礦井牛產(chǎn)系統(tǒng)或選煤廠的膠帶輸送機(jī)棧橋有時(shí)受地形限制，需要跨越公路、鐵路、河道、溝塹等障礙，特別當(dāng)棧橋與上述障礙物斜交時(shí)，棧橋需要設(shè)計(jì)很大的跨度。原煤炭工業(yè)西安設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的陜西省大佛寺一條鋼棧橋就與過(guò)境高速公路和鐵路斜交。設(shè)計(jì)布置了54m跨度才能滿足跨越障礙物的要求。本文就54m跨度膠帶輸送機(jī)鋼棧橋設(shè)計(jì)的方案、結(jié)構(gòu)布置要求、鋼桁架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、棧橋整體穩(wěn)定措施等設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)介如下。
1、54m跨度鋼棧橋結(jié)構(gòu)布置方案優(yōu)選
1.1 鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式
鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式可選兩種形式如圖1所示：?jiǎn)慰绾?jiǎn)支(圖la)或一端帶懸臂的單跨桁架（圖lb）。桁架的腹桿形式：主桁架腹桿分兩部分，直腹桿（垂直桁架弦桿）和斜腹桿，采用“N”字形單向斜腹桿布置成拉桿時(shí)為最佳腹桿。為了減小桁架的桿件內(nèi)力，可在桁架下弦桿應(yīng)力較大的區(qū)域設(shè)置拉桿，稱作內(nèi)部超靜定拉桿。
內(nèi)部超靜定拉桿是一種局部措施，與兩端支座的位置無(wú)關(guān)，引起桁架桿件內(nèi)力的改變情況及影響范圍如圖2所示。圖2中粗線繪制的桿件為受“拉桿”影響引起內(nèi)力改變的桿件。由圖2清楚地看出，由于內(nèi)部超靜定拉桿的影響，部分上弦桿受拉，部分下弦桿受壓，與豎向荷載作用于無(wú)拉桿的桁架產(chǎn)牛的內(nèi)力符號(hào)相反，抵消了一部分由垂直荷載產(chǎn)生的靜定桁架內(nèi)力。同時(shí)也將減少桁架撓度。
1.2 支承結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)要求
54m跨度鋼棧橋兩端的支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有如下要求：棧橋兩端的支承結(jié)構(gòu)宜使用同一種材料；棧橋兩端的支承結(jié)構(gòu)宜采用4柱鋼支架或4柱鋼筋混凝土框架；4柱鋼支架高寬（垂直棧橋方向）比不宜大于6（6、7度設(shè)防），5（8度設(shè)防），4（9度設(shè)防）；4柱鋼支架沿高度每隔一層或兩層(6、7度設(shè)防）須設(shè)置水平支撐，以增強(qiáng)支架的抗扭轉(zhuǎn)能力；4柱鋼支架的立柱和橫梁宜采用H型鋼，立柱與橫梁節(jié)點(diǎn)采用剛性連接，斜支撐采用雙角鋼。4柱鋼支架斜支撐形式有三種如圖3所示。
2、54m跨度鋼桁架桿件截面形式及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造
1)鋼桁架上下弦及下弦拉桿截面形式。54m跨度鋼桁架上下弦及拉桿內(nèi)力較大，采用雙角鋼已不能滿足設(shè)計(jì)要求，而應(yīng)該采用H型鋼截面形式。
2)鋼桁架腹桿截面形式。一般的腹桿截面選擇雙角鋼截面，當(dāng)桿件應(yīng)力和長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，雙角鋼不能滿足時(shí)，采用雙槽鋼，槽鋼應(yīng)面對(duì)面布置，這樣能增大截面慣性距，充分利用截面，節(jié)省鋼材用量。
3)鋼桁架下弦檁條截面形式。下弦檁條采用H型鋼截面，H型鋼截面截面寬度不小于175mm。下弦檁條不應(yīng)與主鋼桁架焊接，以防損傷主鋼桁架，應(yīng)采用高強(qiáng)螺栓連接。
4)鋼桁架上弦檁條截面形式。上弦檁條寬度較小時(shí)采用工字鋼截面，寬度較大時(shí)采用H型鋼截面。
5)鋼桁架上下弦水平支撐形式。水平支撐采用單角鋼，寬度小于3. 8m時(shí)布置形式如圖4a所示，寬度大于
3. 8m，小于5.5m時(shí)布置形式如圖4b所示；大于5.5m時(shí)布置形式如圖4c所示。
6)鋼桁架門架截面形式。鋼桁架的門架采用H型鋼截面形式。
7)鋼桁架上下弦拼接節(jié)點(diǎn)形式。54m跨度的H型鋼桁架的拼接節(jié)點(diǎn)采用等強(qiáng)連接，與H型鋼框架柱的拼接節(jié)點(diǎn)相同。
8)鋼桁架下弦與下拉桿連接節(jié)點(diǎn)形式。54m跨度的H型鋼桁架的的下拉桿拉力較大，6. 5m寬的的棧橋，下拉桿的拉力達(dá)到2000kN，若下拉桿與下弦桿的節(jié)點(diǎn)處理不好，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鋼桁架失穩(wěn)。
9)鋼桁架下拉桿之間連接的節(jié)點(diǎn)形式。54m跨度的H型鋼桁架的的下拉桿拉力較大，節(jié)點(diǎn)采用等強(qiáng)連接。
3、保證54m跨度鋼棧橋整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)措施
鋼棧橋的整體穩(wěn)定計(jì)算上較難以控制，設(shè)計(jì)要采取必要的結(jié)構(gòu)措施，防止棧橋在水平風(fēng)荷載作用下，側(cè)移變形過(guò)大或主桁架平面偏轉(zhuǎn)角位移（主桁架平面與上弦水平支撐平面間的直角的改變）過(guò)大，而使鋼棧橋整體失穩(wěn)。
3.1鋼棧橋的寬跨比限值
為了保證54m跨度鋼棧橋的整體穩(wěn)定，設(shè)計(jì)要求棧橋在側(cè)向應(yīng)具有一定的剛度，保證棧橋在水平風(fēng)荷載作用下，側(cè)向變形不宜過(guò)大。尤其對(duì)寬度小于4m的棧橋，設(shè)計(jì)采取的措施是在54m跨間局部加大棧橋?qū)挾龋?4m跨間棧橋的寬跨比宜在1/10 N1/12（圖5）之間，不宜小于1/12。
3.2 增加棧橋抗扭轉(zhuǎn)的構(gòu)造措施
當(dāng)棧橋桁架跨度很大(L≥36m)或棧橋較寬(B≥5m)時(shí)，門架作為主桁架的垂直支撐構(gòu)件對(duì)棧橋中部側(cè)向偏轉(zhuǎn)約束較弱。為了確保棧橋主桁架在垂直平面內(nèi)的受力，防止棧橋主桁架平面偏轉(zhuǎn)角位移過(guò)大，設(shè)計(jì)中，在棧橋橫剖面的兩個(gè)上角采取圖6所示的構(gòu)造措施。
圖6(a)是在主桁架與上弦檁條連接節(jié)點(diǎn)處，加焊一個(gè)隅撐，是將主桁架的直腹桿與上弦檁條用角鋼連接，這種構(gòu)造措施可以大大提高主桁架平面與上弦水平支撐平面間的剪切剛度。圖6a中主桁架上弦桿為雙角鋼截面；圖6(b)中主桁架上弦桿為H型鋼截面。
4、結(jié)語(yǔ)
隨著煤炭的資源整合，為了降低煤炭的開采浪費(fèi)，降低煤礦的安全事故，小煤礦逐漸被取消，礦井的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，礦井大多建設(shè)到山區(qū)，需要跨越公路、鐵路、河流、場(chǎng)地的儲(chǔ)煤場(chǎng)，受場(chǎng)地的限制，棧橋的跨度做的越來(lái)越大，大跨度鋼結(jié)構(gòu)棧橋，具有加工制造容易、起吊安裝方便、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，會(huì)被廣泛地應(yīng)用。
