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秦皇岛港煤五期工程50米桁架设计与计算
秦皇岛港煤五期工程50米桁架设计与计算
摘要:本文综合考虑秦皇岛港煤五期工程带式输送机系统的工艺特点以及当地的气象条件等因素,确定桁架的结构形式以及最终长、宽、高尺寸,并利用ANSYS有限元分析软件对桁架在正常满载工况、正常工作加地震工况、非正常工作+极限风载工况三种工况下的结构应力进行计算,均小于许用应力。
关键词:桁架,许用应力,有限元分析
中图分类号: S611 文献标识码: A 文章编号:
前言
秦皇岛港煤五期工程带式输送机皮带机承载带与地面之间的高度大于2m时皮带机机架设计成桥架型式。纵梁为板梁或桁架结构。因此胶带机都有独立的桁架式钢廊道,廊道跨距10米、15米、20米、30米、40米不等,其中三条胶带机同时平行作用在一个带外装板的钢廊道上,并有一段廊道要越过50米左右宽的建设大道。
2. 桁架设计
首先满足建筑要求的前提下拟定了设计方案,设计中充分考虑当地系统工艺特点及气象条件等,综合考虑系统设备的稳定性、安全性、可靠性、经济性。经过初算、绘图、反复计算,将各条胶带机工况及载荷进行分类与组合。然后将这些组合全部加到桁架上再进行计算效核。最后确定桁架的最终长、宽、(不含屋脊)。见下图


图1
3. 结构形式
本桁架的是由H钢(焊接)、槽钢、角钢、钢板等构件焊接而成。上下弦杆采用的是400X400X13X21的H钢,而两端立杆是400X400X13X21H钢、350X350X12X19、300X300X10X15H钢逐渐向中部减小,在三条胶带机下面每隔5m横方向都用一片桁架连接。以增加横向刚度。屋脊三角架我们采用的是T形钢,用T形钢即减轻了屋脊的重量,又简便了连接方式。桁架上的主梁、立柱、和所有斜撑尽可能的不采用偏心连接,避免不必要的附加应力,连接方式全部采用坡口对焊和双面角焊。其它部位采用螺栓连接,需要大块拼装的地方,选用的是专用的“H钢接头”高强度螺栓群连接。
不同跨度的桁架对支座节点有不同的要求,此桁架采用的是普通压力支座,支座两端螺栓孔为长圆孔,允许有微小的平移,由此以适应温度变化和桁架挠曲变形所产生的位移。这种连接方式制作比较简单,安装也比较简方便。
4. 静强度和刚度计算
此桁架由型钢和钢板焊接而成,用来支撑BH6-6、BH7-6和BH8-6三条胶带机。其长、宽、(不含屋脊)。我们采用有限元法对桁架整体结构进行了静力强度、刚度分析,受压杆件进行了稳定性校核。图2为桁架结构图型。
有限元分析的力学模型

廊道桁架钢结构是由多种型钢杆件和钢板组合成的空间结构,受有三维方向的力和弯矩作用,根据结构特点和受力情况, 有限元分析时简化成空间钢架,各杆件均等效为三维弹性梁单元(BEAM189),将与架体相连的钢板等效为板壳单元(SHELL63)。
约束
廊道桁架刚结构通过下弦杆两端与高支柱用螺栓联接。有限元分析时将与支柱联接点约束,共有个点,过道桁架一端两个点的三个方向X、Y、Z线位移自由度约束,另端两个点约束Y、Z二个方向的线位移。
载荷
廊道桁架的载荷按三种工况加载,即: