洗煤厂钢结构栈桥加固改造

王茹敏

（山西潞安工程有限公司 山西长治 046000）

1 改造的必要性

该建筑建于2004年，受环境特别是清洗用水的腐蚀影响，另因底板封闭，建成以后多次除锈防腐未处理到位，桁架下部主体受力构件（空心球及钢管）存在防腐现象，锈蚀等级目测预估为D级（需建设方委托有资质的部门进行检测并鉴定。

目前使用过程中底部彩钢有局部脱落现象，存在安全隐患。

根据实地勘察，本建筑物主要存在的问题如下：

（1）栈桥走道板以下部位构件防火涂料及防锈漆全部脱落，构件存在严重腐蚀。尚未发现断裂构件。

（2）栈桥走道板以上部位构件防火涂料大部分脱落，防锈漆外露，构件均出现轻微锈蚀情况。

（3）底板下节点空心球存在严重锈蚀，壁厚有减薄现象。

根据工程实际情况，初步分析认为该栈桥整体性良好，彻底除锈防腐后可以继续使用。但存在以后正常使用过程中再次腐蚀隐患，由于维检中不可避免清水冲洗，宜将栈桥底板的钢制构件使用混凝土包裹减少构件的腐蚀。考虑到原有钢制构件受力性能降低及底板荷载增加，宜对桁架进行除锈并局部进行加固，前提是不影响皮带的正常运转。

2 方案论述及比较

方案一、原有构件除锈防腐后提高桁架的整体刚度或者构件强度，主要途径为增大构件截面法及粘钢粘布法：

（1）粘钢或贴碳纤维布：这两种方案对结构本身损伤比较小，而且这几年国内发展得比较快，应用也逐渐增多，但在钢结构建筑物加固应用相对不多，特别是在正常使用情况下的使用寿命仍然存在问题。而且粘钢或碳纤维的施工难度比较大，必须要将原结构表面进行处理、磨平、光滑后才能粘贴。结构承受动力荷载或高温时可能产生脱胶。

（2）外包型钢或钢板：具体做法为将原杆件外包薄壁钢板并使用结构胶粘牢或将钢管外粘型钢使截面由钢管变为方管。从理论上讲，这种方法安全可靠，但操作性差且费用昂贵。

方案二、改变原桁架传力途径，桁架计算高度由2.8m变为4.0m：

2.1 计算模型

（1）在原桁架下再连接一个小型桁架。此法存在的问题是增加了原结构自重，增大了原混凝土柱、牛腿荷载。经模型比较分析，底部框柱增加竖向荷载约10T，剪力及弯矩变化不大，因原柱腿或牛腿侧支座高度有限，施工时要利用原有框架柱固定新的螺栓球节点，保险起见，应对原有框架柱顶部进行加固处理。同时在使用过程中观测基础沉降及柱顶情况。

（2）具体做法按图所示，在原栈桥下弦处偏移1.2m做新增桁架下弦（局部施工存在困难，可适当加高新增桁架高度）。新增桁架腹杆与原连接空心球节点焊接连接，同时在新增桁架上布置水平支撑，布置同原有桁架水平支撑布置，所有杆件均采用无缝钢管或焊接钢管。

2.2 方案分析

方案一不改变原计算模型，适当增加或加固原有构件，理论上适合本工程，但存在操作性差，费用高昂等问题，不建议采用。

方案二存在以下特点：

（1）除支座构件其他杆件间连接方式均为铰接，这种计算模型安全储备度高。

（2）增加了小桁架后，改变了原桁架的受力传递方式，释放了原下弦构件的应力并将其部分转至新增桁架，该种方法在皮带廊运行的情况下操作安全可靠。

（3）原桁架腹杆腐蚀程度较低，增加荷载后可以满足规范和设计要求。

方案二位推选方案，在不影响洗煤厂运转的情况下可以施工同时满足现行规范的设计要求。

修复、加固内容：

（1）所有栈桥空心球及杆件均应彻底除锈防腐，在制作或修复前钢材表面应进行除锈处理，除锈质量等级要求达到（GB8923-2011）中的Sa2-1/2级标准，具体除锈方式根据现场情况确定，不建议采用手工除锈方式。钢材经除锈处理后立即喷涂保养底漆，然后再涂两道环氧富锌底漆，制作完成后，再涂两道醇酸磁漆，栈桥所有构件涂刷防火涂料，防火等级为二级。

（2）桁架两侧腹杆、竖向拉杆与下弦连接节点300mm以内存在严重腐蚀，应进行壁厚检测，对于壁厚小于3mm的应更换，规格同原有构件，其他管件应进行包裹式加固，采用大于原设计规格钢管进行包裹焊接，包裹焊接长度不小于400mm，在替换过程中应采取可靠的支撑体系。

（3）在原桁架下增设钢管桁架，并根据要求局部做加固处理。所有新增桁架下弦均为焊接钢管，节点球为300×12mm空心球。焊缝高度取焊接部位构件较小壁厚+1mm。新增管件应进行除锈防腐，做法同原有构件的除锈防腐做法。

（4）在原栈桥利用原花纹钢板并浇筑60mm厚混凝土，要求混凝土强度等级C25（抗渗P6），钢筋HRB400级，混凝土板顶保护层厚度不小于25mm，配筋双向圆钢8@150，因皮带廊坡道为25°，不利于混凝土的浇筑，在施工过程中应利用角钢50×5mm作为侧向支撑，水平间距不宜大于700mm。角钢应于侧面型钢或底部钢板焊牢，焊缝高度不小于5mm，混凝土底板两端应设80×300（h）挡水台。

（5）在混凝土表面适当位置安装钢制台阶，采用5mm厚花纹钢板，台阶尺寸见下，宽度同原尺寸。台阶两端采用通长L50×5角钢焊接连接，焊缝高度不小于5mm。角钢与预埋件焊接固定。

（6）更换在修复过程中损坏的或已经丧失维护功能的夹芯彩钢板，新的材料应满足国家及地区防火要求，建议采用夹芯玻璃丝棉彩板。

（7）框架柱顶层牛腿节点范围应采用碳纤维布缠绕加固，宽200mm，净距100mm，碳纤维布规格为Ⅰ型300g。

（8）原桁架下弦节点球与现有腹杆连接时应考虑原牛腿支座处底板的位置影响，不得私自切割原有底板。