摘要：介绍了多种输煤栈桥建设方案的优、缺点，并结合本工程的特点，列举了可选方案，进而对可选方案进行综合技术经济分析比较，提出本工程输煤栈桥最优方案为：#4转运站到碎煤机室位于输煤配电间上部部分和烟囱至煤仓间转运站栈桥结构型式为混凝土支架（或烟囱筒壁）上支承空间倒三角钢管桁架结构，栈桥为露天布置，栈桥楼面采用压型钢板做底模现浇钢筋混凝土板;其余栈桥采用钢筋混凝土框架结构，露天胶带输送机加装玻璃钢防护罩。
　　关键词：火电厂;输煤栈桥;结构设计
　　1 近年出现的新型输煤方式和栈桥型式
　　近年随着技术和设计理念的进步，电厂和设计院对输煤方式和栈桥型式的革新做了不少有益的探讨和尝试，陆续出现了一些新的输煤方式和新的栈桥型式。简要介绍如下：
　　1.1  带防尘罩的皮带输送机+露天栈桥
　　皮带机自带防尘罩可以起到防尘防雨的作用，栈桥则不必封闭。为便于水冲洗，栈桥桥面仍采用钢筋混凝土现浇桥面。图1所示为某电厂露天栈桥。栈桥承重结构可根据栈桥高度和场地情况选用不同的结构：
　　·当栈桥高度不高，且场地较空旷，柱网设置不受限制时，可采用钢筋混凝土框排架结构;
　　·当栈桥高度较高，或场地条件限制需建造大跨度栈桥，如需跨越其他建筑物或道路时，可采用排架柱支承的钢桁架结构;
　　·近年出现了采用大跨度平板网架代替钢桁架的做法，从技术经济分析比较的结果来看，采用平板网架代替钢桁架在技术上更先进，经济上也更合理。
　　露天栈桥减少了栈桥上部结构的土建工程量，同时减轻了结构自重，相应降低了地基处理的难度和工程量，其土建综合造价仅为普通封闭栈桥的1/2～1/3。如果栈桥建在煤场区域，考虑到防尘罩意义不大，可取消防尘罩，从而进一步降低造价。
　　这种栈桥具有成功的设计经验，华能瑞金电厂（2×350MW）就采用了这种栈桥型式。2009年投运的井冈山电厂2×660MW机组也采用这种栈桥型式。
　　1.2 管状皮带输送机+露天栈桥
　　管状皮带输送机是在输送途中皮带卷成管状将煤包裹在当中的输煤方式。这种皮带输送机具有如下优点：
　　·皮带机自带栈桥钢支架，土建仅需建造钢支架的基础，使土建工程量大幅度减少;
　　·由于煤被包裹运输，避免了煤尘飞扬和淋雨的问题，栈桥不必做成封闭式，其结构简单，且运送清洁，也不存在桥面冲洗的问题;
　　·单条皮带输送距离长，且皮带可以拐弯，仅在皮带需拐急弯处需设置转向装置（转运站），从而避免了大量中继转运站的建设，节省了投资;
　　·皮带爬坡角度远大于普通皮带，进入主厂房时皮带起坡距离可大大缩短;
　　·虽然设备造价较高，但是土建费用大幅度降低，其总体造价与传统封闭栈桥+皮带机的方式相比仍具有优势。
　　望亭电厂2×660MW机组工程中采用双路管径4000mm、带速3.15m/s，出力1000t/h的管状皮带输送机运行状况良好，但总体来说在大型电厂中应用较少，其运行、维护的经验尚需积累。
　　1.3  垂直提升
　　这种方式主要用在皮带机进入主厂房的位置，皮带机可以从地面较低的位置到达主厂房，然后将煤用垂直提升的方式运送到皮带层。这种方法能避免土建高位栈桥的建造，但是设备造价较高。
　　1.4  皮带机栈桥一体化
　　皮带机栈桥一体化技术是将输煤皮带机支架与输煤栈桥合二为一的一种新型胶带支撑体系;利用该技术，皮带机机架不必再单独设置支腿和中间架，可节约了输煤皮带机支架的材料，同时由于钢结构栈桥和皮带机支架合成一体后，有效减小了栈桥占用空间，钢结构栈桥材料用量也大大减少，从而大大节约投资成本;而输煤皮带机栈桥整体式的设计便于在地面上将胶带机设备与结构组装成一体，进行整体式吊装，可使高空作业变为地面安装。方案图见图2。
　　皮带机栈桥一体化技术在钢铁、建材、化工、煤炭等行业已有应用，在火力发电厂中尚未有应用。其应用效果见图3所示。
　　2 本工程可采用的方案
　　本工程为新建工程，从场地和地质条件来看，具有以下特殊性：
　　·场地相对空旷，栈桥布置不受地形和已有建筑物限制，布置相对灵活;
　　·厂区地处抚州市临川区青泥镇周家村，栈桥的设计应考虑与周围环境的协调和美观;
　　·设计应考虑因地制宜，尽可能降低工程造价，节省输煤系统占地面积;
　　结合以上特点，分析各种输煤栈桥的可行性如下。
　　（1）翻车机室到#1转运站段
　　本段输煤系统从翻车机室到#1转运站，部分位于地下部分，部分位于地上部分，地下部分采用混凝土箱形结构，地上部分高度较低，栈桥形式选择比较灵活，推荐采用露天栈桥，从经济角度出发，栈桥可采用混凝土框架结构。
　　（2）#1转运站到#2转运站、#3转运站到#4转运站段
　　本段输煤系统从#1转运站到#2转运站，#1、#2转运站经过煤场斗轮机后分别到达#3、#4转运站，再从#3转运站到#4转运站，均为地上结构，总体布置较规则，受场地条件限制较小。地上结构高度较低，选择比较灵活，推荐采用露天棧桥，从经济角度出发，栈桥可采用混凝土框架结构。
　　（3）#4转运站到烟囱段
　　本段输煤系统先从#4转运站到碎煤机室，再从碎煤机室到烟囱，均为地上结构，总体布置较规则，受场地条件限制较小。地上结构高度较低，选择比较灵活，推荐采用露天栈桥，从经济角度出发，除输煤配电间上部栈桥采用钢结构外，其余可采用混凝土框架结构。
　　（4）烟囱到煤仓间转运站段（含烟囱内）
　　作为新建电厂工程，在保证皮带输送机能顺利爬上主厂房输煤转运站的前提下，尽量压缩本段栈桥的长度，从经济性角度考虑，本段采用露天栈桥的的方案。 　　3 技术经济分析与比较
　　3.1 混凝土结构栈桥和钢桁架栈桥的比较
　　取某栈桥中长度为24m的一段，分别按钢筋混凝土结构方案和钢桁架方案设计，立面布置图分别见图4和图5。
　　由以上比较结果可见，由于钢材价格持续上涨，钢桁架栈桥的造价远高于混凝土栈桥，价格差甚至达到一倍以上。由此可见，钢筋混凝土栈桥的性价比更好。
　　3.2  栈桥封闭与露天布置的比较
　　结合前文提到混凝土栈桥经济性优于钢结构栈桥，选择混凝土栈桥做比较。为便于比较，取栈桥同一段按两种布置方案分别进行计算分析。本节算例为出转运站栈桥的第一段，按布置双路皮带考虑。计算采用PKPM软件进行空间建模计算。两种方案的纵向框架布置见图6。
　　计算结果分别列于表6～表7。
　　通过以上计算和比较，可以得到以下结论：
　　（1） 对于同一段混凝土框架结构的栈桥，露天栈桥的混凝土用量仅为封闭栈桥的1/2左右;
　　（2） 露天栈桥的柱脚反力在1200kN以内，而封闭栈桥的柱脚反力接近2000kN，根据本工程地基承载力情况，采用天然地基，基础混凝土量增加接近50%，造价较高。
　　由此可见，露天栈桥在经济性上明显优于封闭栈桥。
　　3.3  空间倒三角钢管桁架与平面桁架比较
　　本工程结合我院栈桥设计经验，深入分析栈桥结构受力性能，防止网架结构安装节点过多，易出现施工问题的特点，提出空间倒三角钢管桁架，所有桁架杆件均采用钢管截面。
　　传统平面桁架，采用两榀桁架，桁架上下弦之间通过支撑连接成一个整体，杆件采用双角钢组合或H型钢。
　　空间倒三角钢管桁架充分发挥钢结构受拉性能强的特点，把传统平面桁架下弦杆合二为一，其截面和应力分别见图7、图8。
　　某25m长典型露天栈桥，双路皮带，两种钢结构栈桥结构形式技术经济比较详见表9。
　　从表9可以看出采用空间倒三角钢管桁架能大大节省用钢量，与传统平面桁架相比节省约28%。
　　针对本工程创新优化设计原则，本工程露天栈桥钢结构部分推荐采用空间倒三角钢管桁架，具有以下优势：
　　①一方面，相对于建筑工程中常用的角钢、型钢等型钢栈桥桁架而言，作为薄壁构件的圆钢管具有优良的截面性能，同时又避免去了一般型钢结构施工必须面对的相贯线复杂加工过程，其连接的处理和实施方便、简洁，在用钢量经济性明显的条件下可相应节省钢结构加工、制造工作量，在提高劳动效率加快工期的同时降低了工程造价;
　　②在同样的条件下，比其他型材外表面积要小很多，一旦管材的两端焊接密封，则油漆的面积比普通角钢要少30%左右;又由于没有凹角，使得油漆及防火处理很方便，耐久性更长;
　　③节点的设计和施工多采用构件间的直接焊接，无必通过连接节点板的转换，可以节省连接钢材用量;
　　④下弦杆由于受到两边斜向支撑，下弦支撑可以取消，可以节省支撑用量;⑤三角形管桁架上弦宽度小于横梁长度，可以减小横梁跨度，节省横梁用钢量;
　　⑥整体造型美观、轻巧、极具现代建筑气息。
　　4 结论
　　综合以上论述，从工程可行、技术先进、经济合理的角度考虑，本工程的输煤栈桥土建最优方案为：#4转运站到碎煤机室位于输煤配电间上部部分以及烟囱至煤仓间转运站段，由于工艺布置限制，结合周围环境协调一致的原则，采用空间倒三角鋼管桁架，胶带输送机采用加装玻璃钢防护罩，栈桥楼面采用压型钢板做底模现浇钢筋混凝土板。其余栈桥根据本工程特点及工艺要求为钢筋混凝土框架结构，胶带输送机采用加装玻璃钢防护罩。