李衛(wèi)文

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030009）

某鋼桁架結(jié)構(gòu)皮帶通廊安全性分析

李衛(wèi)文

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030009）

以某選煤廠鋼桁架皮帶通廊為例，利用M idas有限元結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)該段皮帶通廊主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行建模驗(yàn)算，從構(gòu)件承載力、構(gòu)造連接、構(gòu)件變形等幾個(gè)方面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定評(píng)級(jí)，并對(duì)不符合規(guī)范要求的部分構(gòu)件提出相應(yīng)的加固措施和處理意見(jiàn)。為類(lèi)似結(jié)構(gòu)受力研究和鑒定分析提供一定的參考。

鋼桁架；鑒定；加固

引言

鋼桁架結(jié)構(gòu)由于自重輕，承載力高，適用于大跨度結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來(lái)越多，但由于鋼結(jié)構(gòu)易銹蝕，抗腐能力差，同時(shí)桁架結(jié)構(gòu)桿件在外部因素作用下易變形，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患，因此對(duì)工作中鋼桁架結(jié)構(gòu)的定期檢測(cè)很重要。

1　工程概況

該選煤廠皮帶通廊建設(shè)于20世紀(jì)90年代，其中皮帶通廊機(jī)頭第一跨鋼桁架結(jié)構(gòu)通廊長(zhǎng)約25m，該段皮帶通廊的主要結(jié)構(gòu)形式為鋼桁架結(jié)構(gòu)，桿件為鍍鋅焊接鋼管，節(jié)點(diǎn)選用焊接空心球。由于該通廊使用過(guò)程中振動(dòng)過(guò)大，且年久失修，鋼桁架構(gòu)件存在腐蝕情況，存在一定的安全隱患，所以決定對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全鑒定。該段皮帶通廊現(xiàn)狀見(jiàn)圖1和圖2所示。

圖1　皮帶通廊內(nèi)部現(xiàn)狀

圖2　皮帶通廊外觀現(xiàn)狀

2　計(jì)算分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果和原設(shè)計(jì)圖紙，并按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際荷載，建立該鋼桁架結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，對(duì)其承載能力進(jìn)行分析。

2.1結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，采用MIDASGen結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件對(duì)該桁架結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗(yàn)算校核。計(jì)算模型見(jiàn)圖3所示。模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動(dòng)計(jì)算，荷載及計(jì)算參數(shù)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》選取，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)選取

圖3　鋼桁架計(jì)算模型

2.2桁架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果

未考慮銹蝕等損傷的情況下，經(jīng)計(jì)算，該通廊有30根構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)力比及長(zhǎng)細(xì)比不滿(mǎn)足要求，其余構(gòu)件均滿(mǎn)足要求。且現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下弦桿件已銹蝕嚴(yán)重，對(duì)桿件截面尺寸明顯削弱，考慮截面損傷的情況下，構(gòu)件驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4　鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果

圖5　截面損傷后鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果

通過(guò)圖4與圖5的對(duì)比，我們可認(rèn)為該銹蝕損傷已對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能產(chǎn)生不利影響。

3　結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2008，通廊可靠性等級(jí)按照構(gòu)件、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、鑒定單元三個(gè)層次分四級(jí)由下而上逐層評(píng)定。單元一般指由變形縫所劃分的構(gòu)筑物區(qū)段，根據(jù)本次鑒定對(duì)象的特點(diǎn)，通廊只有一個(gè)鑒定單元。

3.1承重結(jié)構(gòu)體系

3.1.1承重結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)定

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ50144-2008中第7.3.1條安全性等級(jí)應(yīng)按結(jié)構(gòu)整體性和承載功能兩個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)定。

1）結(jié)構(gòu)整體性。

通廊結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)變形測(cè)試及計(jì)算分析，結(jié)構(gòu)整體外觀完好，結(jié)構(gòu)布置合理，傳力路徑明確，支撐桿件長(zhǎng)細(xì)比符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，但下弦桿件漆膜剝落嚴(yán)重、部分構(gòu)件存在較大銹蝕等耐久性損傷，構(gòu)件銹蝕厚度普遍在0.5～1.0mm，對(duì)結(jié)構(gòu)整體性影響較大，支撐系統(tǒng)連接評(píng)級(jí)較低，綜上所述該通廊的整體性綜合評(píng)級(jí)可定為C級(jí)。通廊結(jié)構(gòu)的整體性評(píng)級(jí)結(jié)果見(jiàn)表2。

2）承重功能。

根據(jù)鋼桁架承載力驗(yàn)算結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)的承載力不滿(mǎn)足正常使用要求；且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)該通廊結(jié)構(gòu)下弦桿件普遍存在銹蝕，節(jié)點(diǎn)位置連接存在缺陷，已對(duì)結(jié)構(gòu)承重能力及穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

表2　通廊結(jié)構(gòu)整體性評(píng)級(jí)表

綜上所述，依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2008第7.3.3條的規(guī)定，該通廊上部承重結(jié)構(gòu)的承載功能應(yīng)評(píng)定為D級(jí)。

3.1.2上部承重結(jié)構(gòu)使用性等級(jí)評(píng)定

鋼構(gòu)件的使用性等級(jí)應(yīng)按變形、偏差、一般構(gòu)造和腐蝕等項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)定，并取其中最低等級(jí)作為構(gòu)件的使用性等級(jí)。下弦桿件、節(jié)點(diǎn)全部銹蝕嚴(yán)重，上弦及腹桿底漆基本完好，但邊角處可能有銹蝕，易銹部位的平面上有少量點(diǎn)蝕。所以對(duì)通廊上部承重結(jié)構(gòu)的使用性等級(jí)評(píng)定為下弦及下弦支座全部評(píng)為C級(jí)，上弦及腹桿評(píng)為B級(jí)，其結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　桁架結(jié)構(gòu)的使用性等級(jí)評(píng)定結(jié)果

依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2008第7.36條的規(guī)定，由于上部承重結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響，應(yīng)考慮振動(dòng)對(duì)該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的正常使用性影響。由于該通廊使用過(guò)程中振動(dòng)過(guò)大，人體在振動(dòng)環(huán)境下有不舒適感，生產(chǎn)功效降低，因此該通廊上部承重結(jié)構(gòu)的使用性等級(jí)綜合評(píng)為C級(jí)。

3.1.3上部承重結(jié)構(gòu)可靠性等級(jí)評(píng)定

綜上所述，該通廊上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級(jí)評(píng)為D級(jí)，使用性評(píng)為C級(jí)，因此上部承重結(jié)構(gòu)的可靠性等級(jí)應(yīng)評(píng)為D級(jí)。

3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

該通廊的屋面及墻體波紋壓型鋼板構(gòu)造合理，符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，無(wú)變形或損壞；連接方式正確連接構(gòu)造符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求；對(duì)主體結(jié)構(gòu)的安全沒(méi)有影響，因此通廊的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系級(jí)為B級(jí)。

3.3綜合鑒定評(píng)級(jí)

綜合上述評(píng)定結(jié)果，依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008）第9.4節(jié)中的相關(guān)規(guī)定，該廊的可靠性評(píng)為四級(jí)，即可靠性極不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，已嚴(yán)重影響整體安全，必須立即采取措施。

4　結(jié)論及建議

該段通廊結(jié)構(gòu)目前的可靠性等級(jí)為四級(jí)，屬于最低級(jí)別，這表明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)極不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，已嚴(yán)重影響通廊結(jié)構(gòu)的使用安全，必須立即采取措施。有鑒于上述的鑒定結(jié)果，提出以下幾點(diǎn)處理意見(jiàn)及建議。

考慮到該段通廊實(shí)際情況且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大振動(dòng)，建議對(duì)該段通廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

1）針對(duì)銹蝕桿件，建議采用噴砂結(jié)合電動(dòng)鋼刷除銹工藝，徹底除去以前的漆皮和鐵銹，后刷高質(zhì)量防腐漆。

2）針對(duì)通廊結(jié)構(gòu)振動(dòng)過(guò)大及承載力不足的情況，建議對(duì)整個(gè)通廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，提高通廊結(jié)構(gòu)的剛度及承載力，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。

3）通廊鋼桁架加固完成后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形的檢測(cè)，并定期對(duì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件進(jìn)行檢查、維護(hù)。

（編輯：劉楠）

Safety Analysis of Belt Corridor w ith Steel Truss Structure

LiW eiwen
(Shanxi Engineering Vocational College,Taiyuan Shanxi030009)

Taking a steel truss belt corridor in a coal preparation plant as an example,this paper conducts model checking on the bearing capacity of the main structural components of the belt corridor using the Midas finite element structural analysis software, identifies and rates the structure from the aspects of bearing capacity,structural joints and deformation,and puts forward the corresponding suggestion and reinforcement measures for parts of the components which do not meet the requirements of the specification to provide some reference for research and identification of similar structure.

steel truss;identification;reinforcement

TU746.3

A

2095-0748(2016)21-0063-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.28

2016-10-05

李衛(wèi)文（1978—），男，山西祁縣人，講師，主要研究方向：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)加固。