某垃圾焚烧发电厂事故分析

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发布时间：2011-02-26 15:47:58  更新时间：2023-07-04 14:38:51

　　摘要：对某垃圾焚烧发电厂事故进行了分析，认为在存在较大侧向荷载且楼板刚度较小的情况，楼板平面内应力不容忽视，须根据有限元计算确定内力进行设计并加强构造。为类似工程提供参考。
　　关键词：侧向荷载楼板平面内应力有限元分析
　　一工程概况
　　浙江某垃圾焚烧发电厂，为现浇钢筋砼排架结构，抗震设防6度，基本风压0.6kN/m2。综合主厂房由四大部分组成：垃圾卸料平台、垃圾池、焚烧间、烟气净化间。总跨度109米，纵向长度70米，平面图如图一所示。屋顶采用钢屋架结构，总高度38米。右侧垃圾卸料平台为两层，7米以下为多跨框架，7米以上为单跨排架，与垃圾池整体浇注在一起，焚烧跨左侧采用钢格构柱，屋顶钢屋架铰接。左侧烟气净化间分缝脱开。剖面如图二所示。结构采用混凝土强度等级C25。

　　二、出现问题及分析
　　本工程于2003~2004年设计施工，投产后不久，即出现垃圾池变形。垃圾池南北两侧池壁外鼓，框架梁及框架柱均变形严重，被巨大的剪力剪断。
　　垃圾池内堆积大量垃圾，会对垃圾池壁产生比较大的侧向压力。根据CJJ90-2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范，垃圾池应采用现浇钢筋混凝土结构，宜与垃圾焚烧主厂房结构分开。如果采用此方案，形成一个独立敞口的池子，首先要增设两排柱子，使厂房排架柱和垃圾池间形成狭长通道，即浪费占地面积，又不便布置建筑和工艺设备；此外为保证池壁刚度，池壁厚度须按高度的1/20取值，由于垃圾池高度在20米左右，而且长度达几十米，垃圾池的钢筋混凝土用量会非常可观。故垃圾池多采用与卸料平台整浇，以垃圾池四周的楼板作为垃圾池壁的支撑，可将垃圾池壁视为连续板，减小池壁的计算高度，这样可大幅减小壁厚及钢筋用量。

 
　　本工程原设计将垃圾池周围的楼板采用刚性楼板假定，降低了垃圾池壁的计算高度，也忽略了楼板平面内内力。采用垃圾池壁厚250mm，扶壁柱截面400×400mm，框架梁截面250×300，外侧框架柱截面400×700，楼板厚度120mm，楼板配筋单向一级ø8@200。
　　如果将7米楼板作为垃圾池壁的支撑，则楼板承受巨大的侧向荷载，形成了一个深梁，须满足深梁构造，本工程板厚及配筋均不符合深梁要求，没有配筋的楼板起不到承受荷载的作用。
　　

　　 采用etabs对工程进行有限元分析，楼板中应力如图三所示。由图可见，垃圾池左右两侧，由于楼板较宽，楼板内侧为压应力，外侧为拉应力，垃圾池上下两侧，由于楼板仅有1.6米宽，楼板中Y向为巨大的压应力，X向为较大的拉应力。图四为7米平台框架梁轴力图，在垃圾侧向荷载作用下，上下1.6米宽的楼板按深梁计算，致使外侧框架梁轴力达1800kN，楼板和框架梁均需要极大的配筋。垃圾池上下外侧框架柱弯矩见图五。如图所示，垃圾池传至框架柱上有非常大的弯矩和剪力。
　　由计算结果可以看出，垃圾池存在巨大的侧向推力，本工程墙厚250mm，扶壁柱长细比达150，其平面外刚度可忽略不计。则侧向荷载首先传至楼板，由于楼板厚度仅120mm，且单向配筋一级ø8@200，远远达不到受力要求，故楼板首先破坏，然后上千千牛的侧向荷载传至250×300mm的框架梁和400×700的框架柱，导致梁柱接连被剪断。
　　此后的昆山一期二期垃圾焚烧发电厂，在结构设计中，将垃圾池周围楼板加厚至200mm，双层双向配筋，形成一个封闭的深梁。由于楼板自身刚度足够大，大幅减小了框架所受荷载，满足了设计要求。如今工程已经投产，未出现类似事故。
　　三结语
　　在垃圾焚烧发电厂厂房项目中，垃圾池的布置使结构变得很不规则。如果将垃圾池与主体结构整体浇注，则垃圾池侧向荷载在楼板中产生的平面内内力不容忽视，须进行有效分析，确定内力值，并将楼板按深梁构造，配筋须满足计算及构造要求。
　　
　　参考文献:
　　[1]刘美琴，城市垃圾发电项目主厂房结构介绍。建筑与结构设计。
　　[2]CJJ90-2009，生活垃圾焚烧处理工程技术规范。