裝車式地弄的研究與設(shè)計(jì)

溫華元，陳麗媛

(中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003)

1 裝車式地弄的布置

在大型機(jī)制砂加工系統(tǒng)中常采用汽車將砂石骨料運(yùn)輸至混凝土拌和站或其他地點(diǎn)，具有裝車強(qiáng)度高的特點(diǎn)[1-2]。目前常用的砂石骨料裝車方式有三種，一種是采用裝載機(jī)直接裝料，第二種是采用地弄內(nèi)的皮帶機(jī)輸送至裝車臺后由裝車臺裝料，第三種是采用皮帶機(jī)輸送至儲料罐后由儲料罐下部裝料。其中裝載機(jī)裝料運(yùn)行成本高但較為靈活、裝車臺裝料運(yùn)行成本較高、儲料罐裝料建設(shè)成本高。裝車式地弄可在一定程度上解決上述缺陷。

裝車式地弄布置在機(jī)制砂加工系統(tǒng)的成品料倉，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，卸料采用電動弧門卸料，結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)常用自卸汽車尺寸及電動弧門尺寸確定。本文以堆料高度20 m、25 t自卸汽車裝料、裝車能力1 000 t/h為參考進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

因此，本文將每輛自卸汽車設(shè)置3個(gè)給料能力600 t/h的電動弧門(一組)同時(shí)裝料，裝料時(shí)間約為1 min，考慮電動弧門開啟閉時(shí)間和車輛進(jìn)出交匯時(shí)間2 min，故每輛自卸汽車裝料時(shí)間為3 min，一組電動弧門每小時(shí)可裝料500 t，共設(shè)置兩組電動弧門裝料即可滿足1 000 t/h的裝車強(qiáng)度。

根據(jù)上述參考條件，地弄凈寬設(shè)置為7 m，設(shè)置一個(gè)地弄，可供兩排車輛同時(shí)裝料，每排設(shè)置兩組電動弧門裝料，具體布置如圖1所示。

圖1 地弄布置圖(單位：m)

為裝車安全以及節(jié)約人力成本考慮，可在地弄內(nèi)設(shè)置照明系統(tǒng)，每組卸料尾部設(shè)置限位裝置；為確保卸料時(shí)不使物料滿出車廂，可采用自動卸料裝置。

2 裝車式地弄的結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)

裝車式地弄為鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，根據(jù)自卸汽車及電動弧門尺寸確定，地弄凈跨為7 m、凈高為5.8 m、長度按35 m設(shè)計(jì)，每12 m設(shè)置一道伸縮縫。

2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)

《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊》第5卷、《水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(DLT 5098—2010)、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)、《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊》。

2.2 荷載分析

裝車式地弄主要有堆料垂直荷載和結(jié)構(gòu)自重，其次如弧門、電纜等設(shè)備荷載和人群荷載，其中設(shè)備荷載和人群荷載相對于堆料垂直荷載和結(jié)構(gòu)自重甚小，計(jì)算時(shí)可不考慮。

1)料堆垂直荷載。骨料容重按1.65 t/m3計(jì)算，料堆高度20 m，當(dāng)料堆高度在10 m以上且為單地弄的情況下，可將骨料壓力折減，即料堆垂直荷載q可按下式計(jì)算：

q=KγH

式中，K為骨料折減系數(shù)，一般取0.9；γ為骨料容重，取1.65 t/m3；H為料堆高度，20 m。

桑：1964年1月威斯特摩蘭將軍初到越南，乘坐的民航機(jī)還未降落，他就對這個(gè)熱帶國家的美麗景色著了迷，當(dāng)他驅(qū)車進(jìn)入西貢，南越首都混合著法國人留下的那種巴黎氣氛更使他陶醉。威斯特摩蘭，這位生性好斗的四星上將，30歲就榮升上校，成為西點(diǎn)軍校最年輕的校長，這一切都預(yù)示著他前途不可限量，他精力充沛，冷酷無情，關(guān)鍵時(shí)刻不手軟。

計(jì)算得出q=29.7 t/m2。

2)結(jié)構(gòu)自重。結(jié)構(gòu)自重主要為鋼筋混凝土自重，結(jié)構(gòu)采用C25混凝土，墊層采用C15混凝土，其容重按2.5 t/m3計(jì)算，初步確定頂板和底板厚度為750 mm、側(cè)墻厚為500 mm，則頂板處結(jié)構(gòu)自重荷載為1.875 t/m3，底板處結(jié)構(gòu)自重荷載為5.56 t/m3。

2.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

裝車式地弄結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖如圖2所示。

圖2 車式地弄結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖(單位：m)

根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算，各部位彎矩如表1所示。按單筋矩形截面計(jì)算，地弄配筋如表2所示。

表1 地弄各部位彎矩表 單位：kN·m

表2 地弄各部位彎矩表 單位：mm2

2.4 基底應(yīng)力計(jì)算

地弄基底應(yīng)力根據(jù)下列公式計(jì)算：

σ=N/A±M/W=N/B±6M/B2

計(jì)算得出σ=353 kPa。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，裝車式地弄多地基承載力較高。

3 裝車式地弄的經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 裝車式地弄的建設(shè)及運(yùn)行成本分析

根據(jù)前述裝車式地弄的結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋，按裝車式地弄長35 m計(jì)算，單條裝車式地弄的主要工程量及建設(shè)成本如表3所示。

表3 35 m長裝車式地弄主要工程量及建設(shè)成本表

裝車式地弄運(yùn)行成本主要為電動弧門運(yùn)行產(chǎn)生的電費(fèi)以及人工費(fèi)(不考慮車輛運(yùn)輸成本)，其中電動弧門裝機(jī)功率為2.2 kW/臺，按每天運(yùn)行16 h，每月運(yùn)行25天計(jì)算，運(yùn)行成本為：電費(fèi)3.84萬元/年、人工費(fèi)14.4萬元/年，合計(jì)18.24萬元/年。

3.2 其他類型砂石骨料裝車系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)行成本分析

1)裝載機(jī)裝料。裝載機(jī)按斗容為4.5 m3配備，按每次裝車時(shí)間30 s計(jì)算，需配備2臺裝載機(jī)才能滿足1 000 t/h的裝車能力，裝載機(jī)按租賃考慮，結(jié)合以往實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)其運(yùn)行成本為：租賃費(fèi)60萬元/年、人工費(fèi)38.4萬元/年、燃油費(fèi)385萬元/年，總計(jì)483.4萬元/年。

2)裝車臺裝料。裝車臺裝料主要有地弄、皮帶機(jī)、裝車臺以及設(shè)備等，其中地弄按35 m長考慮，皮帶機(jī)長度按80 m考慮，裝車臺為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)其建設(shè)成本為：地弄17.5萬元、裝車臺15萬元、皮帶機(jī)28萬元、給料機(jī)等給料設(shè)備3萬元，合計(jì)63.5萬元。

裝車臺裝料運(yùn)行成本主要為皮帶機(jī)及振動給料機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的電費(fèi)、磨損件以及人工費(fèi)(不考慮車輛運(yùn)輸成本)，運(yùn)行成本為：電費(fèi)26.4萬元/年、人工費(fèi)28.8萬元/年、磨損件費(fèi)用2萬元/年，合計(jì)57.2萬元/年。

3)儲料罐裝料。儲料罐裝料主要有儲料罐基礎(chǔ)、儲料罐罐體以及設(shè)備等，儲料倉按一天裝車量計(jì)算，需配備兩個(gè)5 500 m3鋼結(jié)構(gòu)料罐，與裝車式地弄相比較需增設(shè)一條長度約40 m的皮帶機(jī)，其建設(shè)成本為：儲料罐基礎(chǔ)108萬元、儲料罐罐體224萬元、皮帶機(jī)14萬元、給料機(jī)等給料設(shè)備5萬元，合計(jì)351萬元。

儲料罐裝料運(yùn)行成本主要為皮帶機(jī)及振動給料機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的電費(fèi)、磨損件以及人工費(fèi)(不考慮車輛運(yùn)輸成本)，運(yùn)行成本為：電費(fèi)6萬元/年、人工費(fèi)28.8萬元/年、磨損件費(fèi)用1萬元/年，合計(jì)35.8萬元/年。

3.3 裝車式地弄與其他類型砂石骨料裝車系統(tǒng)的成本比較

根據(jù)前述幾種砂石骨料裝車系統(tǒng)的成本分析，按小時(shí)裝車能力1 000 t/h計(jì)算，每天運(yùn)行16 h，每月運(yùn)行25天計(jì)算，各類型裝車系統(tǒng)按不同使用年份的成本見表4。

表4 各類型裝車系統(tǒng)平均每年主要成本對比表 單位：萬元

根據(jù)表4可知，裝車式地弄在成本控制上具有較大的優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

本文介紹了裝車式地弄的設(shè)計(jì)與成本分析，根據(jù)計(jì)算，裝車式地弄在成本投入上相對于其他幾種常用的裝車系統(tǒng)有較大優(yōu)勢，但其適用條件有一定的局限性，需要有較大的場地及一定的高差，且基礎(chǔ)地質(zhì)條件要好。因此，在裝車強(qiáng)度大、使用年限長，且場地較大的情況下，可選擇裝車式地弄裝料，以減少運(yùn)行成本。

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