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摘要：伴随当前科学技术处于快速发展的阶段，发电厂在单机容量方面正在快速增加，从当前的角度分析，单机容量已经超过了600MW，而且在结构方面一般情况下也是钢结构。伴随逐年增加的机组容量以及相应设备的增加，电厂在结构加固方面出现了多种隐患。
关键词：电厂；脱硝改造；锅炉；钢结构节点；加固设计
大型火力发电厂是我国重要的生命线工程，也是我国发电行业的主力军。由于发电设备和工艺等原因，电厂结构具有其特殊的行业特点。20世纪70年代以前，我国的火力发电厂单机容量一般都在300MW以下，且均为钢筋混凝土结构形式。随着科学技术的发展，发电厂单机容量不断增加，到目前已经可达到单机容量600MW，结构形式也多变为钢结构。随着机组容量的增加和新增设备，电厂结构的加固问题日益突出。与民用建筑相比，电厂结构具有以下几个特点：竖向刚度不均匀、平面刚度不均匀、振动问题、荷载复杂等。在抗震计算、检测、鉴定、加固方面等都具有其特殊性。现由于环保要求，需对电厂1号、2号锅炉进行烟气脱硝改造，锅炉尾部烟道及相关锅炉钢结构需进行局部拆除、加固，脱硝系统钢结构与原有钢结构需整体建模计算，并导出节点内力，从而进行钢结构节点的加固设计。
1工程概况
某电厂为了达到相关环保的具体要求，需要改造该电厂的1号以及2号锅炉，让这两个锅炉的烟气脱硝符合环保标准，需要局部拆除尾部的烟道并且加固锅炉的钢结构，脱硝系统进行钢结构加固的过程中需要和原有的钢结构进行一定的建模并进行计算，把节点的内应力计算出来，从而有计划地加固钢结构的相应节点。本文具体分析该电厂一些必须要进行加固的节点，具体分析电厂在结构方面具有的特殊性，且在一定程度上需要对生产方面造成的影响进行控制。经济合理地对节点的负载情况进行评估，并进行不同加固方式的确定，依照当前钢结构的节点在加固方面的具体原则:如果梁的应力出现超限的情况或是出现稳定性不够的情况，这个梁和柱进行连接的节点也应该在一定程度上做出加固和补强;如果出现支撑应力出现超限的情况或是出现稳定性无法达到要求的情况，和其进行连接的节点板部分也应该在一定程度上进行加固补强。
2电厂脱硝改造中锅炉钢结构节点的加固设计
2.1梁柱端板连接节点加固
端板在进行连接施工的过程中相对而言比较便捷，在本工程当中加固的过程中使用栓焊并通过节点做出连接，加固焊缝的过程中在各种合力条件的影响下需要对正应力σ和剪应力τ进行承担。加固的计算手段根据CECS77∶96当中的具体规定，剪应力的计算公式为：
JGJ82—2011当中有具体的规定，如果发现焊接加固在补强之前的荷载情况和摩擦型高强度螺栓连接承载力设计值相比，小于25%的情况下，剪应力的计算公式为:
在这个公式当中，Nwb=Nfs+0.75Nbv，如果不是这样，摩擦型高强度螺栓连接和角焊缝焊接连接将需要对加固焊接补强前的荷载和加固焊接补强后所新增加的荷载进行承担。在整个工程当中增加的荷载都需要通过新增的角焊缝来进行承担，一些P轴端板的连接节点加固的具体手段是不同的，计算的结果进行对比情况和不同的规范进行计算的具体结果之间的对比。
依照获得的计算结果，对V1、V2，M1、M2和抗剪承载力的情况进行对比能够明显地发现：①当通过端板进行围焊操作的过程中，其抗剪的承载力和端板侧焊的提升情况相比不是非常明显，然而在抗弯承载力方面的提升是非常明显的。在本结构当中，梁柱平齐式端板在连接节点方面需要承受的弯矩没有达到非常大的情况，在原结构当中，具有的螺栓或是新增的一些侧面角焊缝在抗弯承载力方面能够达到相关的要求，另外对增加焊缝的过程中所出现的焊接残余应力情况也不能忽略，所以在这类节点当中只需要通过端板侧焊缝做出一定的加固补强就可以了；②如果通过侧面角焊缝的过程中，能够很好地提升其抗剪的承载力，另外如果通过较小角焊缝的过程中，侧焊缝已能够对所有新增荷载进行承担。
2.2梁柱小端板加侧向盖板连接节点加固
这种节点在构造方面比较复杂，其梁柱的节点除根据平齐式端板进行连接之外，还需要进行侧向盖板的补充。整个侧向盖板在尺寸方面比较大，原有的节点在承载力方面已经很大了。依照与这种节点相关的梁加固手段能够很好地进行节点加固手段的选择和使用。和这个节点相关的梁上进行了一个比较大的荷载增加，所以一定要在这个梁上新设计一条工字型的钢梁，只有这样才可以确保梁能够进行正常的工作。在规范当中有具体的规定，如果这条新增的钢梁和柱出现可靠链接的时候，可以不采取节点进行加固。
2.3斜支撑节点板焊接节点加固
依照构件在加固方面的具体要求，如果整个结构中斜支撑出现超限的情况，将需要加固双角钢的肢角处，必要的时候可以进行钢板的焊接。为确保加固钢板和节点板之间进行合理的连接，需要在加固钢板上进行节点板的设置，并做好焊接加固的工作，其整个焊接的长度需要超过100mm，具体的长度情况和焊角的尺寸应该依照轴力进行具体计算而得到。依照一定的计算能够发现，让焊角尺寸增加或是让焊缝的长度增加，可能会明显影响节点的承载力。所以在进行具体加固工程的过程中，如果出现斜支撑节点板在焊接过程中节点承载力无法达到要求的时候，需要依照实际的情况进行弥补措施的设置，比如说让焊脚的尺寸增加或是让焊缝的长度增加：①如果出现节点板的尺寸有限的情况，无法让焊缝长度增加的时候，可让焊脚的尺寸增加；②如果出现节点板的尺寸有限的情况下，另外焊角的尺寸已经达到了其可以承受的最大值时，其承载力仍如果还是无法达到具体的要求，可在焊接钢板上让节点板的尺寸适当增加。在本工程项目中，其节点板的尺寸都有一定的剩余。依照实际的情况发现，相关的节点采取焊缝的长度需要达到250mm，焊角的尺寸需要达到9mm。
2.4柱脚的处理
因为在原结构的基础上进行了脱硝设备的添置，整个结构需要对更大的荷载进行承担，在分析了整体的建模结构之后，需要注意对固柱的柱脚反力进行平衡。柱脚需要对轴力进行承担，所以只需要对柱脚底板下混凝土基座在抗压能力方面是不是可以达到相关要求进行演算就可以了。原柱底板下所使用的材料是C30混凝土，如果混凝土的抗压强度无法达到当前的具体要求时，最为简单有效的手段就是让柱底板的尺寸进一步增加。柱脚根据受力的特点能够进行划分，主要可以分为铰接柱脚和刚接柱脚:铰接柱脚在基础连接的地方不会出现非常明显的弯矩，而且具有非常好的受力，柱脚方面构造也相对比较简单;刚接柱脚和基础连接的地方承受的弯矩非常大，而且柱脚在构造方面比较复杂。
3结束语
从当前的角度进行分析可以发现目前没有专门进行电厂等特殊行业在特殊结构方面的鉴定、检测和加固的具体要求，还必须进行一定程度的补充和完善。尤其是在进行节点加固的计算过程中，当前的规范在进行加固计算方面的原则和方法规定相对而言比较少，另外还需要注意进一步完善有关规定。
参考文献：
［1］王元清，罗睿奇，张天申，等．电厂脱硝改造中锅炉钢结构节点的加固设计分析［J］．四川建筑科学研究，2014，40(4):77－82．
［2］睿奇，王元清，肖建春，等．负载下钢结构梁柱节点加固技术及其工程应用［C］．十三届全国现代结构工程学术研讨会，2013．
［3］刘宏．某电厂脱硝改造锅炉钢结构加固及施工方案简述［J］．锅炉制造，2015(4):11－12．
［4］邱建．电厂脱硝改造中锅炉钢结构节点的加固设计分析［J］．工业c，2015(4):161－162．
论文作者:刘利,冯业挺,王中华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/7/9
标签：节点论文; 钢结构论文; 电厂论文; 承载力论文; 情况论文; 锅炉论文; 梁柱论文; 《电力设备》2018年第8期论文;