多绳提升单斜撑钢井架结构设计探讨.pdf
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1、第 50 卷 第 3 期有色金属设计Vol.50 No.32023 年 9 月Nonferrous Metals DesignSept.2023收稿日期:2023-03-07作者简介:卓宏博(1986),男,安徽宿州人,工程师。主要研究方向:建筑结构。多绳提升单斜撑钢井架结构设计探讨卓宏博1,梁仕义2(1.矿冶科技集团有限公司,云南 昆明 650224;2.昆明有色冶金设计研究院股份公司,云南 昆明 650051)摘要:井架是矿山工程中的重要地上构筑物,单斜撑式钢结构井架因具有自重轻,安装简便,施工周期短的特点而被广泛采用。文章结合工程设计实例,介绍了单斜撑钢井架设计流程,包括结构选型、布置、
2、荷载选用,并利用 PKPM 结构设计软件的 PMSAP 模块对单斜撑钢井架进行计算分析。关键词:单斜撑式钢井架;PMSAP;结构分析中图分类号:TD53文献标识码:A文章编号:1004-2660(2023)03-0017-04Discussion on Structural Design of Steel Derrick with Single Inclined Bracing for Multi-rope HoistingZHUO Hongbo1,LIANG Shiyi2(1.BGRIMM Technology Group,Kunming Yunnan 650224,China;2.Kunm
3、ing Engineering&Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.,Ltd.,Kunming Yunnan 650051,China)Abstract:Derrick is an important aboveground structure in mine engineering.Steel derrick with single inclined bracing is widely used because of its light self-weight,simple installation and short constru
4、ction period.This paper introduces the design process of steel derrick with single inclined bracing,including structure type selec-tion,layout and load selection,and uses PMSAP module of PKPM structural design software to calculate and analyze steel derrick with single inclined bracing in combinatio
5、n with engineering design examples.Keywords:Steel derrick with single inclined bracing;PMSAP;Structural analysis0 引 言井架是竖井垂直提升系统中地表构筑物的重要组成部分,主要用于井下矿物的提升及生产物料、人员的运输。常见于金属、非金属矿山的井口。井架按材料类型主要有钢筋混凝土结构井架、钢结构井架两大类。相比较而言,钢结构井架具有结构强度高、施工周期短、易于工厂加工,安装简便,因此被广泛采用。1 项目概况工程位于某铜矿矿区,采用多绳提升系统。上天轮高 57.280 m,下天轮高 51
6、.280 m,提升系统图见图 1;钢丝绳最大净张力 465 kN,最小净张力 283 kN;钢丝绳总破断力 3470 kN;井架顶部设有供设备安装使用的起重架,共布置 3 台25 t 吊车,轨顶标高 64.850 m。抗震设防烈度为7 度,0.10 g,设计地震分组为第三组,抗震设防类别为标准设防类,场地类别为 II 类。结构设计使用年限为 50 年,安全等级为一级2。2 结构选型及布置井架结构的选型应基于提升工艺的要求,在确保井架结构的安全可靠的前提下,考虑钢构件制作、运输及现场安装的需要,并应充分考虑整有色金属设计第 50 卷体结构的经济性来选取。工程井口地表场地为半山坡平整出的台地,三面
7、临山坡,一面临厂区公路,井口地表场地面积受限且无法扩大。根据提升系统工艺要求并考虑现场场地条件,结合以往工程实践经验,该工程采用结构简单传力路径明确的单斜撑式钢结构井架。图 1 提升系统图Fig.1 Lifting system单斜撑式钢井架,斜撑是井架结构最主要的受力构件,各工况的荷载主要通过斜撑传递到基础。斜撑角度的选取对结构的安全性、经济性至关重要。在正常使用状态提升荷载作用下,斜撑的中心线应尽量与提升的合力线重合,以减小水平分力产生的弯矩,保证斜撑构件的受力以轴心受压为主,充分发挥钢材良好的受压性能。同时,斜撑的布置还要结合天轮中心的位置,条件允许的情况下可将天轮中心置于斜撑中心线上,
8、减小天轮支座对天轮支承梁产生的扭矩。在承载力极限状态偶然荷载(断绳荷载、防撞荷载)作用下,斜撑角度越大越有利。综合考虑以上工况并结合工程实践经验,选取斜撑中心线与竖向夹角略大于合力线与竖向夹角进行结构设计,见图 2。为保证井架侧向稳定,斜撑在垂直提升平面方向柱脚中心线宽度取为井架总高度的 1/31。各天轮平台层均设置天轮检修平台,检修平台高度不小于 2.2 m。考虑结构受力及设备安装的需要,斜撑及天轮平台梁均采用箱型截面;立架柱采用圆管截面,立架横梁采用 H 型钢;同时为减小斜撑垂直于提升平面的计算长度,在斜撑中部设一道横梁及交叉支撑。图 2 斜撑布置示意图Fig.2 Schematic di
9、agram of inclined bracing arrangement井口上方设立架,立架采用四柱式框架,立架底部与基础刚接,立架顶部与斜撑铰接。立架的平面尺寸应根据工艺要求布置且不宜小于立架高度的 1/10;立架平面在提升容器通道的洞口周边设钢梁,钢梁每边与提升容器留 150 mm 的安全距离,以防止提升过程中钢丝绳抖动引起的碰撞。立架的竖向布置需考虑罐道、防撞装置、托罐装置、罐笼等安装及检修需要。根据检修及安装需要设置通往各平台的钢梯,钢梯宽度 700 mm,坡度 45,钢梯两侧设1.2 m 高扶手并挂防坠钢丝网,钢梯梯板采用花纹钢板。3 荷载及荷载效应组合作用在井架结构上的荷载,可以
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