浅析圆形储煤场结构设计

邢博

摘要：随着经济发展、国家对土地资源及环境保护的认知不断提高，大型选煤厂中圆形储煤场的工程设计越来越多。本文结合山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂原煤储煤场设计案例，对圆形储煤场在结构设计中的荷载取值、工况选取、计算方法等问题给出了具体方法及计算结果，最后提出了规范中未详细阐述的设计问题，供同类工程设计参考和比较。

关键词：圆形储煤场；结构设计；落煤筒；暗道

中图分类号：TU318 文献标识码： A

在大型选煤厂中，原煤或产品煤的储存通常采用地上圆形筒仓或方形群仓。当入储量要求较大时，多利用地形特点建地下或半地下槽仓及加盖地面堆场的储煤场。根据卸煤方式不同，储煤场又分为落煤筒单独卸煤，栈桥和落煤筒共同卸煤。本文以山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂原煤储煤场的设计为案例，详细分析了落煤筒、地下回煤暗道及四周挡煤墙的荷载取值、内力分析及设计中存在的常见问题和应对措施。

1.工程概况

山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂工业场地位于山西省大同市左云县小京庄乡周大庄村—英格寨村一带，行政隶属左云县小京庄乡管辖。储煤场直径100m，设计储煤能力74 300t；中心落煤筒采用钢筋混凝土筒体结构，其筒内直径6m，筒壁厚350mm，筒体高度39.3m；落煤筒上部建筑采用钢筋混凝土框架结构，层高5.5m，带式输送机机头拉力56kN，钢结构带式输送机栈桥支腿竖向力900kN、水平力180kN；回煤暗道净截面4.5mX4.8m，暗道全长106m；挡墙高度5.5m；屋盖网壳结构顶部与落煤筒部分完全脱开，如图1。本场区抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.10g，所属的设计地震分组为第二组，设计特征周期值为0.40s；基本风压0.55KN/m2；基本雪压0.25KN/m2；标准冻结深度1.71 m。

图1

根据中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司工程勘察所2013年11月提供的《山西煤炭进出口集团大同智能物流中心 B区长春兴选煤厂 工业场地岩土工程详细勘察 报告书 》，基础持力層为层基岩，地基承载力特征值fak=260kpa。

2.结构分析

2.1储煤场围护墙

储煤场围护墙采用钢筋混凝土框架结构，煤堆轮廓线距离围护墙轴线5m，因此不需要考虑煤堆堆载对墙体影响。围护墙主要承受荷载为上部屋盖网壳的竖向力及水平推力。围护墙结构相对简单，设计时仅需考虑上部屋盖网壳荷载、风荷载、地震作用、地基基础条件等基本设计信息，在此不再赘述。

2.2回煤暗道

根据钢筋混凝土结构伸缩缝最大要求的规定，埋置于土中的现浇式地下室墙壁等结构最大长度不应大于30m，因此结合本工程实际情况，将回煤暗道划分为5段，其中最长段长度26m。暗道主要受力作用为上部堆煤荷载对暗道顶板、底板及侧壁产生的弯矩作用。按照每段暗道上部堆煤高度不同，选取不同截面尺寸，分别对每段暗道进行计算，得出相应配筋结果，为简化计算，本次设计仅考虑暗道侧壁产生最大弯矩值，如表-1所示。

表-1

2.3落煤筒

2.3.1 荷载

落煤筒所承受荷载有上煤胶带走廊传来的竖向荷载及水平风荷载，落煤筒结构自重，楼（屋） 面活荷载"落煤筒外露部分水平风荷载，煤的侧压力，地震作用等。

2.3.2计算工况

1）筒内满载，外部料堆完整，结构自重，楼面及屋面活荷载，输送机栈桥的永久荷载、可变荷载、胶带拉力，筒身外露部分及相连接的输送机栈桥的风荷载或地震作用；

2）筒内满载，除60°角的扇形面积外，料堆其他部分完整，其他与第1款相同；

3）筒内满载，外无堆料，沿落煤筒全高作用的风荷载或地震作用，其他与第1款相同；

4）筒内卸空，外部料堆完整，其他与第1款相同。

2.3.3计算分析

依据《高耸结构设计规范》及现行规范进行设计，得出结论如下：最不利组合为工况3），落煤筒底部最大弯矩为90 250kN.m，最大剪力为5920kN。考虑筒壁配置双层受拉钢筋，最后得出计算配筋面积为3485mm2，实际配筋 22@100。

因落煤筒底部与暗道III相连，所以考虑暗道III同时为落煤筒箱型基础，基础底板高度取值1300mm。基础底部地基反力为395kPa，修正后的地基承载力特征值fa为620kPa，满足规范要求。由于基础向外悬挑过大，暗道侧壁布置加劲墙板6道，每道600mm宽，用以抵消基础底板刚度较差的影响，最终底板内配双层受力钢筋22@100，满足规范要求，基础配筋图如图2所示。落煤筒整体稳定系数3.6，大于1.6，满足规范要求。

图2

3结论与展望

储煤场作为大型选煤厂内煤炭储运的重要构筑物，具有容煤量大、经济、环保、节约用地等特点，在今后的发展中必将占有重要的地位。但对于规范中荷载工况的具体选取细节仍不明确、落煤筒裂缝控制未给出具体计算方法等问题仍需要相关工作者及设计人员在今后的设计研究工作中进一步明确。

参考文献：

[1] GBJ135-2006, 高耸结构设计规范[S]．

[2] GB 50191-2012, 构筑物抗震设计规范[S]．

[3] GB 50583-2010, 选煤场建筑结构设计规范[S]．