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      大直徑筒倉倉頂管桁架施工支撐下臺設計
      信息來源:   發布時間:2017-2-20   瀏覽:

      1設計資料及方案
      1I 1  筒倉倉頂結構布置
          鋼筋混凝土筒倉倉頂結構布置如圖1所示;倉頂的結構是梁板式結構,筒倉內部直徑為21 m,筒倉壁厚4[)()mm,梁截面均為鋼筋混凝土矩形截面,橫向有4榀主梁和4榀次梁,縱向由2榀主梁和3榀次梁來承受主要荷載;橫向梁的截面尺寸為700 mm×2 000 mm、800 mm×2 100。mm(橫向主梁)、450 mm×60C)mm、30()mm×600 mm(橫向次梁)等;縱向梁截面尺寸為700 mm×2 000 mm(縱向主梁)、200 mm×400 mm、300 mm×600 Ium、4()()mm×6()(]mm(縱向次梁)等。橫向主梁的間距從J:到下依次是3 425,4 650,3 520 mm;縱向主梁的間距為5 910 mm。
          筒倉倉頂施工時的上部荷載有:鋼筋混凝土梁和板的白重、施工材料的堆積荷載以及施工工具和
      人員的移動荷載,活荷載取為20 kN/m。
          圖l  筒倉上邵倉J貞結構布置示意
      1.2  桁架方案結構布置
          根據現場調查和收集到的數據了解到,該平臺是針對21 m直徑的筒倉施工而使用的,可以參考30 m直徑的筒倉倉頂施工技術和設計方法。本文考慮2種結構方案,布置如圖2所示。
          圖2a為較大跨度的空間“井”字型的管桁架結構承重體系,總共有3種桁架梁,跨度分別為16.4,18.6,20.O m,桁架梁高度為1.5 m;橫向梁的中心距為4 m,縱向梁的中心距為8 m。所有節點全部采用鉸接,端頭處做成拉耳形式,并選用lO.9級M30摩擦型連接高強螺栓。
          圖2b為較大跨度的平面“井”字型的管桁架結構承重體系,總共有4種桁架梁,長度分別為12,16,18,20 m,桁架高度為1.5 m;橫向梁的中心距為4 m,縱向梁的中心距為6 m。所有節點全部采用鉸接,連接端頭處做成拉耳形式,并選用10.9級M30摩擦型連接高強螺栓。
      2桁架梁上荷載取值
      2.1桁架承受荷載的種類
          本設計荷載的選取參考了文獻[2]中的荷載取值方法,桁架上的荷載主要包括:1)桁架自重,為恒載,由程序自動計算;2)作用于桁架梁上弦的均布荷載和集中荷載,為活載?紤]到作為臨時結構,荷載組合采用1.1恒載+1.3活載。
      2.2桁架承受荷載的取值
      2.2.1上弦均布荷載
          假定只有上部弦桿直接承受荷載,荷載的情況為:1)筒倉主梁自重。截面800 mm×2 100 mm,按先澆筑1 600 mm高計算,其自重32 kN/m;2)鋪板、模板、支架及其他活載取20 kN/m,合計52 kN/m,取為55 kN/m,兩根上弦,每根施加27.5 kN/m。
      2.2一  上弦集中荷載
          作用于橫向桁架梁上的集中荷載主要由縱向桁架梁自重及其承擔的筒倉主梁、模板、支架自重構成(取32.5 kN/m),受荷范圍為4 m,則集中荷載為32.5 kN/m×4 m一130 kN,2根上弦,每根上弦施加65 kN。作用點為橫向梁上弦與縱向梁軸線相交處。
      3桁架用鋼量和撓度對比分析
      3.1桁架截面形式選擇
          本設計采用同濟大學研制的3I)3S鋼結構設計軟件進行桁架截面的驗算和確定;采用了4種截面方案,如圖3所示。
      3.2桁架用鋼量和撓度對比
          利用3D3S鋼結構設計軟件計算得到了4種截面選擇方案的撓度和總用鋼量,最大撓度和總用鋼量見表1。
          由表1可知:對于空間桁架來說,方案1的最大撓度雖然較大,但是用鋼量最小,由于這4種方案的最大撓度值都滿足GB 5001 7—2003((鋼結構設計規范》要求,若不考慮撓度的影響,應選擇方案1;這4種方案的結果都是在滿足GB 50017—2003前提下得到的,所有桿件的強度及應力比和穩定性都滿足要求;比較表1中方案3和方案4還可以看出,雙角管桁架撓度為46.20 mm,而圓鋼管桁架的撓度為60.16 mm,約為雙角鋼的1.3倍;雙角鋼的用鋼量為29 971 kg,而圓鋼管桁架的用鋼量為43 686 kg,約為雙角鋼的1.458倍,而雙角鋼的撓度是圓鋼管的76.8%;說明圓鋼管桁架的整體剛度大于雙角鋼,比雙角鋼經濟;但是比較方案1和方案3可得,撓度提高了12.3%,用鋼量卻增加了13.8%,所以相比較而言,方案1比方案3更經濟;至于方案1和方案2比較,雖然撓度降低了16.8%,但用鋼量增加了51.O%,顯然方案1更經濟;方案1比方案4的經濟性也是顯而易見的。綜上所述,選擇截面方案1更加經濟。
          對于平面桁架來說,方案2的撓度最大,為27.21 mm,但仍滿足規范規定的最大撓度限制20 000 mm/180一111 mm,所以,撓度不是主要考慮的因素;但是它的用鋼量卻是最省的,故應選擇截面方案2來設計平面桁架承重結構體系。
          由圖4可知:對于4種方案,平面管桁架的最大撓度分別是空間管桁架的41.6%,61.1%,37.2%45.2%,但是其用鋼量卻是空問管桁架的170%,71%,134%,97%。從這些數據可知,空間管桁架的整體剛度要大于平面管桁架,而且當撓度都滿足設計規范要求時,空間管桁架的用鋼量要比平面管桁架少得多。所以選擇空間管桁架結構承重是經濟合理的。

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