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摘要：嘉兴电厂一期2台燃煤机组进行的脱硝改造，要求在机组炉后烟风道支架的上方布置SCR反应器。为了充分利用原烟风道钢筋混凝土支架，决定对已有结构进行改造加固。为了确保脱硝钢支架柱的荷载合理安全的传递到原烟风道钢筋混凝土支架柱上，新建的脱硝钢结构支架采用钢托架转换层与原有钢筋混凝土烟风道支架连接。为了弥补原烟风道支架承载力不足，对部分薄弱的梁、柱等构件采用增大截面法加固。为了避免新增钢支架水平荷载产生过大的水平位移，在原钢筋混凝土支架上合理布置纵、横向钢支撑进行加固。实践证明，该加固方案操作鉴定可行，可以满足安全性、适用性要求，非常适合已建电厂脱硝改造工程。
关键词：电厂；脱硝；钢支架；加固
某发电厂一期工程建设两台300MW国产引进型燃煤机组，1992年12月22日正式动工建设，#1、#2机组（2×300MW）分别于1995年7月和12月建成投产。机组烟风道支架采用钢筋混凝土框架结构，投入使用后运行正常。为了减少燃煤机组排放的氮氧化物污染大气，电厂决定按国家有关要求在两台机组上加装烟气脱硝装置。每台机组的脱硝装置包括二个SCR反应器。SCR反应器必须布置于机组烟风道支架的上方，但是嘉兴发电厂建设时并未考虑要布置脱硝装置，因此决定对现有钢筋混凝土烟风道支架进行加固。
图1 新立脱硝钢支架示意图
原烟风道支架为钢筋混凝土框架结构，主要承受炉后烟风道荷载，该部分荷载主要以集中力的形式作用在钢筋混凝土支架上。为了充分利用原有烟风道支架，脱硝装置SCR反应器布置在机组炉后烟风道钢筋混凝土支架的上方，为实现上部钢结构荷载的传递，上部新立钢支架通过采用钢托架转换层与原有钢筋混凝土烟风道支架连接。新建脱硝支架采用钢框架如图1所示。
上部脱硝钢支架引入后，结构承受的竖向荷载主要为钢支架自重、SCR反应器以及出入反应器烟道的自重，水平荷载主要为风荷载。新建支架承担并传递此部分荷载，并通过柱脚的连接将脱硝钢支架上的竖向荷载和水平荷载传递到原烟风道钢筋混凝土支架上。
SCR反应器、出入SCR反应器的烟道和上部钢支架具有较大的荷载，通过新建的上部钢支架柱传递到下部原烟风道钢筋混凝土支架上，可能造成钢筋混凝土结构构件承载力的不足而发生破坏。因此，需要对原烟风道支架结构进行承载力评估和改造加固设计。首先要对原支架的荷载和变形进行分析，评估原支架结构容许的承载力，然后对原烟风道支架结构引入脱硝设备后的受力和变形进行分析，并根据分析结果提出备选的布置方案，从中确定一种技术可靠、安全适用、经济合理的最优方案。脱硝装置的布置方案确定后，必须根据对引入脱硝后的烟风道支架各构件进行承载力校核，找出不满足要求的构件并确定改造加固方法。最后对需要加固的梁柱构件和连接节点进行详细的设计。
1）梁截面加固方案
由于脱硝钢支架的竖向荷载直接传递到钢筋混凝土柱上，因此对原钢筋混凝土支架梁的影响较小，水平荷载虽然使梁的受力增大，但是烟风道支架梁的设计承载力有一定的安全余度。校核结果表明大部分支架梁可以承受增加的水平荷载，但是有部分梁的承载力安全余度较小甚至超过了允许的其正截面极限抗弯承载力。因此，需要对该部分梁进行加固。另外，考虑到脱硝引入后造成部分梁产生较大的轴向拉力，可能使钢筋混凝土梁产生裂缝，影响正常使用和结构的耐久性。因此为了安全起见，支架中因为脱硝装置引入所受弯矩大于其正截面极限抗弯承载力85%的梁，以及所受轴向拉力较大的梁，都必须进行加固。为了提高梁端正截面承载力，梁的加固选用增大截面法，并在梁端采用加焊钢筋锚入柱中。新增的受力钢筋要求采用短筋与原梁角部钢筋焊接连接，钢筋外表面采用高强水泥砂浆抹面作为钢筋的保护层。此外，考虑到某些需加固梁加焊钢筋施工不方便，采用预拉锚杆进行加固。
2）柱截面加固方案
脱硝装置引入后，原烟风道支架钢筋混凝土柱无法满足承载力的要求，为此方案采用四面围套的方式增大其柱截面，并对柱增大截面后的模型进行计算，确定增大截面柱所需要的配筋。由于新增的纵向钢筋在梁、柱节点处由于梁的影响无法沿柱边均匀配置，为了使钢筋能够通长配置，避免在梁、柱节点处弯折，新增纵向钢筋沿柱边采取不均匀配置。此外，根据《混凝土结构加固规范（GB 50367-2006）》的要求，增大截面尺寸柱的纵向受力钢筋所采用的箍筋需要与原柱纵向钢筋进行焊接。如图4所示为一增大截面尺寸柱的配筋及其梁、柱节点构造示意图。由于支撑安装的需要部分增大截面柱在梁、柱节点处需要外包钢板。同时，为保证外包钢板与柱连接的紧密性，钢板内部均匀的焊有栓钉。
3） 钢支撑-混凝土支架形式加固方案
支架增加脱硝装置后水平荷载较大，将产生较大的水平位移，远远超过原结构的水平位移。为了提高结构的抗侧移刚度，确保原烟风道支架结构在新增脱硝荷载作用下的安全性和整体稳定性，就必须重新布置支架结构，在原钢筋混凝土支架上合理布置纵、横向钢支撑的方法进行加固。
实践证明，本工程提出的加固方案操作可行，满足了安全性、适用性等方面的要求，很好地解决了旧电厂加固改造的要求，适应了国家可持续发展环保政策的需求，为相应工程实践提供依据。
参考文献
[1] 蔡东. 加大截面加固法在混凝土结构加固中的应用[J]. 福建建筑. 2001
[2] GB50367-2006.混凝土结构设计加固规范[S]. 2006
[3] 刘礼华，熊宜栋，熊威等.某电厂组合钢柱破坏机理计算分析及其加固处理方法[J]. 武漢大学学报（工学版）. 2005
[4] 曹丹阳. 加大截面加固法在某商住楼的应用[J]. 化工设计通讯. 2004
（郑红蕾1，土木工程专业，中级工程师，从事土木工程结构设计，18658169582）
关键词：电厂；脱硝；钢支架；加固
某发电厂一期工程建设两台300MW国产引进型燃煤机组，1992年12月22日正式动工建设，#1、#2机组（2×300MW）分别于1995年7月和12月建成投产。机组烟风道支架采用钢筋混凝土框架结构，投入使用后运行正常。为了减少燃煤机组排放的氮氧化物污染大气，电厂决定按国家有关要求在两台机组上加装烟气脱硝装置。每台机组的脱硝装置包括二个SCR反应器。SCR反应器必须布置于机组烟风道支架的上方，但是嘉兴发电厂建设时并未考虑要布置脱硝装置，因此决定对现有钢筋混凝土烟风道支架进行加固。
图1 新立脱硝钢支架示意图
原烟风道支架为钢筋混凝土框架结构，主要承受炉后烟风道荷载，该部分荷载主要以集中力的形式作用在钢筋混凝土支架上。为了充分利用原有烟风道支架，脱硝装置SCR反应器布置在机组炉后烟风道钢筋混凝土支架的上方，为实现上部钢结构荷载的传递，上部新立钢支架通过采用钢托架转换层与原有钢筋混凝土烟风道支架连接。新建脱硝支架采用钢框架如图1所示。
上部脱硝钢支架引入后，结构承受的竖向荷载主要为钢支架自重、SCR反应器以及出入反应器烟道的自重，水平荷载主要为风荷载。新建支架承担并传递此部分荷载，并通过柱脚的连接将脱硝钢支架上的竖向荷载和水平荷载传递到原烟风道钢筋混凝土支架上。
SCR反应器、出入SCR反应器的烟道和上部钢支架具有较大的荷载，通过新建的上部钢支架柱传递到下部原烟风道钢筋混凝土支架上，可能造成钢筋混凝土结构构件承载力的不足而发生破坏。因此，需要对原烟风道支架结构进行承载力评估和改造加固设计。首先要对原支架的荷载和变形进行分析，评估原支架结构容许的承载力，然后对原烟风道支架结构引入脱硝设备后的受力和变形进行分析，并根据分析结果提出备选的布置方案，从中确定一种技术可靠、安全适用、经济合理的最优方案。脱硝装置的布置方案确定后，必须根据对引入脱硝后的烟风道支架各构件进行承载力校核，找出不满足要求的构件并确定改造加固方法。最后对需要加固的梁柱构件和连接节点进行详细的设计。
1）梁截面加固方案
由于脱硝钢支架的竖向荷载直接传递到钢筋混凝土柱上，因此对原钢筋混凝土支架梁的影响较小，水平荷载虽然使梁的受力增大，但是烟风道支架梁的设计承载力有一定的安全余度。校核结果表明大部分支架梁可以承受增加的水平荷载，但是有部分梁的承载力安全余度较小甚至超过了允许的其正截面极限抗弯承载力。因此，需要对该部分梁进行加固。另外，考虑到脱硝引入后造成部分梁产生较大的轴向拉力，可能使钢筋混凝土梁产生裂缝，影响正常使用和结构的耐久性。因此为了安全起见，支架中因为脱硝装置引入所受弯矩大于其正截面极限抗弯承载力85%的梁，以及所受轴向拉力较大的梁，都必须进行加固。为了提高梁端正截面承载力，梁的加固选用增大截面法，并在梁端采用加焊钢筋锚入柱中。新增的受力钢筋要求采用短筋与原梁角部钢筋焊接连接，钢筋外表面采用高强水泥砂浆抹面作为钢筋的保护层。此外，考虑到某些需加固梁加焊钢筋施工不方便，采用预拉锚杆进行加固。
2）柱截面加固方案
脱硝装置引入后，原烟风道支架钢筋混凝土柱无法满足承载力的要求，为此方案采用四面围套的方式增大其柱截面，并对柱增大截面后的模型进行计算，确定增大截面柱所需要的配筋。由于新增的纵向钢筋在梁、柱节点处由于梁的影响无法沿柱边均匀配置，为了使钢筋能够通长配置，避免在梁、柱节点处弯折，新增纵向钢筋沿柱边采取不均匀配置。此外，根据《混凝土结构加固规范（GB 50367-2006）》的要求，增大截面尺寸柱的纵向受力钢筋所采用的箍筋需要与原柱纵向钢筋进行焊接。如图4所示为一增大截面尺寸柱的配筋及其梁、柱节点构造示意图。由于支撑安装的需要部分增大截面柱在梁、柱节点处需要外包钢板。同时，为保证外包钢板与柱连接的紧密性，钢板内部均匀的焊有栓钉。
3） 钢支撑-混凝土支架形式加固方案
支架增加脱硝装置后水平荷载较大，将产生较大的水平位移，远远超过原结构的水平位移。为了提高结构的抗侧移刚度，确保原烟风道支架结构在新增脱硝荷载作用下的安全性和整体稳定性，就必须重新布置支架结构，在原钢筋混凝土支架上合理布置纵、横向钢支撑的方法进行加固。
实践证明，本工程提出的加固方案操作可行，满足了安全性、适用性等方面的要求，很好地解决了旧电厂加固改造的要求，适应了国家可持续发展环保政策的需求，为相应工程实践提供依据。
参考文献
[1] 蔡东. 加大截面加固法在混凝土结构加固中的应用[J]. 福建建筑. 2001
[2] GB50367-2006.混凝土结构设计加固规范[S]. 2006
[3] 刘礼华，熊宜栋，熊威等.某电厂组合钢柱破坏机理计算分析及其加固处理方法[J]. 武漢大学学报（工学版）. 2005
[4] 曹丹阳. 加大截面加固法在某商住楼的应用[J]. 化工设计通讯. 2004
（郑红蕾1，土木工程专业，中级工程师，从事土木工程结构设计，18658169582）