某曹氏胶带机通廊廊身结构动载试验研究.pdf

江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤某曹氏胶带机通廊廊身结构动载试验研究张鹤渊兰州博文科技学院袁甘肃兰州 730101冤摘要目前对于既有胶带机通廊廊身钢桁架结构的现场试验研究仍然较少袁 文章以某曹氏胶带机通廊廊身钢桁架结构为背景进行动载试验研究遥 为确保动载试验数据结果安全可靠袁进一步从动挠度尧动应力数据的理论值和试验值对比以及差值尧差值变化率尧增值 4 个方面进行论证分析袁动挠度及动应力的试验值尧差值尧差值变化率尧增值分别与理论计算结果基本一致曰因此可以确保此试验结果安全可靠袁研究结果可为类似工程提供借鉴遥关键词高温曰既有胶带机通廊曰钢桁架曰动载试验中图分类号 TU391.3文献标志码 B文章编号1005-6270渊20圆3冤03-0024-04Study of Dynamic Load Test on the Corridor Structure of a Large Gradient Caos BeltConveyorZHANG He(Lanzhou Bowen Institute of Science and Technology,Lanzhou Gansu 730101 China)Abstract院At present,the field test research on the steel quilting frame structure of the existing belt conveyorcorridor is still less.This paper conducts dynamic load test research on the steel truss structure of an existinglarge slope Caos belt conveyor corridor under high temperature environment.In order to ensure the safety andreliability of the dynamic load test data,the theoretical value,experimental value,difference value,differencechange rate and increment of the dynamic deflection and dynamic stress data are further demonstratedanalyzed.The test value,difference value,difference change rate and increment of the dynamic deflection anddynamic stress are basically consistent with the theoretical calculation results;Therefore,it can ensure that theexperimental results are safe and reliable,and the research results can provide reference for similar projects.Key words院high temperature曰existing belt conveyor corridor曰steel truss曰dynamic load test0引言皮带机运输通廊钢桁架因其自重轻尧强度高尧跨越能力强尧施工方便等特点袁常被用于工业生产用料运输通道袁被喻为野生命线工程冶1-2遥 陈世明等研究了造成通廊振动使纵向刚度较弱以及施工误差引起偏心的主要原因袁 建议在斜平角度变化处设纵向刚度较大的固定支架袁解决纵向刚度3-5遥 王森针对汶川地震后皮带廊震损情况提出具体加固措施6遥 樊娜对钢桁架的振动频率问题进行分析袁给出了振源激振频率的计算方法7遥 于洋对皮带栈桥支架及钢桁架结构自身稳定性能差尧 刚度小尧质量轻袁尤其是皮带运输机设备有运量大尧带速高等特点袁使结构对激振力变得更为敏感8遥截至目前袁对于既有胶带机通廊廊身钢桁架结构的现场试验研究仍然较少袁文章以祁连山水泥有限公司某超大坡度既有曹氏胶带机通廊高温环境下的廊身钢桁架结构为背景进行了现场动载试验袁为确保动载试验数据结果安全可靠袁针对文献9的研究不足袁进一步从动挠度尧动应力数据的理论值和试验值对比以及差值尧差值变化率尧增值 4 个方面进行论证分析遥收稿日期圆园23鄄02鄄15作者简介张鹤袁女渊1985-冤袁兰州博文科技学院袁讲师袁从事结构工程尧工程事故处理与分析研究工作遥基金项目院甘肃省教育厅创新基金项目渊2021B-356冤院既有工业胶带机皮带通廊廊身结构试验研究要要要以民和祁连山水泥公司胶带机钢结构通廊为背景遥24江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 1应变片传感器布置图图 2 既有胶带机通廊廊身钢桁架结构的反光片布置图图 3挠度理论值与试验值分析结果图 4挠度理论值与试验值差值1 工程概况该既有工业胶带机通廊廊身结构9为一跨简支钢桁架结构袁全部位于地上袁胶带机通廊廊身结构与地面夹角为 38毅袁 廊身结构横跨 109 国道曰廊身结构由竖直钢桁架渊主梁冤尧横梁尧支撑尧通道尧梁支座尧铺板及围护结构组成袁廊身结构横截面形式为下承式渊全封闭冤形式袁通廊廊身通道的胶带机下部设置落料挡板袁采用 SCD630伊61.2M 槽氏输送机进行原料输送袁输送熟料温度约为 100益颐120益遥2测点布置电 阻应变计 分别布置 在 12#尧38#尧37#尧7#尧30#尧31#构件上袁布置结果如图 1 所示遥 反光片布置在该既有胶带机通廊廊身钢桁架结构 L/4尧L/2尧3L/4 截面底部袁 每个截面分别布置 3 个测点袁即L1/4-1尧L1/4-2尧L1/4-3袁L1/2-1尧L1/2-2尧L1/2-3袁3L/4-1尧3L/4-2尧3L/4-3 测点袁共 9 个测点袁布置结果如图 2 所示遥3变形和内力分析采用 ABAQUS 中 standard 单元库中的桁架单元 T3D2 单元袁 该单元为两结点线性三维桁架单元袁不考虑缩放系数袁即线性体积粘性取为 1袁其余参数均采用 ABAQUS 中默认的情况进行分析遥 单元尺寸取 0.05 m袁共 14 318 个单元袁根据作用在该既有胶带机通廊廊身钢桁架结构力的平衡条件建立平衡方程袁其平衡方程为院Mu 咬=P-I渊1冤式中袁M 为质量矩阵曰P 为外力矩阵曰I 为内力矩阵曰u 咬为结构振动的加速度矩阵遥皮带廊在上料开始至正常运行这一时间段袁外荷载对结构的内力产生影响为:I=Cu 觶+Ku渊2冤式中袁C 为结构的阻尼矩阵曰u 为结构的节点位移矩阵曰K 为结构的刚度矩阵遥将式渊2冤带入式渊1冤化简整理得院Mu 咬=P-渊Cu 觶+Ku冤渊3冤3.1变形分析各荷载工况下挠度的试验值与理论值统计分析结果如图 3 所示袁1/2 荷载工况时挠度试验最大值为 2.520 mm袁理论值 2.708 mm袁差值 0.188 mm曰满载工况时挠度试验最大值为 3.772 mm袁 理论值4.105 mm袁差值 0.333 mm曰同一测点满载工况下的挠度试验值均大于 1/2 荷载工况下的挠度值遥各载荷工况下挠度的试验值与理论值差值分析结果如图 4 所示袁通过分析发现满载工况下的差值大于 1/2 荷载工况下的差值曰同时还发现差值在L/4尧3L/4 截面处较小袁在 L/2 截面处较大遥各荷载工况下挠度的试验值与理论值差值变化率分析结果如图 5 所示袁通过分析发现同一截面差值变化较集中袁符合实际工作情况遥 1/2 荷载工况下在 L1/2-3 测点的增长值最大袁 增长率为9.78%曰3L/4-3 测点的增长值最小袁 增长率为1.49%遥 满载工况下在 L1/2-3 测点的增长值最大袁25江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 7应力理论值与试验值分析结果图 5挠度理论值与试验值差值变化率图 6挠度理论值尧试验值挠度增量图 8应力理论值与试验值差值图 9应力理论值与试验值差值变化率增长率为 10.53%曰 在 3L/4-3 测点的增长值最小袁增长率为 2.83%遥各荷载工况下挠度的试验值增量与理论值增量分析结果如图 6 所示袁通过分析发现动挠度的试验值增量与理论值增量的变化趋势基本一致袁L/2截面较 L/4尧3L/4 截面增长快遥3.2内力分析该既有胶带机通廊廊身钢桁架结构动载内力试验数据统计分析结果发现袁1/2 荷载动载工况时袁7 号下弦杆构件 04#断面的动载工况下应力值最小袁试验值为 3 MPa袁理论值为 3.018 MPa袁差值为0.108MPa曰最大值为 38 号端斜杆构件 02#断面袁试验值为 9 MPa袁理论值为 9.15 MPa袁差值为 0.15 MPa曰满载动载工况时袁38 号端斜杆构件 02#断面的动载工况下最大应力试验值为 14.34 MPa袁 理论值为14.721 MPa袁差值为 0.381 MPa曰最小值为 7 号下弦杆构件 04#断面袁 试验值为 4.97 MPa袁 理论值为5.21 MPa袁差值为 0.247 MPa遥 结果如图 7 所示袁通过分析发现同一试验构件同一构件断面满载工况下的应力试验值均大于 1/2 荷载工况下的应力值袁斜杆尧竖杆的应力值大于下弦杆件的应力值袁端斜杆的应力值大于斜杆的应力值遥各荷载工况下应力的试验值与理论值差值分析结果如图 8 所示袁 通过差值发现下弦杆件差值最小袁竖杆差值最大遥各荷载工况下应力的试验值与理论值差值变化率分析结果如图 9 所示袁通过差值变化率分析发现袁1/2 荷载工况下 38 号端斜杆构件 02#断面的应力增长率值最小袁最小值为 1.66%袁31 号斜杆构件 06#断面的应力增长率增长值最大袁其最大值为 5.8%遥 满载荷载工况下 39 号端斜杆构件 02#断面的应力增长率值最小袁最小值为 2.62%袁31 号斜杆构件 06#断面的应力增长率增长值最大袁最大值为 6.36%遥各荷载工况下应力的试验值与理论值增量分析结果如图 10 所示袁下弦杆件应力增量最小袁端斜杆应力增量较大遥26江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 10应力理论值尧试验值挠度增量4结语文章主要从通廊廊身结构动载试验中的动挠度尧 动应力数据的理论值和实验值对比以及差值尧差值变化率尧增值 4 个方面进行研究分析袁得出以下主要结论院渊1冤试验动挠度最大值为 3.772 mm袁理论值为4.105 mm袁差值为 0.333 mm袁小于理论允许最大值的要求曰且同一测点满载工况下的挠度试验值均大于 1/2 荷载工况下的挠度值曰渊2冤差值在接近支座截面处的变化较跨中截面的差值变化小袁且同一截面差值变化较集中袁动挠度的试验值增量与理论值增量的变化趋势基本一致曰渊3冤最大应力试验值为 14.34 MPa袁理论值为14.721 MPa袁差值为 0.381 MPa曰同一试验构件同一构件断面满载工况下的应力试验值均大于 1/2 荷载工况下的应力值袁斜杆尧竖杆的应力值大于下弦杆件的应力值袁 端斜杆的应力值大于斜杆的应力值曰渊4冤下弦杆件应力差值尧增量最小袁端斜杆应力增量较大遥综上所述袁该既有胶带机通廊廊身钢桁架结构的动载试验数据结果安全可靠遥参考文献1 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,1995(10):3-7.2 杨珏袁郑七振袁韩明飞.某皮带运输通廊钢桁架结构检测和加固处理J.工业建筑袁2013袁43渊03冤院138-141+124.3 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