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带式输送机输煤栈桥的抗震设计

发布时间:2016-01-10 13:27    来源:未知

    带式输送机输煤栈桥是煤炭两个生产环节的连接通道,特点是纵向刚度很大,横向刚度较小,支架刚度也较小。其地震作用计算与建筑物接近,抗震单元的划分及构造措施有其独特的地方。本文就抗震区的栈桥设计做以介绍。
1、结构选型及抗震单元的划分
1.1结构形式的选择
    对于6度、7度的硬、中场地,当支承结构高度、小于5m时,可采用砌体混合结构,其顶板应采用现浇钢筋混凝土结构。由于采用砖砌体的栈桥墙体自由长度较长,抵抗横向水平地震作用的能力较小,且砖砌体结构抗弯、抗拉承载力很低,所以当地震烈度较高或场地较差时,一般采用其他的结构形式。
    地下通廊(地道)在8度软场地和9度中软场地、软场地时应用现浇钢筋混凝土结构,当地震烈度较低或场地较好时,可采用现浇混凝土结构或砌体结构。
    当地震设防烈度及场地不符合上述条件或支承结构高度大于5m时,支承结构应采用钢筋混凝土结构或钢结构。同一栈桥防震设计单元区段的支承结构宜采用同一种材料,如果采用不同的材料,支承结构间应设置防震缝。图1表示地道、砌体混合结构栈桥和现浇框架结构栈桥三者之间都留有防震缝。支承结构的侧移刚度,沿栈桥长度宜变化均匀。当支承结构纵向刚度较弱时,宜采用4柱框架或设置纵向支撑。
1.2防震缝的设置
    地下通廊(地道)每隔20m左右设一道防震缝。在地下通廊转折处、变截面处以及与上部栈桥连接处,均应设置防震缝。有防水要求时,应设变形能力良好的止水带。一端落地的栈桥,落地端与建(构)筑物相邻时应设防震缝,且宽度不小于50mm。栈桥中间设防震缝时,防震缝的两侧均应设置独立的支承结构或基础相连的双柱支承结构。栈桥的端部与相邻建(构)筑物之间,7度中软、软场地及8度硬、中硬场地时,宜设防震缝;8度中软、软场地和9度时,应设防震缝。由于栈桥属窄长型构筑物,其纵向刚度很大,横向刚度较小,而且支架刚度也较小,和相邻建筑物相比,均有较大的差异。高烈度区,如果栈桥与相邻建筑物直接连在一起,地震作用将通过栈桥互相传递,且产生偏心扭转效应,导致较薄弱的建筑物产生较大的破坏。低烈度区,栈桥支承在建(构)筑物上时,应采用滑(滚)动等形式的支座,并应采取防止落梁的措施。
1.3防震设计单元的的划分
    对于很长的栈桥,在结构布置上要划分为2个或几个防震设计单元,单元间用防震缝隔断。6度和7度设防区,防震设计单元可长些,一般控制最高支承结构与最低支承结构相差不宜超过6度区35 m.7度区30m。8度和9度地震设防区,防震设计单元可短些,一般控制最高支承结构与最低支承结构相差不宜超过25 m。水平或缓倾角(倾角s80)栈桥,防震设计单元可以放宽,但最长不宜超过100m。
2地震作用及计算
    地震作用计算的条件根据为《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2004)。带式输送机栈桥属丙类建筑,按本地区地震设防烈度计算地震作用。
2.1计算原则
    符合下列条件的栈桥支承结构,可不进行抗震验算,但应采取抗震措施。①6度区;②7度硬、中场地时,钢筋混凝土或钢支承结构;③7度或8度硬、中硬场地和9度硬场地土,露天式栈桥的钢筋混凝土或钢支承结构。
    其它栈桥的支承结构,应按主轴方向(纵向与横向)分别计算地震作用。
    支承结构为钢筋混凝土框架时,可不进行节点核芯区的抗震验算。栈桥跨间结构,可不进行水平地震作用的抗震验算。钢筋混凝土地下栈桥(暗道),可不进行抗震验算,但应满足抗震措施要求。地震烈度8度、9度,跨度≥24 m的栈桥跨间结构:或悬臂长度超过6m时,应计算竖向地震作用。9度时,尚应考虑竖向地震作用与水平地震作用的不利组合。
    计算地震作用时,重力荷载代表值按下列规定采用:①恒荷载取100%;②支腿荷载取100qo;③楼面均布活荷载取50%;④雪荷载取50%。
    当支腿荷载不考虑,而折算成楼面活荷时,楼面活荷不再折减。荷载效应组合和地震作用效应组合按《建筑结构荷载规范》执行。
2.2计算单元的划分
  栈桥水平地震作用的计算单元,可取防震缝间的区段。
2.3横向地震作用的简化计算
  计算横向地震作用时,支承结构可视为栈桥的弹簧支座,将跨间结构(桁架等)视作支承在弹性支座的连续梁,将支承结构的质量的1/4集中于顶部,跨间结构的质量化为若干集中质量。当跨间结构落地或支承在相邻建(构)筑物上时,可作为铰支端,见图2;栈桥跨间结构与建(构)筑物脱开或被防震缝分开时,按自由端考虑。
    上述简图完成后,考虑刚性杆在惯性力和支座力弹性力作用下的平衡,可列出自由振动的幅值方程。通过计算栈桥的横向自振周期,求解各支架的地震作用,具体可参见中国矿业大学所编的《矿山特殊结构设计》及《构筑物抗震设计规范》有关章节。
2.4纵向地震作用的简化计算
    由于栈桥跨间结构的纵向刚度相对于支架的刚度来说是很大的,且其质量比支架要大,实测验证栈桥的纵向基本呈平移振动,所以可假定为只有平动而无转动的单质点体系来计算。对于两端与建筑物脱开时,如跨间结构为装配式时,可认为跨间结构与支承为铰接;如跨间结构为现浇时,可认为支架与跨间结构刚接。
    求自振周期后,即可求出作用在第i支架上的纵向地震作用标准值。当栈桥一端落地一端脱开时,按落地端产生滑动分析。在实际工程中,抗震设防烈度为7度及以下的地区,一端和建筑物相连时,纵力可认为由端部建筑物承担。对于两端分别采用滑动(滚动)支座支承于建(构)筑物时,应考虑栈桥对建(构)筑物的影响,并计算对支承处的横向和纵向水平地震作用。
2.5竖向地震力的计算
    竖向地震作用标准值,当烈度为8度和9度时,可分别取该结构重力荷载代表值的10%和20%。
3、构造措施
3.1支承结构设计
    支承结构为钢筋混凝土框架,其框架的抗震等级和梁、柱截面构造按《构筑物抗震设计规范》取。支承结构采用钢结构时,宜采用带平腹杆和交叉斜腹杆的结构形式。平腹杆的长细比不宜大于150;斜腹杆的长细比,6度、7度时不宜大于250,8度时不宜大于200,9度时不宜大于150。地脚螺栓,在混凝土的锚固端宜采用锚板形式,埋置深度不应小于25倍螺栓直径。支承结构采用砖砌体箱形结构时,支承结构顶部应设置一道圈梁,当高度超过4m时,中间尚应设置一道圈梁。砌体的四角应设置构造柱,构造柱应伸出水平钢筋与墙体拉结。栈桥较长时,沿栈桥长度方向应每隔4~6m设一道横墙。
3.2跨问结构设计
    跨间结构采用钢筋混凝土大梁时,宜将大梁上翻,大梁两端应加密,加密区长度不应小于1,5倍梁高,大梁端部应加强锚固。跨间结构采用桁架时,宜用下承式结构,其端部应加强连结,并在横向形成闭式框架(可用门架)。较低的栈桥采用砖砌体时,砖墙厚度不应小于240 mm,檐口应放置圈梁,砖墙沿长度方向应设置构造柱,6度、7度、8度和9度时,构造柱间距分别不宜大于8m、6m、5m、4m;构造柱与檐口圈梁和纵向大梁应有可靠连接。屋面板与檐口圈梁,底板与纵向大梁(或桁架)均应可靠连接。
3.3横粱、肩梁的设计
    横梁、肩梁与跨间结构联结处,应设置支座钢垫板,钢垫板的厚度不宜小于16 mm。在7度中软、软场地和8度、9度时的预埋件,应设置垂直于栈桥纵向的抗剪钢板,抗剪钢板应有加劲板。栈桥跨间结构与肩梁间,宜采用螺栓连接(用双螺帽),6度、7度及8度硬、中硬场地时,也可采用焊接。钢筋混凝土横梁、肩梁,应采用矩形截面;不能在横梁上伸出短柱作为栈桥的支座。
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