粉煤灰环境下胶带机通廊型钢结构静载试验研究.pdf

2023年4月江西建材工程技术与应用粉煤灰环境下胶带机通廊型钢结构静载试验研究张鹤兰州博文科技学院，甘肃兰州730030摘要：文中以祁连山水泥有限公司某既有跨越铁路的大跨度皮带通廊廊身钢桁架结构为案例，对长期粉煤灰环境下既有胶带机廊身型钢结构进行静载试验研究。研究发现，1/2 荷载和满载工况下挠度、应力的实测值均小于理论计算值；型钢结构构件材料的应力最大工作值远小于其屈服强度2 3 5 MPa；在各静载作用下，皮带廊廊身的挠度校验系数小于1，廊身结构构件的挠度、应力试验值小于理论计算值，可以确定皮带廊廊身结构、构件、支座无损伤，被检测位置皮带廊廊身均满足要求。研究成果对既有胶带机通廊廊身结构的检测、鉴定和加固设计具有重要意义。关键词：粉煤灰；既有胶带机通廊；型钢结构；静载试验中图分类号：TD22文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 2 40-0 3Study on Static Load Test of Duct-type SteelStructure under Fly Ash EnvironmentZhang HeLanzhou Bowen College of Science and Technology,Lanzhou,Gansu 730030Abstract:Taking the steel truss structure of a large-span belt corridor crossing a railway in Qilian Mountain Cement Co.Ltd.,as an example,static load tests were conducted on the steel structure of the existing belt conveyor corridor in a long-term fly ash environment.Researchhas found that the measured values of deflection and stress under both half load and full load conditions are smaller than the theoreticalcalculation values;The maximum working stress value of the steel structural component material is much lower than its yield strength of235MPa;Under various static loads,the deflection verification coefficient of the belt gallery body is less than 1,and the deflection andstress test values of the structural components of the gallery body are less than the theoretical calculation values.It can be determined thatthe structure,components,and supports of the belt gallery body are undamaged,and the tested position of the belt gallery body meets therequirements.The research results are of great significance for the detection,identification,and reinforcement design of the existing conveyorcorridor structure.Key words:Fly ash;Existing tape machine corridor;Type steel structure;Static load test0引言皮带运输通廊是工业建筑中常见的构筑物，其形式多样，目前钢桁架式通廊最为常见【1。水泥厂采用汽车运输物料很难保证大批量生产的连续性，而且运输成本高，连续运输的胶带机不仅能够保证物料充足供应，且造价成本低，还能实现自动化控制，因此，承载胶带机机械化设备的钢桁架结构通廊在水泥、矿山、煤炭、发电、冶金、港口等企业中得到了广泛应用 2-6 。李亚平 7 通过对某选矿厂地面生产系统皮带通廊钢桁架结构系统现状的检测，结合该皮带通廊的结构功能要求，在不停产和确保结构安全的前提下，提出了切实可行的加固方案，确保结构可以正常使用。李奉阁、张金玲 8 1以架设某电厂和某变电所之间的高压母线通廊结构为案例，为确保通廊结构的安全，进行了现场检测鉴定，提出了加固处理方案，对该类结构的作者简介：张鹤（19 8 5-），女，甘肃兰州人，硕士，讲师，主要研究方向为混凝土结构与钢结构理论、工程事故分析预处理。基金项目：甘肃省教育厅创新基金项目既有工业胶带机皮带通廊廊身结构试验研究一一以民和祁连山水泥公司胶带机钢结构通廊为背景（项目编号：2 0 2 1B-356）检测鉴定具有一定的参考价值。然而，目前针对粉煤灰环境下胶带机通廊型钢结构的安全性能研究还比较缺乏，本课题组在文献 9-12】研究的基础上，以祁连山水泥有限公司某既有跨越铁路的大跨度皮带通廊廊身型钢结构为背景，对长期粉煤灰环境下既有胶带机廊身型钢结构进行静载试验研究，将该型钢结构在不同工况下的挠度、应力试验结果和理论计算结果进行对比分析，为既有胶带机通廊廊身型钢结构的检测鉴定加固和设计提供了科学依据。1工程概况祁连山水泥有限公司某既有工业胶带机通廊廊身结构为7跨简支结构，全部位于地上，其中，第1跨、第2 跨、第3 跨、第4跨为型钢梁结构，第5 跨、第6 跨为钢桁架结构，第7 跨为钢筋混凝土结构，该皮带通廊廊身结构与水平地面夹角为7 13。2003年建成投人使用后，皮带廊长期处于煤粉环境中，目前正常使用。本文以第二跨跨铁路大跨度型钢结构为案例进行研究，廊身结构由竖直钢桁架（主梁）、横梁、支撑、通道、梁支座、铺板及围护结构组成，皮带廊廊身布置如图1所示，该皮带通廊廊身横截面为上承式（全封闭）形式，皮带廊胶带机下部设置落料挡板，剖面图如图2 所示。2412023年4月江西建材工程技术与应用钢筋混凝土水泥库V结构钢桁架结构钢桁架结构型钢结构（跨铁路1）型钢结构型钢结构（跨铁路2）（跨铁路2）7跨6跨5跨（跨铁路2）接熟料库Z-6Z-52-44跨2-33跨一2-22跨一60002380031000132009700125006000图1民和祁连山水泥有限公司皮带通廊廊身布置图/mmTD75B650X160.7皮带输送机检修通道横梁纵梁工（型钢梁）图2剖面图2仪器设备及试操作技术流程2.1试验仪器设备表1主要仪器及设备序号仪器名称用途数量1电阻应变计/片应变测试30多点视频动静态位移监测系统2挠度观测1HPQN-X/个3静态应变仪DH3816/套应变测试数据采集14发电机/个供电15导线/m静、动态数据采集若干6索尼数码照相机/台记录17卷尺/把距离测量18笔记本电脑/台动态信号采集、数据处理29对讲机/个试验过程协调联系52.2试验目的为了解皮带廊结构各静力荷载工况下的受力状态及性能，静荷载试验可直接获得皮带廊结构的力学特性，即挠度、应变，验证设计理论和现状工作性能是否满足相关现行规范、规程；确保皮带廊结构的安全，为后续正常使用提供重要依据。2.3静载试验操作及数据处理技术流程静载试验是准确获得皮带廊结构各静载试验工况下力学特性非常关键的控制环节，因此对皮带廊廊身静载试验前进行了试验准备设计。首先，在试验开始前，将所有试验设备就位，按照计算分析结果将所测的位置粘贴好电阻应变计，布置好挠度观测点，然后连接好导线，最后，进行仪器初始调试。当初始调试结果稳定正常之后，方可进行静载试验数据采集，为了保证试验数据的准确性，连接前，用万用表进行连接检查，若发现接触不良，及时检查处理。3静载试验加载工况现场以2 号跨型钢梁为试验对象。皮带廊廊身静载试验主要设定三个荷载工况，空静载、1/2 静载、满载（正常运行时最大量）。各荷载工况下，皮带廊保持绝对静止，持续时间15 min，然后进行皮带廊廊身变形（应变、挠度）观测；将皮带廊自重及所用料石简化为集中荷载施加到对应位置，其中，1/2 荷载为1kN，满载荷载为1.8 kN，皮带廊廊身结构受力如图3 所示，测点布置如图4所示。皮带廊廊身结构的挠度采用动挠度仪测定，待加载15 min后进行试验数据采集。图3皮带廊廊身结构受力示意图02#测点01#测点图4测点布置图4静载试验数据采集4.1静载挠度观测分别在皮带廊廊身5 号跨钢桁架、2 号跨型钢梁跨中L/2截面处，观测各试验皮带廊廊身结构跨中L/2截面处的竖向挠度。采用多点视频动静态位移监测系统HPQN-X进行数据采集，并记录梁体各截面处的挠度值。4.2静载试验数据采集及结果分析采用静态应变仪DH3816对每个工况加载后的数据进行采集，对被检测皮带廊廊身进行数值分析计算。皮带廊廊身结构各检测截面的理论挠度值和实测值详见表2，各被检测皮带廊廊身控制截面的应力实测值和理论计算值详见表3，由表2 和表3 可知，1/2 荷载和满载工况下挠度、应力的实测值均小于理论计算值。表2静载工况度分析结果mm控制截面挠度观测值名称荷载工况L/2理论值实测值1/2荷载0.70.128第2 跨满载1.290.34表3各工况静载构件应力试验结果MPa荷载工况测点构件编号1/2荷载满载理论值实测值理论值实测值0114（翼缘）2.7324.724第2 跨0214截面（腹板）2.8224.914评判皮带廊廊身承载能力和工作状态的一个重要指标是皮带廊廊身结构的挠度校验系数，该系数为挠度实测值与理论计算值的比值。根据表2 中各静载工况挠度分析结果，可以确定被检测挠度校验系数，分析结果如表4所示。W实测值nW理论值(1)表4皮带廊各观测点挠度校验系数荷载工况观测点位置度校验系数1/2静载1/20.18第2 跨满载静载1/20.2分析以上试验结果和理论计算结果，结合皮带廊廊身结构各观测点挠度校验系数可知，在各静载作用下，皮带廊廊身的挠度校验系数小于1，皮带廊廊身结构构件的挠度、应力试验值小于理论计算值，可以确定皮带廊廊身结构、构件、支座无损伤，且被检测位置均满足要求，皮带廊廊身结构在设计使用年（下转第2 46 页）246上接第2 43 页）上接第2 41页）2023年4月江西建材工程技术与应用论：（1）路基顶面竖向变形、路基深层水平方向变形均随着车辆荷载的增加而加大；（2）路基顶面竖向变形程度大于路基深层水平方向变形程度。通过有限元分析可以得到如下结论：（1）计算数据无法完全符合实际情况；（2）实际车辆轴载需要16 0 kN。4结语通过案例基坑开挖对道路沉降变形影响的有限元分析试验，本文得到如下结论。（1）路基深层水平方向变形随着基坑深度的加深先增大后减小，路基顶面竖向变形随着基坑深度的加深而增大。（2）在锚索预应力不变的条件下，路基顶面竖向变形、路基深层水平方向变形均随着锚索间距的增加而增加；在锚索间距不变的条件下，路基顶面竖向变形、路基深层水平方向变形均随着锚索预应力的增加而减小。（3）路基顶面竖向变形、路基深层水平方向变形均随着车辆荷载的增加而增大。限内可以正常工作。5结语本文以祁连山水泥有限公司某既有跨越铁路的大跨度皮带通廊廊身钢桁架结构为案例，对长期粉煤灰环境下既有胶带机廊身型钢结构进行静载试验研究，通过分析得出以下结论。（1）1/2 荷载和满载工况下，挠度、应力的实测值均小于其理论计算值。（2）该既有胶带机通廊廊身型钢结构构件材料的应力最大工作值远小于其屈服强度2 3 5 MPa。（3）各静载作用下，皮带廊廊身挠度校验系数小于1，皮带廊廊身结构构件的挠度、应力试验值小于其理论计算值，可以确定皮带廊廊身结构、构件、支座无损伤。参考文献1 美姜迎秋.工业皮带运输通廊钢桁架腐蚀损坏状况和处理对策J：工业建筑，19 9 5,2 5（10）：3-7.2梁军.洛阳水泥厂2 皮带廊改造工程的设计【C.北京：建筑科技与管理学术交流会论文集，2 0 13：3 7，2 4.3张锡兵.某选矿厂皮带通廊胶带机钢析架检测及处理【J.工业的相关理论，为今后的类似工程作业提供经验参考。参考文献【1】高健利.铝合金模板高大模板施工技术在某超高层建筑中的应用J】.建筑技术开发，2 0 2 2，49（2 1）：9 5-9 6.2陈志文.高大模板施工中出现的技术问题及解决方案研究一一以凤竹纺织安东新厂染整车间二项目为例J.中国建筑装饰装修，2022(21):147-149.3林辉.探究高大模板施工技术在大型公共建筑施工中的应用J建设科技，2 0 2 2（18）：6 5-6 8.4引张冲.某厂房工程高大模板施工技术应用以某农业产业融参考文献【1】张俊杰，高林静，范兆东，等，洛阳龙门地铁站狭长深基坑变形规律及控制措施分析J】.河南科技大学学报：自然科学版，2 0 2 2，43（6):8-9,5 9-6 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