简述矿山井架之立架防撞梁计算

魏 鹏 翔

(大同煤矿集团设计研究有限责任公司，山西 大同 037003)



简述矿山井架之立架防撞梁计算

魏 鹏 翔

(大同煤矿集团设计研究有限责任公司，山西 大同 037003)

通过建立某矿山井架的立架防撞梁受力模型，从手工校核方面，对防撞梁的设计计算进行了分析，解决了矿山井架设计中，没有专门的计算软件，只能采用通用软件进行分析的问题，对井架设计实际工作有较重要的意义。

矿井，立架，防撞梁，受力分析

近年来，由于矿井开采规模的不断扩大，大型、特大型矿井项目的不断上马，立井以其井筒短、提升速度快、提升能力大等优点逐渐取代了斜井，在矿山开采中发挥着越来越重要的作用，而作为立井中主要提升设备的井架在设计工作中则显得尤为重要。井架的内力分析及构件验算并没有专门的设计软件，只能采用通用的结构分析软件，使得实际设计工作中的难度大大提升，但有些构件可以通过力学模型进行手工计算校核，本文根据工程设计实践，针对井架设计中的立架防撞梁的计算过程进行论述和总结，以期对今后的矿山井架设计提供参考。

1 工程概况

某矿井副立井提升立架(罐道架)，防撞梁位于标高18.1 m处，平面布置见图1，已知提升钢丝绳最大静张力Smax=703.65 kN(工艺提供)，防撞梁受力位置距①轴距离a=1 199 mm(工艺提供)。

2 防撞梁受力分析及计算

单独对防撞梁(GL1)进行受力分析，受力简图如图2所示，已知a=1 199 mm。

根据GB 50385—2006矿山井架设计规范4.1.4条，可知防撞梁(GL1)荷载标准值A3k=4.0Ssmx=4×703.65=2 814.6 kN。

根据建筑结构荷载规范，防撞梁(GL1)荷载设计值F=1.4A3k=1.4×2 814.6=3 940.44 kN。

本工程中，设计拟用2根防撞梁承担防撞梁荷载，所以每根防撞梁承担荷载:

P=F/2=3 940.44÷2=1 970.22 kN。

根据图2，查结构静力计算手册可知：

假定防撞梁选用Q345H型钢,型号为HN900×300×16×28,查钢结构设计手册，其截面特性指标iy=6.45cm,WX=8 880.72cm3,A=303.04cm2,f=310N/mm2,fy=345N/mm2,hw=844mm,tw=16mm。

因为：

λy=l/iy=5.352×102÷6.45=82.98。

根据GB 50017—2003钢结构设计规范B.5-1：

即所选防撞梁断面满足要求，可以采用。

3 防撞梁(GL1)与框架钢梁(GL2)连接螺栓计算

本工程中，螺栓选用M24(Q345)，10.9级高强螺栓，接触面采用喷砂处理，即μ=0.45，P=225kN,fv=180N/mm2。

根据GB50017—2003钢结构设计规范7.2.2-1：

其中，nf为传力摩擦面数目；μ为摩擦面的抗滑移系数；P为一个高强螺栓的预拉力。

所以

设计中为保证统一性，A,B端均取27根螺栓(见图3)。

4 防撞梁端部抗剪强度验算

其中，R为支座反力；hw为腹板高度;tw为腹板厚度。

5 设计中需注意的问题

1)防撞梁钢板最小厚度不宜小于8 mm；2)防撞梁只可用于提升容器过卷后防止冲撞井架构筑物，不得兼作他用；3)防撞梁底面与箕斗或罐笼撞击的部位，应设截面不小于200 mm×200 mm的方木或橡胶缓冲垫，如图4所示。

以上所述，即为一个完整的防撞梁计算过程，井架设计虽然复杂，但是如果抽丝剥茧，将复杂的问题简单化、细化，则可大大降低其设计难度。

[1] 邵一谋,王宗祥.矿山井架设计规范[M].北京：中国计划出版社,2006.

[2] 张启文,夏志斌.钢结构设计规范[M].北京：中国计划出版社,2003.

[3] 金新阳,王 建.建筑结构荷载规范[M].北京：中国计划出版社,2012.

[4] 汪一骏.钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2013.

Briefly introduction to vertical frame anti-collision beam calculation of mine derrick

Wei Pengxiang

(DatongCoalMineGroupDesign&ResearchLimitedLiabilityCompany,Datong037003,China)

This paper established the vertical frame anti-collision beam force model of a mine derrick, from the manual checking aspects, analyzed the design and calculation of anti-collision beam, solved in mine derrick design, without special calculation software, could only use the general software to analyze the problems, had important significance to derrick design actual work.

mine, vertical frame, anti-collision beam, force analysis

1009-6825(2017)07-0034-03

2016-12-27

魏鹏翔(1980- ),男,工程师

TD214

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