高志强

摘  要：电站中使用的锅炉需要有相对比较大的容量，安装过程比较复杂，在钢结构的锅炉中，大板梁主要发挥出承重的作用，在设计这种锅炉系统的结构时，应当关注结构构件的受力特点，综合考虑吊装条件与交通运输需求，合理锅炉设计，确保锅炉实际安装工作的安全性。不少设计者会通过分段分层拼接的设计方法来有效设计电站内部的锅炉装置，现分析具体设计事项。

关键词：电站锅炉;大板梁;分层分段;拼接设计

电站使用的锅炉具有发电的基本功能，其容量比较大，安装锅炉的基本构件时应当注意安全问题，设计者也要确保安装设计方案的可行性。基于大容量锅炉的使用需求，设计者可设计出全悬吊式钢结构的锅炉，合理安排大板梁是锅炉受力系统设计的重点任务，如果大板梁的受力性能产生问题，锅炉也无法被安全使用，现结合电站锅炉的设计标准，分析如何通过分段分层的方法设计大板梁。

1拼接设计方案

1.1大板梁安装工作概述

大板梁在大容量型锅炉中主要发挥受力支撑的作用，是锅炉的承力系统中不能缺失的重要构件，在全悬吊式锅炉系统中，大板梁更是处于不可或缺的位置，如果想要电站中安全地展开锅炉发电生产活动，必须先完成安装锅炉的基本任务，确保大板梁的稳定性与强度都可以达到标准，优化大板梁构件时，必须清晰掌握其传力路径，由于锅炉被以悬吊的方式固定到电站的钢结构上，顶板梁格部位必须保持稳定，次梁与吊杆等直接受力的构件会对荷载进行传递，大板梁需接收荷载，而后将其传送给锅炉所用的构架系统中。根据对电站常用大型锅炉的认识可以确定，其跨度、截面高度与需要承受的荷载都已经超出了普通钢结构系统的常见指标，设计钢结构系统时，需注重经济性与可靠性两个方面的设计优化需要。

大板本身具有比较大的自重与结构尺寸，吊装施工条件与构件运输工作会给结构设计工作带去影响，落实工程结构设计的过程中，很难使用一体化的设计方法，设计者可将分块、分层以及分段设计方法结合使用，妥善的安置具有超长与超高特点的大板梁构件，在施工现场加工安装各处结构构件，除了需要精准选取梁分段点之外，还需针对拼接节点的情况来进行相应的计算工作，确定螺栓节点部位的受力特点，合理地安排拼接螺栓的工作。

1.2分段分层拼接方案设计

当梁的跨度超过30m时应沿梁长方向分段制作，每个梁段长度不宜超过24m。为避免现场焊接，大板梁分段也采用高强度螺栓现场拼接。翼缘拼接应采用盖板连接，腹板拼接可采用盖板或端板连接;根据上下层梁的分段接头是否在同一截面，可分为同位拼接或错位拼接。

为保证拼接大板梁的安全性，螺栓拼接设计应依据现行GB50017 -2017《钢结构设计规范》当中螺栓连接的相关规定。具体设计方法根据《钢结构连接节点设计手册》梁与梁拼接连接设计方法，选用精确计算设计法或等强度设计法进行设计。

精确计算方法：精确计算设计法是以螺栓连接承载力大于连接位置处内力为依据进行设计的。对于大板梁纵向分层拼接，通过上下层梁叠合处螺栓拼接承担该位置处全部剪力;对于横向分段拼接，被连接的上层梁或下层梁以翼缘和腹板承担作用于各自拼接连接处的弯矩M，即以梁翼缘承担作用于翼缘弯矩Mflange，腹板同时承担作用于腹板弯矩Mweb和截面全部剪力V来进行拼接连接的设计。

等强计算也是大板梁设计过程中存有一定难度的设计任务，在设计时，必须掌握被连接处截面面积与螺栓承载力等参数信息。大板梁具有比较大内力与几何尺寸，拼接区域的螺栓使用数量比较多，设计环节中，必须关注螺栓承载力折减的情况。从按塑性设计与结构抗震设计两个方面来保障结构的稳定性，板件的截面面积会影响到节点的连接情况，考虑到强度设计条件，设计者需通过合理的设计行为来使构件保持良好的连续性。大板梁属于简支梁，选用的设计手段为弹性设计方法，因此不需要对抗震耗能情况做过多考虑，主要需要注意满足经济性与受力方面的设计要求，在设计过程中应当确保落实精准计算的工作。

2实例展示

2.1纵向分层拼接设计

根据大板梁的具体受力情况，来确定纵向分层设计工作，应当顺延截面部位，在其二分之一处进行分层，将其划分成上下两层横截面中性轴位部位比较特殊，弯曲应力数值为0，只有剪应力能够对其形成影响，其他位置与该位置的剪应力存在一致性。启用分层设计方案后，需对次梁的安装位置进行考虑，可将次梁安装到叠合面的上方区域，避免使叠合面受到直接影响。

展开拼接工作时，应当通过端板构件来完成拼接任务，在下层梁的顶端位置与上层梁的底部位置有效焊接叠合板，形成叠合面建立之后，拼接端板的工作也能够被简化，构件安装过程中受到的阻碍也逐渐减少。上层梁部位的构件拼装工作也变得更加便捷。

横向分段拼接位置应在弯矩和剪力均较小的截面处，以保障拼接节点的安全性并降低螺栓用量，且应考虑运输要求和次梁和横向加劲肋布置。下层梁分段拼接下层梁分段位置确定在梁长度方向约1/3处，距离梁端13.60m。断开处翼缘和腹板均采用盖板连接，主要考虑下层梁以受拉为主，如果采用盖板连接，会使螺栓收到很大的拉力作用，影响螺栓的预拉力值，要求螺栓連接具有极高的可靠性;如果采用盖板连接，螺栓群受剪，受力明确。下层梁分段拼接上层梁截面受力状态与下层梁相反，主要受弯曲压应力，可选择跨中截面和跨度三分之一截面两种方案，但是本文推荐段位置选择在上层梁跨中截面，分为22.33m长的两段，断开处连接方案选择端板连接方式，即上层梁分段处两侧翼缘和腹板均与端板焊接，两块端板通过高强螺栓连接。原因是上层梁主要以受压为主，且跨中截面剪力为0，不仅合内力较小，而且采用端板连接可以增加受压接触面，降低对连接的要求。

2.2螺栓拼接设计

以剪应力相同范围分段，叠合面拼接设计按照每段实际内力进行螺栓拼接设计。由于叠合面分段长度较长，设计中参照《钢结构设计规范》中对长接头螺栓承载力折减系数，对螺栓抗剪承载力进行折减。设计布置共1248个螺栓，在腹板单侧各布置两排螺栓，每排312个。叠合面厚度为30mm，宽度为550mm;螺栓横向间距为80mm，不同分段处根据螺栓数量不同，螺栓纵向间距不同，但均满足规范容许间距的要求。上层梁采用端板连接方式，端板代替跨中稳定加劲肋，并主要通过端板传递压应力，因此仅按照构造要求布置螺栓，在满足最大容许间距的情况下，尽可能减少螺栓数量。由于上下层梁叠合面处剪应力呈阶梯状连续变化，建议按照每段实际内力进行螺栓拼接设计。

3结束语

通过拼接的方式来设计大板梁，可以使大板梁保持更强的受力性能，利用螺栓展开拼接工作时，应当关注特殊区域的拼接处理工作，可以根据电站锅炉所处的位置设计多个拼接方案，选出安全性与可行性都比较强的方案。设计钢结构时，需要考虑到塑性设计需求与抗震设计需求，精确处理大板梁的节点部位，尽量控制螺栓的使用数量，节省电站锅炉的安装成本，简化大板梁的安装过程。

参考文献

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