孙 亚 民
(中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)
1 概述
生活垃圾焚烧发电作为城市生活垃圾无害化处理的手段，近些年在国内得到了广泛的应用，国内各大中城市均有建成或在建的垃圾焚烧发电厂项目。随着处理规模的提升，对主厂房规模的要求也越来越大，这就给结构专业带来如垃圾仓超长无缝设计、垃圾车荷载取值等一系列问题，需要结构工程师去解决。
2 垃圾仓超长无缝问题
因为工艺流程的要求，垃圾仓不能采用多个独立仓体设缝的办法，也不能在仓体中间设置柔性伸缩缝，只能采取措施控制混凝土的干缩裂缝和温度应力。混凝土的干缩裂缝和温度裂缝主要出现在施工养护阶段和使用运行阶段。
在施工养护阶段可以采用的方法：一种是工程上常用的设置后浇带法，优点是施工简单，工程经验很多，效果明显，但因为要分两次浇筑，且间隔时间较长，对工期的影响较大，尤其是对施工阶段降水工作量大且难度较高的工程影响会更大，并且如后浇带处施工缝处理不好反而容易成为渗漏点；另一种是近些年应用较多的膨胀加强带法，做法与后浇带大致相同，只是在整体结构相关部位采用补偿收缩混凝土浇筑，同时加强带部位采用强度和膨胀量均高一级的补偿收缩混凝土，并设置一定数量的附加加强钢筋，加强带的施工方式分为连续式、间歇式、后浇式三种，连续式做法优点是整层同时连续浇筑施工，不影响工期，后浇式则同时兼具了后浇带和膨胀加强带做法的效果，适用于长度较长且施工条件较差的情况，间歇式介于连续式和后浇式之间。
山东某项目的垃圾仓(包括端部框架)总长度约为120 m，地下水较高，采用均布的两条后浇带施工方案，该项目虽然地处北方，但在施工过程中及投入运营以来，未见明显的裂缝。有项目采用的膨胀加强带施工方案，也取得了成功。
对后浇带还是加强带的选择应该根据具体的工程情况，如对工期的考虑，地下水是否要降水及降水难度，垃圾仓长度，工程所在地自然环境，施工队伍素质等多方面综合考虑。
而在使用运营阶段，因垃圾仓没有设置永久的柔性伸缩缝，因此无论是采用后浇带还是加强带，此时垃圾仓已经成为一个整体，要有效减小垃圾仓因环境温差变化而产生的温度应力和裂缝，最有效的办法是减小垃圾仓的环境温差，可以在设计、施工及使用阶段，加强主厂房的外墙保温效果，尽量减小厂房内的温差，不使垃圾仓产生超过规范的温度应力和裂缝。
3 卸料平台车辆荷载确定的问题
卸料平台作为垃圾运输车辆向垃圾仓内倾倒垃圾的场所，一般面积较大，同时车辆在此要进行转弯、掉头等一系列操作，因此行车方向和位置都是随机的，不能在设计时进行预估；这就涉及到如何在进行平台结构设计时准确估计设计荷载。
GB 50009—2012建筑结构荷载规范(以下简称《荷载规范》)关于楼盖车辆等效均布活载的规定中，只规定了客车(小于9人)和消防车(小于30 t)两种车型的均布荷载，对单向板楼盖(板跨不小于2 m)和双向板楼盖(板跨不小于3 m×3 m)分别取4.0 kN/m2和35 kN/m2，对双向板或无梁楼盖(不小于6 m×6 m)分别取2.5 kN/m2和20 kN/m2。
行业规范CJJ 90—2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范(以下简称《垃圾规范》)中对垃圾卸料平台的荷载取值规定为15 kN/m2～20 kN/m2，但注明只适用于初步设计估算，在施工图详细设计时，应根据实际的垃圾运输车辆的最大荷载按照最不利分布和组合计算。
欧洲规范中关于车库及上车平台荷载的规定收录于关于结构荷载规定部分Eurocode 1: Action on structures。规范中规定车库及上车平台区域根据具体车辆类型和用途分为两类，F类和G类，详见表1。
表1 上车平台分类
结构同时按照单轴集中荷载和满铺均布荷载的荷载模型进行计算，单轴集中荷载大小为Qk，相关尺寸要求见图1，均布荷载大小为qk，关于Qk和qk的取值见表2。
单轴集中荷载Qk应布置在使结构产生最不利作用效应的所有可能位置。
类F类区域a为100 mm，对G类区域a为200 mm。
表2 上车平台荷载取值
由上可以看出，《荷载规范》对等效均布荷载的规定与车辆荷载、板跨度、板受力形式均有关系，相对较为详细，但是车辆类型单一，对于超过30 t的车辆等效均布荷载没有规定，与垃圾运输车且吨位时常超过30 t的实际情况均不符合。而《垃圾规范》的规定则相对笼统，没有对板受力形式、板跨进行规定，也没有规定车辆的吨位，因此《垃圾规范》的均布荷载规定仅适用于初步设计的规范，不宜用于施工图阶段的设计，否则可能引起较大的误差。《欧洲规范》对车辆荷载分别取分布荷载和集中荷载进行验算，能够反映车辆对平台结构的实际作用，相对较为合理，但规范中仅规定了总重16 t以下车辆的荷载取值，且考虑到欧洲规范与中国规范之间材料及荷载分项系数、梁柱折减系数等均不相同，该规定不能作为中国设计项目的直接依据，仅能作为参考。
实际设计中垃圾车辆荷载可以采用集中荷载或等效均布荷载或两种方式同时进行计算。
1)集中荷载，依据垃圾车样本将车辆总重分别集中在前、后轴共4个点集中荷载(对个别大吨位车辆可按前、中、后轴共6个点集中荷载进行简化)，每个点荷载着地面积可取轮胎着地面积并考虑面层的荷载扩散作用，前、后轴间距及轮距依据垃圾车样本确定，将4点集中荷载分别针对板、次梁、主梁进行单车或多车的最不利布置。当进行多车布置时应考虑车辆横向及纵向最小净距。
2)均布荷载，可采取满布均布荷载进行计算，该均布荷载为垃圾车的等效均布荷载，其确定可根据GB 50009—2012建筑结构荷载规范附录C提供的方法计算；这里的“等效”指效应相等，在结构设计控制部位，将复杂荷载或无规律分布荷载，根据其荷载效应与“假想的均布荷载”效应相等的原则来确定这一“假想均布荷载”的具体数值，其中“假想均布荷载”就是等效均布荷载，一般情况下可按内力相等的原则确定。但这里的等效一定是针对某个特殊的效应(如跨中弯矩，跨端剪力等)进行，效应不同时，等效均布荷载的数值也不同。有研究表明，对于大型车辆，楼板采用等效均布活荷载计算与按车辆实际轮压荷载分布情况进行计算其结果相近，但梁、柱和基础若按等效均布活荷载计算的内力较按车辆实际轮压荷载进行计算的内力大，尤其是基础会大很多。因此为避免设计上的较大浪费，在进行楼板计算时采用等效均布活荷载进行计算，在进行梁、柱计算时，应按《荷载规范》的相关条文对荷载进行折减，在进行基础计算时可直接取车辆的平均荷载，即车辆总重与车辆占地面积的比值。
4 结语
本文对垃圾焚烧发电主厂房结构设计中经常会遇到的问题进行了探讨，根据多个类似工程的设计经验，同时结合资料与规范，对上述问题提出了建议解决方案。
[1] GB 50009—2012,建筑结构荷载规范[S].
[2] CJJ 90—2009,生活垃圾焚烧处理工程技术规范[S].
[3] GB 50010—2010,混凝土结构设计规范[S].
[4] Eurocode 1: Action on structures[S].
[5] 王文栋.混凝土结构构造手册[M].第5版.北京：中国建筑工业出版社,2016.
[6] 朱丙寅.建筑结构设计问答及分析[M].北京：中国建筑出版社,2009.
[7] 卞 文.大型车辆设计荷载取值探讨[J].结构工程师,2004,20(6):1-5.
[8] 高宗瑞.湖州垃圾焚烧发电工程结构设计[J].建筑结构,2009,39(3):69-71.
