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          球接欄桿在國外污水廠防護工程中的應用
          發布人:管理員   發布時間:2021-9-25

                                                       

           

                     孟加拉達舍爾甘地污水處理廠工程項目位于孟加拉國首都達卡市東郊,項目業主為達卡市水務局(達卡供水和污水管理局),設計污水處理能力為50萬m3/d。該項目是南亞地區在建規模****的污水處理廠,對改善孟加拉國首都達卡市的環境具有重要的政治、經濟和社會意義。該項目由中國政府提供優惠貸款,工作內容包括設計、采購、施工和一年期運營維護技術服務。
                    該污水處理廠建筑物頂部安全通道的安全護欄采用球接護欄,單側總長度約為11500m。球接護欄也稱球型護欄,主要采用球接垂直立柱并連接水平欄桿。項目咨詢工程師批準的材料是Q235A熱鍍鋅鋼,球接護欄采用工廠生產,現場安裝。根據設計采用雙球立桿。球型欄桿具有新穎美觀、安裝方便、免維護等特點,可應用于礦山、電力、石化、碼頭、供水廠和污水處理廠的走道和安全防護欄。
                     2015年由中國建筑標準設計研究院推出的樓梯、欄桿和欄板的標準圖集(15J403-1)中,提供了五種平臺欄桿,即:鋼欄桿(PA型)、不銹鋼欄桿(PB型)、玻璃鋼欄板(PC型)、金屬板欄桿(PD型)和鋼筋混凝土欄板(PE型)。以上五種類型的欄桿均不宜用于污水處理廠三大池,即:初沉池、二沉池和生化池和其他部位的工程用欄桿,污水處理廠三大池的欄桿用于污水處理廠日常維護用,屬于非人員密集型場所。
                    孟加拉達舍爾甘地污水處理廠平臺防護欄桿推薦的是雙球立桿,其適合污水處理廠的特殊條件。我國尚未正式出版有球形欄桿的設計規范。目前可查到的球型平臺欄桿的標準是由中華人民共和國工業和信息化部推出的2020年的規范討論稿。
                    了解國內外護欄的設計標準,特別是設計荷載、****允許撓度、荷載分項系數的規定、錨固的設計、錨固板厚度的設計和國內外設計規范的差異等對于更好開展相應的設計工作,更好適應國外EPC總承包工程具有現實意義。根據本文的工程實踐,探討了國內球接平臺欄桿規范待增加和待改進的內容和開展國外EPC總承包工程對技術規范的建議。

           

          二、達舍爾甘地污水處理廠應用實踐
                  2.1 球接防護欄桿用材料
                       孟加拉達舍爾甘地污水出廠球接欄桿和錨板設計采用Q235A熱鍍鋅材料,材料的設計參數見表4。

                                              
                 

                  2.2球接防護欄桿設計荷載
                      最初設計是采用國內標準圖的說明報咨詢審批,而咨詢采用****設計標準,即采用國標的設計荷載。
                  2.3球接防護欄桿標準尺寸
                      球接防護欄桿的尺寸是根據廠家已有的鋼管尺寸進行的設計,變換不同的欄桿的尺寸進行設計后,確定最終的水平欄桿、立柱、球鉸的尺寸和厚度,見表5。
                  2.4球接欄桿應力和變形設計
                     采用1kN/m的設計荷載,達舍爾甘地污水處理廠球接欄桿應力和變形的設計結果列入表5。從表5可看出,立柱管的應力****,為203MPa,小于215MPa。立管在正常使用狀態下的變形為11mm,小于30mm。上下水平欄桿的****位移值為2.8mm,小于4.8mm。孟加拉達舍爾甘地污水處理廠球接欄桿的設計滿足最為嚴格的中國標準。上下水平欄桿和立柱管的壁厚大于規范建議值。

                                               
                 

                  2.5球接欄桿熱應力和變形設計
                     設計考慮采用6m長的鋼管做欄桿,考慮當地****溫度梯度25℃的情況,設計得出其****的變形為2.03mm。為消除溫度應力,每6m長的鋼管需減少3mm。
                  2.6錨板厚度和錨板受壓承載能量設計
                     采用美國鋼結構設計規范(AISC360-05)對錨板厚度進行了校核,計算得到在外部荷載作用下,錨板厚度的最小值為0.70mm,國內標準圖集規定,錨板的最小厚度不得低于8mm。實際采用的是12mm厚的錨板,設計滿足要求。錨板的尺寸為150毫米×150毫米.采用AISC360-05對錨板承載壓力進行了設計校核,結果表明,采用錨板得尺寸滿足要求。
                 2.7膨脹螺栓設計
                    錨板下部的膨脹螺栓采用的是咨詢指定的產品。根據螺栓孔的間距和外部荷載,設計對膨脹螺栓的承載能力和拔出力進行了計算,結果滿足要求。
                 2.8球鉸、水平欄桿、垂直立桿、間尺寸相容性檢查
                    設計對球鉸與水平欄桿和垂直立桿尺寸相容性進行了檢查,其結果滿足要求。

           

          三、問題討論
                  3.1設計荷載:
                   美標的欄桿設計荷載是考慮車輛交通的設計荷載,在無交通荷載作用下的欄桿設計荷載是否需超過美標規定值,值得商榷。采用英標的國外廠家球接防護欄桿的設計,其尺寸小于中國的設計。這是由于采用荷載標準不同所致。污水處理廠工程屬于非人群聚集區,其荷載設計標準是否需按****荷載確定是值得商榷的。
                  3.2球接欄桿設計規范
                   我國尚未正式出版球接欄桿設計規范,目前只有討論稿。因無正式的規范,該類型的欄桿的名稱并沒有統一的規定,“球接欄桿”的稱謂似乎好于“球型欄桿”。討論稿只對應力計算和位移計算有示例,但對其他細節尚未做詳細的規定,未包括本文中的設計內容。在孟加拉達舍爾甘地污水處理廠建設項目,最初咨詢工程師審核承包人的設計時,認為錨固板的設計厚度不夠,需提交設計校核并給出依據。因而,完善的設計規范對工程才具有指導意義。
                  3.3設計細節
                   國內工程只需參照標準圖即可施工。而國外EPC總承包工程(包括設計施工工程)中,咨詢工程師要求承包人給出設計依據、設計計算書以及詳細設計圖紙。設計規范越詳細,指導性才越強。
          在國際工程中采用英美標準往往容易順利通過咨詢的審核和審批,而采用中國標準其咨詢審核的時間非常長。我國球接欄桿設計規范,與國際標準接軌尚有不少工作待做。
                  3.4關于EPC總承包合同中的技術書
                    在國外EPC總承包工程合同執行階段,咨詢工程師往往對合同價格并不關心,工程質量是咨詢工程師首要考慮因素。設計師為能完成設計任務,往往需要做配合工作。因而,國外EPC總承包工程,若能在合同中明確細化設計參數和材料標準,則在項目執行階段可避免在討論設計標準、材料標準和設計參數上浪費大量的時間,真正做到合同對執行的雙方公正合理。

                    孟加拉污水處理廠球接欄桿采用中國的荷載標準進行的設計,采用了美國鋼結構設計規范對錨板厚度和承載壓力進行了必要的復核,對膨脹螺栓的拔出力和承載能量進行了必要的計算。本工程的設計和工程實踐對完善行業標準和開展類似國外總承包工程可提供一定的借鑒作用。


           


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