于3mm的應(yīng)更換，規(guī)格同原有構(gòu)件，其他管件應(yīng)進行包裹式加固，采用大于原設(shè)計規(guī)格鋼管進行包裹焊接，包裹焊接長度不小于400mm，在替換過程中應(yīng)采取可靠的支撐體系。

（3）在原桁架下增設(shè)鋼管桁架，并根據(jù)要求局部做加固處理。所有新增桁架下弦均為焊接鋼管，節(jié)點球為300×12mm空心球。焊縫高度取焊接部位構(gòu)件較小壁厚+1mm。新增管件應(yīng)進行除銹防腐，做法同原有構(gòu)件的除銹防腐做法。

（4）在原棧橋利用原花紋鋼板并澆筑60mm厚混凝土，要求混凝土強度等級C25（抗?jié)BP6），鋼筋HRB400級，混凝土板頂保護層厚度不小于25mm，配筋雙向圓鋼8@150，因皮帶廊坡道為25°，不利于混凝土的澆筑，在施工過程中應(yīng)利用角鋼50×5mm作為側(cè)向支撐，水平間距不宜大于700mm。角鋼應(yīng)于側(cè)面型鋼或底部鋼板焊牢，焊縫高度不小于5mm，混凝土底板兩端應(yīng)設(shè)80×300（h）擋水臺。

（5）在混凝土表面適當位置安裝鋼制臺階，采用5mm厚花紋鋼板，臺階尺寸見下，寬度同原尺寸。臺階兩端采用通長L50×5角鋼焊接連接，焊縫高度不小于5mm。角鋼與預(yù)埋件焊接固定。

（6）更換在修復(fù)過程中損壞的或已經(jīng)喪失維護功能的夾芯彩鋼板，新的材料應(yīng)滿足國家及地區(qū)防火要求，建議采用夾芯玻璃絲棉彩板。

（7）框架柱頂層牛腿節(jié)點范圍應(yīng)采用碳纖維布纏繞加固，寬200mm，凈距100mm，碳纖維布規(guī)格為Ⅰ型300g。

（8）原桁架下弦節(jié)點球與現(xiàn)有腹桿連接時應(yīng)考慮原牛腿支座處底板的位置影響，不得私自切割原有底板。