矿山钢井架设计的荷载计算.pdf

第2 8 卷第2 期 2 0 0 6 年4 月 山东 S h a n d o n g 冶金 M e t a l l u r g y V 0 1 ．2 8 ．N o ．2 A p r i l2 0 0 6 矿山钢井架设计的荷载计算 杨奎利，冯益孝 煤炭工业部济南设计研究院，山东济南2 5 0 0 3 1 摘 要在矿山钢井架的设计中，井架的内力分析及构件验算没有专门软件，只能采用通用的结构分析软件。这样，作用在 井架上的荷载就要人工统计和填写，而作用在井架上的荷载与一般的结构不同，荷载组合方式也不一样，为减少荷载统计 工作量，避免统计差错，用E x c e l 作了荷载统计模板，仅改动几个必要的参数，就可以得到作用在井架斜架上的荷载，计算准 确快捷。 关键词钢井架；荷载统计；提升工作荷载；断绳荷载；E x c e l 中图分类号T D 2 2 3文献标识码A文章编号1 0 0 4 - 4 6 2 0 2 0 0 6 0 2 0 0 7 8 - 0 3 1 前言 多绳摩擦轮矿山钢井架可分为斜架和立架两大 部分，斜架为箱型截面组成的空间钢框架结构，立架 为型钢组成的空间桁架结构，立架顶部与斜架相连， 两部分可分别进行内力分析和杆件验算，作用在斜 架上的荷载有三类，分别是永久荷载、可变荷载和偶 然荷载，永久荷载有结构自重、设备重等；可变荷载 有提升工作荷载、平台活荷载、风荷载、起重架安装 荷载、凿井工作荷载等；偶然荷载有断绳荷载和地震 作用等。起控制作用的是断绳荷载。 井架的内力分析及构件验算没有专门软件，只 能采用通用的结构分析软件，如S A P 系列、A N S Y S 收稿日期2 0 0 6 0 2 2 8 作者简介杨奎利 1 9 6 2 一 ，男，山东青州人，1 9 8 4 年毕业于山东建 筑工程学院工业与民用建筑专业。现为煤炭工业部济南设计研究 院工程师，主要从事工业与民用建筑的设计审核工作。 等通用有限元分析软件及同济大学的3 D 3 S 等。作用 在井架上的荷载就要人工统计和填写，为减少荷载 统计工作量，避免统计差错，用E x c e l 作了荷载统计 模板，仅改动几个必要的参数，就可以得到作用在井 架斜架上的荷载，准确快捷。该方法适用于高度6 0 m 以下、地震力度8 度以下的钢井架。 2E x c e l 模板 以下内容为E x c e l 模板文件，其中加下划线的数 字可根据不同的工程修改，其他参数自动计算。 提升系统示意图见图1 。下钢丝绳角度计算示 意图见图2 。 1 提升系统参数H 1 9 0 0 ， 陀 3 5 5 0 0 ，H 3 - - 4 11 0 0 ； L 1 3 0 0 0 0 ，￡2 9 0 0 ，D 2 8 0 0 。根据提升系统参数，可以 计算出上钢丝绳角度口1 为5 4 ．3 3 0 6 6 9 4 6 。，斜腿倾角b 为7 2 ．1 8 1 1 1 2 3 2 0 ，下钢丝绳角度n 2 为5 5 ．6 0 0 8 7 3 9 0 。 2 钢丝绳工作荷载提升加速度a a 0 ．7 m ／s ／s ； o ●o ● ● ● ● ● ● ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●◇●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●．o } ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ●o ● 强操作，可达到扩产后的操作负荷。为此，塔体和泡 罩均不变更。 由于降液管面积不能适应扩产后的能力，若将 原降液管扩径为两直径1 3 3 m m 的圆形降液管，塔盘 面积不够。弓形降液管缺点是制作复杂，但面积大， 气液分离效果好，适应较大的液相流量，为此，将原 圆形降液管改为弓形降液管，考虑制作方便，材质暂 选用碳钢，壁厚为1 0 m m 。降液面积为0 ．0 1 6m 2 ，停留 时间为3 s 。由于该塔有侧线采出，采出塔盘的降液管 设置了引流装置，材质选用不锈钢1 C r l 8 N i 9 T i 。 由于采用弓形降液管，其底部的弓形弦保证了 液相的平流，塔盘的溢流内堰作用不大，为安装方 便，将溢流内堰高度降2 0 m m 。 原蒸馏塔采用的是2 4 ～3 2 层切取三混，塔底切 取蒽油工艺。由于蒸馏塔装置扩容后，工业萘装置负 荷也相应增加，为减轻工业萘装置压力，决定在8 。 7 8 1 4 层增设重质洗油采出口。 4 改造效果及存在问题 该蒸馏塔改造投产后，日处理焦油量2 0 0 t ，三混 馏分初点大于2 0 0 0 C ，干点大于2 8 6 ℃，蒽油馏分 3 0 0 。C 前馏出量不大于1 5 m L ，3 6 0 。C 前馏出量不小于 5 0m L , 重质洗油含萘不大于1 0 ％，基本上达到了改 造预期效果。 运行3 个月后，检修时发现，降液管腐蚀严重， 主要集中在降液管的中部，麻点较多。经分析认为 一是由于加碱装置操作未恢复，介质中含有N H 。盐， 腐蚀性较大；二是由于降液自由落下的冲刷，加上气 液两相界面易于腐蚀；三是材质未选用耐腐蚀材质。 为此决定将降液管材质改为不锈钢，停车检修时将 预制好的降液管进行了更换，同时恢复加碱装置。检 修后，该塔各项指标都达到要求，运行正常。 万方数据 杨奎利等 矿山钢井架设计的荷载计算2 0 0 6 年第2 期 图1 提升系统示意图 图2 下钢丝绳角度计算示意图 最大静拉力Q 2 5 0 k N ，工作荷载标准值p s 为 Q s 1 ．2 5 Q 1 0 0 ／9 ．8 0 ．1 3 6 6 k N 3 钢丝绳断绳荷载钢丝绳数n 4 ，单绳钢丝 破断力总和Q a 5 2 1 ．4 l k N ，破断力总和Q s d 为 Q s d O ．8 n Q d 1 6 6 8 ．5 1 2 k N 4 上绳合力及分力 见图3 f l l 1 7 ．8 3 4 6 6 5 2 7 0 ，8 1 7 2 ．1 6 5 3 3 4 7 3 0 ，工作荷载 合力月s l 2 p s c o s ／3 1 6 9 7 k N 垂直分力Q s V I R s l s i n 0 1 6 6 3 k N 水平分力Q s H I R s l c o s 0 1 2 1 3 k N 断绳荷载 合力R s 2 2 Q s d c o s ／3 1 3 1 7 7 k N 垂直分力Q s V 2 R s 2 s i n 0 1 3 0 2 4 k N 水平分力Q s H 2 R s 2 c o s 0 1 9 7 3 k N 5 下绳合力及分力 见图4 图3 上绳合力及分力 图4 下绳合力及分力 ／3 2 1 7 ．1 9 9 5 6 3 0 5 。，0 2 7 2 ．8 0 0 4 3 6 9 5 0 。 合力R x l 2 Q s c o s ／3 1 6 9 9 k N 垂直分力Q x V I R x l s i n 0 1 6 6 8 k N 水平分力Q x H I R x l c o s 0 1 2 0 7 k N 断绳荷载 合力R x 2 2 Q s d c o s 3 1 3 1 8 8 k N 垂直分力Q x V 2 R x 2 s i n 0 1 3 0 4 5 k N 水平分力Q x I t 2 R x 2 c o s 0 1 9 4 3 k N 6 天轮荷载分配到两个支座上 见图5 ， 图5 天轮梁受力状况 提升中心线到左右两个支座的距离曰1 8 7 0 ， B 2 l1 2 0 。正常提升工作荷载 Q l h l B 2 ／ B 1 艘 xQ s H l 1 2 0 k N Q l v I B 2 ／ B I B 2 Q s V l 3 7 3 k N Q l h 2 B 1 ／ B I B 2 O s H l 9 3 k N p l 移2 B 1 ， 曰l 口2 O s V l 2 9 0 k N Q 2 h l B 2 ／ B I B 2 q x H l l1 6 k N Q 2 v 1 B 2 ／ B 1 B 2 Q x V l 3 7 6 k N Q 2 h 2 B 1 ／ B I B 2 O x H l 9 0 k N Q 2 v 2 B 1 ／ B 1 B 2 O x V l 2 9 2 k N 上天轮断绳，下天轮断1 ／3 O l h l B 2 1 B I B 2 Q s H 2 5 4 8 k N Q l v l B 2 ／ B 1 B 2 Q s V 2 1 7 0 2 k N Q l h 2 B 1 ／ B 1 B 2 O s H 2 4 2 5 k N Q l v 2 B I ／ B I B 2 Q s V 2 1 3 2 2 k N Q 2 h 1 毋2 ／ B 1 当2 xO x ／- ／2 ／3 1 7 7 k N Q 2 v 1 B 2 ／ B 1 B 2 Q x V 2 ／3 5 7 l k N Q 2 h 2 B I I B I B 2 Q x H 2 ／3 1 3 7 k N Q 2 v 2 B I I B I B 2 Q x V 2 ／3 4 4 4 k N 下天轮断绳，上天轮断1 ／3 p 1 1 B 2 ， B 1 B 2 Q s H 2 ／3 1 8 3 k N Q l v I B 2 ／ B 1 B 2 Q s V 2 ／3 5 6 7 k N p 1 2 曰1 ／ B 1 B 2 Q s H 2 ／3 1 4 2 k N Q l v 2 B 1 ／ B I B 2 O s V 2 1 3 4 4 l k N Q 2 h 1 B 2 ／ B 1 B 2 O x H 2 5 3 l k N Q 2 v I B 2 ／ B I B 2 Q x V 2 1 7 1 4 k N 9 2 2 召l ／ 召l 曰2 Q x H 2 4 1 2 k N Q 2 v 2 B l l B 1 B 2 Q x V 2 1 3 3 1 k N 7 平台恒载 见图6 平台自重Q 2k N ／m 2 ，天轮 7 9 万方数据 2 0 0 6 年4 月山东冶金第2 8 卷 装置重优 1 1 5 2 k N ，L 1 2 ．5 6 m ，L 4 1 ．1 1 8 m ，L 2 2 ．9 6 m ， L 5 l m ，L 3 0 ．8 9 4 m ，L 6 1 ．2 m ，L 7 5 ．1 5 4 m 。 P I L 5 ￡6 ￡1 1 2 L 7 0 1 5 ．6 k N P 2 L 5 L 6 L 2 ／2 L 7 Q 1 7 ．7 k N P 3 L 3 ￡4 十Ll ／2 L 7 0 Q t ／2 7 2 ．8 k N P 4 L 3 L 4 十L 2 ／2 L 7 0 Q t ／2 7 4 ．9 k N 8 活载 见图6 平台自重Q 5k N ／m z 。 P I L 5 L 6 L 1 ／2 L 7 0 3 9 ．0 k N P 2 L 5 L 6 L 2 ／2 L 7 0 4 4 ．1 k N P 3 L 3 L 4 L 1 ／2 L 7 Q 3 8 ．0 k N P 4 L 3 L 4 L 2 ／2 L 7 Q 4 3 ．1 k N L 5 Ⅱ l [ n ＼ 1 1俨F尸2 [ 1 ⋯ L L 7 P 4 P 3 ▲ L 4 P 1 E 1 I ￡5 ‰ L 叫 平台 图6 天轮平台示意图 9 在井架上的荷载自重Ⅳ1 ；平台活荷载N 2 ； 正常工作荷载N 3 ；上天轮断绳，下天轮断1 ／3 ，N 4 ；下 天轮断绳，上天轮断1 ／3 ，N 5 ；正x 方向风荷载N 6 ； 负X 方向风荷载N 7 ；正y 方向风荷载N 8 ；负y 方 向风荷载N 9 。 1 0 荷载组合工作荷载组合 1 ．2 N l 1 ．4 Ⅳ2 1 ．3 B 1 1 ．2 Ⅳl 1 ．4 0 ．毗 1 ．3 0 ．8 5 N 3 1 ．4 N 8 2 1 ．2 N l 1 ．4 0 ．6 ／2 1 ．3 0 ．8 5 N 3 1 ．4 N 9 3 1 ．2 Ⅳl 1 ．4 0 ．6 ，v 2 1 ．3 0 ．8 5 N 3 1 ．4 N 8 4 1 ．2 Ⅳ1 1 ．4 0 ．6 晓 1 ．3 0 ．8 5 N 3 1 ．4 N 9 5 事故荷载组合 井架高度大于6 0 m 考虑风载 1 ．0 Ⅳ1 1 ．4 0 ．6 N 2 1 ．0 N 4 1 1 ．0 N 1 1 ．4 0 ．6 Ⅳ2 1 ．0 N 5 2 地震作用组合 7 度区不进行抗震计算，仅满足抗震构造要求。 1 1 事故荷载组合是起控制作用的组合，可仅 对事故荷载组合进行内力分析。当用同济大学的 3 D 3 S 软件进行内力分析及验算时，因为该软件的荷 载组合不适合该工程，所以将该工程的事故荷载组 合中的风荷载与断绳荷载分别乘以相应的分项系数 及组合系数后，作为活荷载的一种工况输入，在软件 8 0 p ／q v 3 、甬＼彳 上并、j 龠＼、甚盘 卵基s ∞寸7 伽5 啪ol ＼√ 1 ．4 0 ．6 N 2 1 ．0 N 4 1 伽1 1 ．4 0 ．6 P 3 Q 1 分l 1 7 3 4 Q v 2 1 ．4 0 ．6 P 4 Q l v 2 1 3 5 8 Q h l Q l h l 5 4 8 Q h 2 Q l h 2 4 2 5 Q v j 1 ．4 0 ．6 P 1 3 3 Q v 4 1 ．4 0 ．6 P 2 3 7 Q v 5 1 ．4 0 ．6 P 3 Q 2 v 1 6 0 3 q v 6 1 ．4 0 ．6 P 4 Q 2 v 2 4 8 0 Q h 5 Q 2 h l 1 7 7 Q h 6 Q 2 h 2 1 3 7 Q v 7 1 ．4 O ．6 P 1 3 3 Q v 8 1 ．4 0 ．6 P 2 3 7 3 D 3 S 活载工况二 见图7 1 ．4 0 ．研、『2 1 ．0 Ⅳ5 2 q v l 1 ．4 0 ．6 P 3 Q l v l 5 9 9 2 1 ．4 0 ．6 P 4 Q l v 2 4 7 7 Q h l Q l h l 1 8 3 ∞2 Q 1 ．1 1 2 1 4 2 Q v 3 1 ．4 0 ．6 P 1 3 3 Q v 4 1 ．4 0 ．6 P 2 3 7 Q v 5 1 ．4 0 ．6 P 3 Q 2 v 1 1 7 4 6 Q v 6 1 ．4 0 ．6 P 4 Q 2 v 2 1 3 6 8 Q h 5 Q 2 h l 5 3 1 Q h 6 Q 2 h 2 4 12 Q v 7 1 ．4 0 ．6 P 1 3 3 q v 8 1 ．4 0 ．6 P 2 3 7 3 结束语 以E x c e l 模板的形式统计荷载，只修改几个必要 的参数，就可以生成详细的计算书，对钢井架设计中 荷载统计进行了详细分析。将得到的荷载值填人计算 软件就可以进行内力分析了，方便快捷，不易出错。 万方数据 矿山钢井架设计的荷载计算矿山钢井架设计的荷载计算 作者杨奎利， 冯益孝， YANG Kui-li， FENG Yi-xiao 作者单位煤炭工业部济南设计研究院,山东,济南,250031 刊名 山东冶金 英文刊名SHANDONG METALLURGY 年，卷期2006，282 引用次数0次 相似文献0条相似文献0条 本文链接 下载时间2010年4月6日