动载荷作用下大跨度输煤栈桥振动响应分析

发布时间：2020-10-26 10:18

　　 输煤栈桥作为输送骨料的主要型式,在煤矿、选煤厂、火电厂等工业领域使用十分广泛。由于栈桥在运营期间长期受到机械振动影响,导致栈桥振动响应过大。因此本文以柠条塔煤矿输煤栈桥为研究对象,利用结构动力学理论计算与数值分析软件计算得到了栈桥的结构动力响应,对比柠条塔栈桥的实际监测情况,判断其计算结果的合理性,具体工作及主要结论如下:1.介绍输煤栈桥的结构组成及特点,根据栈桥结构特点栈桥视为简支梁,煤荷载视为多点移动简谐集中荷载,利用结构动力学Euler-Bernoulli梁基本理论,得到简支梁在移动简谐力作用下的位移响应解析式。利用MAPLE数学计算软件,计算得到柠条塔栈桥三种典型跨度栈桥(30m,33m,39m)的竖向振动响应曲线。分析了梁体自身参数对其结构动力响应的影响,得到了梁体质量越小,结构动力响应就越小;梁体刚度越大,结构动力响应越小的基本规律。因此,可在栈桥结构设计中,通过适当降低梁体结构自重,或加强梁体结构刚度来减轻结构的动力响应。2.通过对柠条塔栈桥现场动力响应监测,得到了栈桥不同工况条件下的结构动力响应值,选用相应的振动控制标准,对柠条塔栈桥实测数据进行对比分析,判断栈桥运行期间的安全性。3.运用数值分析软件对柠条塔煤矿输煤栈桥结构进行模态分析、时程分析、频域分析,从而获得输煤栈桥的动力响应规律。在模态分析中,得到了栈桥结构一阶振型是水平向振动,二阶振型是竖向弯曲,三阶振型为横向扭转,并对影响栈桥自振的因素做了分析探究。在时程分析中,获得了 30m,33m,39m三种跨度的栈桥结构竖向位移及竖向加速度的最大值。在频域分析中,发现了皮带运输机从停机至正常工作状态的过程中,栈桥结构在低频率(2-4Hz)段会发生明显的共振现象。4.对栈桥结构计算的解析解,数值解以及现场的实测值对比分析,结果表明理论值与模拟值均小于实测值,但相差不大,证明了理论计算与数值计算的适用性,对实际工程设计中具有一定的指导意义。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD57
【部分图文】：

（c）上承式栈桥 （d）下承式栈桥图 2.2 栈桥的分类2.1.2 输煤栈桥结构组成及受力特点当下输煤栈桥结构的主要形式是型钢桁架—混凝土框架柱结构，该结构有很多年的工程实践经验，技术成熟，安全可靠，具有经济型和适用性双重优势。这种结构上部桁架的主要承重部件多选用双角钢或工字型钢。其中，钢桁架不仅起到承载荷载的作用，还为外围护结构提供了骨架，故常常用在封闭式输煤栈桥。上部钢桁架是由两个侧面的承重钢桁架和上、下弦水平支撑组成，钢桁架由上弦杆、下弦杆及腹杆三部分组成，其中，钢桁架弦杆为连续杆，腹杆通过节点板与弦杆连接。为确保栈桥有足够的空间刚度，在顶部用檩条与两桁架的端竖杆构成门型刚架，并且在超大跨度栈桥门形钢架角部安装设置隅撑用来进一步提高结构刚度，以保证栈桥的横向稳定性。栈桥两侧及屋面常常使用轻型压型钢板作为外围护结构，组成一个由承重桁架和上、下弦水平支撑桁架构成的空间桁架体系。下面扼要介绍输煤栈桥各种组成部分的作用和特点。1.承重桁架

若设置为单数时，则中央节间应使用交叉式腹杆理性，桁架腹杆与弦杆间的夹角多采用 35~55°。栈桥桁修通道的宽度来进行确定。栈桥桁架的高度常常与外部，一般非预应力桁架高度取结构跨度的 1/8~1/12。a）一拉一压型布置 （b）全压型布（c）全拉型布置图 2.3 桁架受力形式平支撑上下弦支撑多采用交叉支撑体系或 K 形支撑体系（如荷载，并将水平荷载传递到端部门架，进而传递给支座构整体刚度，减小弦杆平面外计算长度的作用。

图 2.5 移动荷载列作用于简支梁含义如下:di 表示为第 i 个荷载至第一个荷点，则梁体范围坐标表示为 0≤x≤L。令 P1(荷载列以固定的速率 v 通过桥梁，则iidtv 动荷载列以固定速率通过等截面简支梁桥，响应线性叠加，可得梁体的振动微分方程为221sin( ) [ ( )]Ni j ii y ym c p t x v t tt t Dirac 函数。EI 为梁截面的抗弯刚度；m 为梁阻尼系数，假定为 Rayleigh 阻尼，具有振行求解，将简支梁结构的几何坐标转变为振1( , ) ( ) ( )i iiy x t x q t
【参考文献】

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本文编号：2856867