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5.1 一般规定
5.1.1 井架结构应采用空间分析方法进行荷载效应计算。对布置规则的井架,也可将其简化为若干平面框架或桁架进行荷载效应计算,井架结构的荷载效应可按弹性理论分析。
5.1.2 井架结构应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别按下列规定进行计算和验算:
1 所有结构及结构构件均应进行承载力及稳定计算,必要时应进行结构的倾覆及滑移验算;
2 使用上需要控制变形值的结构构件应进行变形验算;
3 钢筋混凝土构件应进行裂缝宽度验算。
5.1.3 结构及结构构件的承载力计算应采用荷载设计值;变形及裂缝宽度验算应采用相应的荷载标准值。
5.1.4 兼作凿井工作的井架应进行施工阶段凿井工作荷载的验算。
5.1.5 起重架安装荷载、罐道梁工作荷载可只对直接支承的构件及连接进行计算或验算。过卷荷载、托罐荷载可只对缓冲装置、防撞梁及托罐支承的构件及连接进行计算。
5.1.6 天轮支承结构及其支座梁工作荷载组合、支承框架工作荷载组合、起重架安装荷载计算时,应乘以动力系数,其值为1.3。
5.1.7 井架结构抗倾覆稳定计算应满足下式要求:
式中:MG——抗倾覆力矩(kN·m),分项系数应取0.9;
MQ——倾覆力矩(kN·m),按承载力极限状态下荷载效应的基本组合时,其分项系数应取1.0;按偶然荷载效应组合时,其中断绳或防坠制动荷载值应取50%,不计风荷载。
5.1.8 井架天轮轴中心处提升钢丝绳张力的合力RZ、水平分力HZ和垂直分力VZ(见图5.1.8),可按下列公式计算:
图5.1.8 提升钢丝绳的张力示意图
式中:S——提升钢丝绳的张力(kN);
δ——钢丝绳中心线之间的夹角(°)。
5.1.9 井架结构计算模型宜符合下列规定:
1 单斜撑式钢井架其立架支座宜为刚接,斜撑支座宜为铰接,立架与斜撑之间单绳提升时宜为刚接,多绳提升时宜为铰接或刚接;
2 双斜撑式钢井架斜撑支座宜为铰接,悬臂式立架下部支座宜为刚接,上部宜为滑动支座;吊挂式立架下部宜为滑动支座,上部宜为刚接;
3 现浇钢筋混凝土井架立架、斜撑支座宜为刚接。
5.1.10 钢井架各构件计算长度系数可按下列要求取值,并应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定:
1 立架的立柱及桁架式斜撑柱平面内和平面外系数可取1.0;
2 立架的腹杆、斜撑的腹杆平面内系数可取0.8,平面外系数可取1.0;
3 斜撑柱应根据梁柱刚度比计算。平面内系数可取1.5~1.8;平面外系数可取1.1~1.3。
5.1.11 井架在工作荷载效应组合时的水平变形值应控制在h/1000以内。
5.1.1 以往井架计算,大都是将其简化为平面结构,然后进行手算,不但费时,而且计算精度差,由于近年来计算机得到普及,软件也有很大发展,因此本规范要求,除规则框架可采用手算外,均要求用计算机采用空间分析方法进行计算。
5.1.5 起重架安装荷载、罐道梁工作荷载,由于对立架计算不起控制作用,因而可只对直接支承的构件及连接进行计算或验算;过卷荷载、托罐荷载其能量可在支承构件中消耗,对立架也不起控制作用,因而也可只对缓冲装置、防撞梁及托罐支承的构件及连接进行计算。
5.1.7 井架结构抗倾覆验算引自西德《矿山井架和井塔设计规范》DIN 4118-1981中的规定“在抗倾覆计算时,所有可能导致结构倾覆的荷载均乘以1.3的系数,其他荷载均不乘系数。特殊荷载只取其50%进行荷载组合。在考虑特殊荷载组合时不计风荷载。抗倾覆计算的安全系数不得小于1.0”。井架的倾覆直接影响井架结构安全。本条为强制性条文,必须严格执行。
5.1.9 单斜撑式钢井架,其立架由四柱组成支座铰接很难实现,故视为刚接;双斜撑式钢井架立架为吊挂式时,四角罐道和安全门等各类辅助构件的安装和联结,也必须为滑动支座。混凝土井架的立柱和斜撑采用预制构件时,其支座宜采用铰接。
5.1.10 钢井架构件不同于普通钢结构构件,一般应按实际模型计算确定计算长度系数。当无经验时可按规范中规定的建议值。
5.1.11 井架的变形控制是为了满足工艺提升的要求,根据收集的资料及调研情况,井架在工作荷载效应下的水平变形值控制在h/1000以内能够保证工艺提升的要求。
单斜撑式钢井架以斜撑牛腿与立架顶部铰接,当斜撑安装后初位移很大,如不控制其初位移值,将对提升工作带来不利影响。一般采用将联系铰由立架中间向斜撑方向移动0.8m左右或将立架前后立柱采用不同断面来调整立柱受力及其刚度,以减少位移量。
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