装车式地弄的研究与设计

温华元，陈丽媛

(中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州 350003)

1 装车式地弄的布置

在大型机制砂加工系统中常采用汽车将砂石骨料运输至混凝土拌和站或其他地点，具有装车强度高的特点[1-2]。目前常用的砂石骨料装车方式有三种，一种是采用装载机直接装料，第二种是采用地弄内的皮带机输送至装车台后由装车台装料，第三种是采用皮带机输送至储料罐后由储料罐下部装料。其中装载机装料运行成本高但较为灵活、装车台装料运行成本较高、储料罐装料建设成本高。装车式地弄可在一定程度上解决上述缺陷。

装车式地弄布置在机制砂加工系统的成品料仓，采用钢筋混凝土结构，卸料采用电动弧门卸料，结构尺寸根据常用自卸汽车尺寸及电动弧门尺寸确定。本文以堆料高度20 m、25 t自卸汽车装料、装车能力1 000 t/h为参考进行研究设计。

因此，本文将每辆自卸汽车设置3个给料能力600 t/h的电动弧门(一组)同时装料，装料时间约为1 min，考虑电动弧门开启闭时间和车辆进出交汇时间2 min，故每辆自卸汽车装料时间为3 min，一组电动弧门每小时可装料500 t，共设置两组电动弧门装料即可满足1 000 t/h的装车强度。

根据上述参考条件，地弄净宽设置为7 m，设置一个地弄，可供两排车辆同时装料，每排设置两组电动弧门装料，具体布置如图1所示。

图1 地弄布置图(单位：m)

为装车安全以及节约人力成本考虑，可在地弄内设置照明系统，每组卸料尾部设置限位装置；为确保卸料时不使物料满出车厢，可采用自动卸料装置。

2 装车式地弄的结构计算与设计

装车式地弄为钢筋混凝土箱型结构，根据自卸汽车及电动弧门尺寸确定，地弄净跨为7 m、净高为5.8 m、长度按35 m设计，每12 m设置一道伸缩缝。

2.1 设计计算依据

《水利水电工程施工组织设计手册》第5卷、《水电工程砂石加工系统设计规范》(DLT 5098—2010)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)、《建筑结构静力计算手册》。

2.2 荷载分析

装车式地弄主要有堆料垂直荷载和结构自重，其次如弧门、电缆等设备荷载和人群荷载，其中设备荷载和人群荷载相对于堆料垂直荷载和结构自重甚小，计算时可不考虑。

1)料堆垂直荷载。骨料容重按1.65 t/m3计算，料堆高度20 m，当料堆高度在10 m以上且为单地弄的情况下，可将骨料压力折减，即料堆垂直荷载q可按下式计算：

q=KγH

式中，K为骨料折减系数，一般取0.9；γ为骨料容重，取1.65 t/m3；H为料堆高度，20 m。

桑：1964年1月威斯特摩兰将军初到越南，乘坐的民航机还未降落，他就对这个热带国家的美丽景色着了迷，当他驱车进入西贡，南越首都混合着法国人留下的那种巴黎气氛更使他陶醉。威斯特摩兰，这位生性好斗的四星上将，30岁就荣升上校，成为西点军校最年轻的校长，这一切都预示着他前途不可限量，他精力充沛，冷酷无情，关键时刻不手软。

计算得出q=29.7 t/m2。

2)结构自重。结构自重主要为钢筋混凝土自重，结构采用C25混凝土，垫层采用C15混凝土，其容重按2.5 t/m3计算，初步确定顶板和底板厚度为750 mm、侧墙厚为500 mm，则顶板处结构自重荷载为1.875 t/m3，底板处结构自重荷载为5.56 t/m3。

2.3 结构计算

装车式地弄结构计算简图如图2所示。

图2 车式地弄结构计算简图(单位：m)

根据结构计算，各部位弯矩如表1所示。按单筋矩形截面计算，地弄配筋如表2所示。

表1 地弄各部位弯矩表 单位：kN·m

表2 地弄各部位弯矩表 单位：mm2

2.4 基底应力计算

地弄基底应力根据下列公式计算：

σ=N/A±M/W=N/B±6M/B2

计算得出σ=353 kPa。根据计算结果可知，装车式地弄多地基承载力较高。

3 装车式地弄的经济性分析

3.1 装车式地弄的建设及运行成本分析

根据前述装车式地弄的结构计算及配筋，按装车式地弄长35 m计算，单条装车式地弄的主要工程量及建设成本如表3所示。

表3 35 m长装车式地弄主要工程量及建设成本表

装车式地弄运行成本主要为电动弧门运行产生的电费以及人工费(不考虑车辆运输成本)，其中电动弧门装机功率为2.2 kW/台，按每天运行16 h，每月运行25天计算，运行成本为：电费3.84万元/年、人工费14.4万元/年，合计18.24万元/年。

3.2 其他类型砂石骨料装车系统的建设及运行成本分析

1)装载机装料。装载机按斗容为4.5 m3配备，按每次装车时间30 s计算，需配备2台装载机才能满足1 000 t/h的装车能力，装载机按租赁考虑，结合以往实际运行经验其运行成本为：租赁费60万元/年、人工费38.4万元/年、燃油费385万元/年，总计483.4万元/年。

2)装车台装料。装车台装料主要有地弄、皮带机、装车台以及设备等，其中地弄按35 m长考虑，皮带机长度按80 m考虑，装车台为钢筋混凝土结构，根据以往经验其建设成本为：地弄17.5万元、装车台15万元、皮带机28万元、给料机等给料设备3万元，合计63.5万元。

装车台装料运行成本主要为皮带机及振动给料机运行产生的电费、磨损件以及人工费(不考虑车辆运输成本)，运行成本为：电费26.4万元/年、人工费28.8万元/年、磨损件费用2万元/年，合计57.2万元/年。

3)储料罐装料。储料罐装料主要有储料罐基础、储料罐罐体以及设备等，储料仓按一天装车量计算，需配备两个5 500 m3钢结构料罐，与装车式地弄相比较需增设一条长度约40 m的皮带机，其建设成本为：储料罐基础108万元、储料罐罐体224万元、皮带机14万元、给料机等给料设备5万元，合计351万元。

储料罐装料运行成本主要为皮带机及振动给料机运行产生的电费、磨损件以及人工费(不考虑车辆运输成本)，运行成本为：电费6万元/年、人工费28.8万元/年、磨损件费用1万元/年，合计35.8万元/年。

3.3 装车式地弄与其他类型砂石骨料装车系统的成本比较

根据前述几种砂石骨料装车系统的成本分析，按小时装车能力1 000 t/h计算，每天运行16 h，每月运行25天计算，各类型装车系统按不同使用年份的成本见表4。

表4 各类型装车系统平均每年主要成本对比表 单位：万元

根据表4可知，装车式地弄在成本控制上具有较大的优势。

4 结束语

本文介绍了装车式地弄的设计与成本分析，根据计算，装车式地弄在成本投入上相对于其他几种常用的装车系统有较大优势，但其适用条件有一定的局限性，需要有较大的场地及一定的高差，且基础地质条件要好。因此，在装车强度大、使用年限长，且场地较大的情况下，可选择装车式地弄装料，以减少运行成本。

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