鍋爐鋼結(jié)構(gòu)加固改造

　（武漢鍋爐集團(tuán)有限公司）熱力發(fā)電廠鍋爐機(jī)組的鋼結(jié)構(gòu)往往由于鍋爐工作條件變化，荷載增大或出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞故需要加固改造，諸如退役鍋爐拆遷改建；燃燒方式的改變?nèi)鐮t室懸浮燃燒改為循環(huán)流化床或旋風(fēng)燃燒；燃料的改變?nèi)缑捍�油工��，氣代煤代油工程；爐膛爆炸引起構(gòu)架梁柱變形超出允許范圍；爐頂拽漏積灰引起頂梁過(guò)熱變形；基礎(chǔ)不均勻下沉引起主柱傾斜變形；無(wú)地震設(shè)防的鍋爐需抗震設(shè)防加固；由地展引起的構(gòu)架變形；疊置式空氣預(yù)熱器更換管箱等等均要引起鍋爐鋼結(jié)構(gòu)加固改造問(wèn)題。

　　鍋爐鋼結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)一般新構(gòu)架設(shè)計(jì)較復(fù)雜，這是因?yàn)椋杭庸谈脑旆桨副仨毭芮信浜弦延袠?gòu)件的具體情況。

　　構(gòu)架在加固施工時(shí)不能全部卸載。

　　施工條件比較困難，必要時(shí)尚須創(chuàng)造施工條件。

　　往往有些被改造的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)本身還存在一些缺陷，如一些桿件及節(jié)點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，橫梁燒度標(biāo)，柱垂直度超標(biāo)，結(jié)構(gòu)側(cè)移超標(biāo)等。因此在結(jié)構(gòu)改造中不僅要滿足鍋爐改造的總體要求，還要消除構(gòu)架本身存在的缺陷，或是保持原缺陷不再發(fā)展，使改造后的結(jié)構(gòu)在安全使用范圍內(nèi)，使整個(gè)改造安全經(jīng)濟(jì)合理。

　　要做好加固改造又要經(jīng)濟(jì)合理，首先要作好改造可行性分析，確定可否改造，如何加44固改造，施工的可行性，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用等分析。

　　本文對(duì)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行加固改造提出看法如下。

　　1.資料收集及分析鍋爐鋼結(jié)構(gòu)改造首要任務(wù)是收臬被改造構(gòu)架的現(xiàn)存工作狀態(tài)和其相關(guān)的技術(shù)資料，只有充分掌握資料才能作出安全經(jīng)濟(jì)合理加固方案的決擇。

　　一般鋼結(jié)構(gòu)尤其是老齡鍋爐鋼結(jié)構(gòu)改造，由于它服役時(shí)間長(zhǎng)，往往所需要的原始技術(shù)資料不齊全，例如：鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算荷重資料，基礎(chǔ)荷重資料。

　　鍋爐歷次改造變更結(jié)構(gòu)及其荷重資料。

　　鋼爐房設(shè)計(jì)資料，尤其是標(biāo)篼零米層，運(yùn)轉(zhuǎn)層，屋頂布置等圖紙資料。

　　鋼結(jié)構(gòu)安裝驗(yàn)收資料。

　　且鍋爐機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)條件不一，鋼結(jié)構(gòu)缺陷嚴(yán)重程度不一，改造要求又各不相合，要作好改造設(shè)計(jì)必須要結(jié)合改造要求收集以上有關(guān)資料和掌握構(gòu)架的實(shí)際現(xiàn)狀，其最有效的方法是對(duì)原鍋爐構(gòu)架進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)，如下：基礎(chǔ)型式，基礎(chǔ)承載能力，基礎(chǔ)沉降量0柱腳及柱與基礎(chǔ)的連接形式。

　　柱網(wǎng)垂直度（層間及總篼）主梁及有關(guān)橫梁的水平度（撓度）。

　　主要相關(guān)構(gòu)件的截面形狀，尺寸，材料牌收集原鍋爐構(gòu)架與廠房的關(guān)系，特別是鍋爐房運(yùn)行層與鍋爐構(gòu)架的梁柱的關(guān)系。

　　鍋爐房運(yùn)行層構(gòu)途（現(xiàn)澆，預(yù)制）運(yùn)行層與構(gòu)架的連接標(biāo)高及尺寸。

　　運(yùn)行層在柱網(wǎng)上的作用位置，荷載大小，荷載作用位置可否拆除（局部，全部），拆除后是否危及鍋爐房安全，能否移位加固等。

　　收集原鍋爐構(gòu)架支承鍋爐房“六道”，各層聯(lián)絡(luò)平臺(tái)，除氧平臺(tái)，煤倉(cāng)層等與鍋爐構(gòu)架的連接形式，荷重作用位置、方向及荷重值。

　　收集爐頂罩，屋頂與鍋爐構(gòu)架的關(guān)系。

　　層頂與構(gòu)架頂梁柱的連接形式。

　　屋頂設(shè)計(jì)荷重值，荷重作用位置。

　　根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及收集到的資料并結(jié)合構(gòu)架改造要求進(jìn)行分析：構(gòu)架基礎(chǔ)及其荷載能否適應(yīng)要求。如超過(guò)基礎(chǔ)荷重值，應(yīng)采用那些安全措施使它在允許范圍內(nèi)。

　　原構(gòu)架能否適合改造要求，是否可改造，是否需要新增桿件。

　　構(gòu)架檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的缺陷是否可以修復(fù)，不能修復(fù)的還需要做那些工作才能補(bǔ)救，還是維持原狀讓缺陷不再發(fā)展。

　　2.構(gòu)架加固改造布置根據(jù)業(yè)主提供的加固改造總體要求，結(jié)合收集的有關(guān)資料，結(jié)合被改造構(gòu)架的實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固改造布置，布置后尚需滿足如下：改造后的基礎(chǔ)荷重要在原構(gòu)架基礎(chǔ)荷重范圍內(nèi)。

　　改造后的構(gòu)架及其桿件強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定，傾覆在允許范圍內(nèi)。

　　不影響或少影響周邊設(shè)備及“六道”布置，要與鍋爐整體相協(xié)調(diào)，與廠房布置相協(xié)調(diào)。

　　結(jié)構(gòu)布置利用原構(gòu)架桿件最多，移位桿件誠(chéng)增桿件妙。

　　爐頂主、次梁位置及受力狀態(tài)不變，根據(jù)需要設(shè)置小梁及過(guò)渡梁。

　　一般新增桿件宜采用鉸接型式以不影響式少影響相鄰桿件內(nèi)力分配。

　　留有施工空間，做到好修好用。

　　桿件加團(tuán)計(jì)算當(dāng)布置完成后，即進(jìn)行構(gòu)架總體計(jì)算或分部計(jì)算求得桿件內(nèi)力，取出分離體進(jìn)行桿件計(jì)算。

　　軸心受力桿件和受彎桿件的加固計(jì)算，宜采用較安全的許用應(yīng)力計(jì)算法。

　　3.1軸心受壓加固桿件計(jì)算。

　　加的內(nèi)力Ao，-A―原桿件截面積和加固件截面積用年限，等可取0.90.95‘3.2受彎加固桿件計(jì)算上二中，財(cái)一原設(shè)計(jì)彎矩和荷載變化增加的彎矩I一原有凈截面抵抗矩如一加固后凈截面慣性矩y.，yi―加固后截面形心軸至原有截面邊緣，和加固另件邊緣距離由式（3-1）（3-2）可見(jiàn)加固改造前必須要將可卸荷栽盡可能多卸以保證加固效果和加固經(jīng)濟(jì)性。

　　拉彎和壓彎加固桿件的計(jì)算與上述類似從略。

　　加固焊縫計(jì)算分為下列三種情況：焊縫高度力。

　　加固前兼有側(cè)焊施和端焊縫t桿件加固桿件加固的目的是經(jīng)加固改造后使桿件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定達(dá)到允許范圍，使構(gòu)架整體能安全承受全載荷，達(dá)到構(gòu)件設(shè)計(jì)承載能力。

　　桿件因腐蝕，并考慮桿件壁厚負(fù)公差后截面強(qiáng)度削弱10%以上，剛度超過(guò)7%以上桿件需拆換或加固。

　　4.2桿件加固要滿足如下條件：軸心受力構(gòu)件當(dāng)加大截面后，形心位置應(yīng)和加固前盡量一致，如不一致會(huì)造成偏心，則應(yīng)在計(jì)算時(shí)計(jì)及它的影響。

　　軸心受壓桿件最好在加大截面的同時(shí)能加大回轉(zhuǎn)半徑。

　　加固零件和原有截面間的焊縫應(yīng)便于施焊和檢，盡量避免仰焊和施焊操作空間過(guò)小的結(jié)構(gòu)。

　　加固零件與原有構(gòu)件之間的連接焊縫在滿足傳力需要條件下盡量用得小些也可改慮用間斷焊縫。

　　桿件加固方法很多，各行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)加固方法都有結(jié)合自身特點(diǎn)的各種做法。在鍋爐構(gòu)架上常用的加固方法有如下：強(qiáng)度或剛度不足：用上下蓋板加固見(jiàn)圖梁端削弱及剪應(yīng)力不足：用腹板加固，見(jiàn)扭剪應(yīng)力（變形）超差：將開(kāi)口截面改為封閉截面見(jiàn)-6，4-3.穩(wěn)定超差：增加橫向支點(diǎn)減少長(zhǎng)寬DC見(jiàn)7必要啦1M占即-9端部腐蝕嚴(yán)重一去掉腐蝕部位更新，見(jiàn)蓋板或腹部腐蝕嚴(yán)重一掉腐蝕損壞部位，更新見(jiàn)-11. 4.3.3局部支撐法一it用于梁格布置。

　　強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定超標(biāo)一增加支點(diǎn)減少跨4.3.4替代法加強(qiáng)所謂替代法加強(qiáng)是增加一或二桿件，替代原桿件承載（原桿件相當(dāng)虛設(shè)）一般用在原桿件整體已喪失承載能力，但又不能拆換的情況下采用。替代桿件常用桁架式，因它便于加工安裝，結(jié)構(gòu)處理靈活。按替代法加固布置可分為下列四種，這幾種加固形式特別要注意桁架平面外的穩(wěn)定性。

　　上方替代一見(jiàn)-15下方替代一見(jiàn)-16其他替代法一如支撐式。

　　桿件連接形式的變化，桿件荷載的變化及節(jié)點(diǎn)腐蝕削弱尚需對(duì)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固。

　　桿接連接節(jié)點(diǎn)的加固一般采用加長(zhǎng)和加篼原有連接焊縫。當(dāng)受到加長(zhǎng)加篼限制時(shí)，需增加或加大節(jié)點(diǎn)板來(lái)加長(zhǎng)焊縫，以滿足節(jié)點(diǎn)連接要求。