煤炭工业建筑结构设计标准 GB50583-2020
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6.2 结构计算

6.2.1  井颈结构计算时,应根据井筒施工方法确定受力状态。荷载计算时除应计算井塔、套架、设备等直接荷载作用外,尚应计入车场荷载、地面堆载、地下水和相邻建(构)筑物基础所产生的附加水平荷载。附加水平荷载可按现行国家标准《煤矿立井井筒及硐室设计规范》GB 50384的有关规定计算。

6.2.2  当井颈壁上开设洞口且洞口短边尺寸不小于1m时,应设置洞口加强边框,边框长度不小于2倍井颈厚度。井颈环向内力可按支承在洞口边框上的开口圆环计算。

6.2.3  位于地下水位以下的混凝土井颈应进行裂缝宽度验算,其最大裂缝宽度不得大于0.2mm。

6.2.4  钢筋混凝土壁座计算应符合下列规定:

    1  壁座底面压力可按环型钢筋混凝土墙下条形基础计算;

    2  壁座应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定进行受弯和受剪承载力计算。

6.2.5  主斜井强力带式输送机驱动装置及头部设备支承结构应按工作荷载基本组合进行倾覆和滑移稳定验算,基本组合分项系数均为1.0。倾覆稳定安全系数不应小于1.6,滑移稳定安全系数不应小于1.3。

6.2.6  提升机房采用框架、框(排)架结构时,宜按空间结构体系分析。提升机基础孔洞周边的楼板,应按弹性楼板参与结构整体分析,并应计算开洞对其周边柱计算长度的影响。

6.2.7  提升机钢丝绳荷载应符合下列规定:

    1  正常工作时提升机钢丝绳荷载标准值Qk,应按下列公式计算:

    箕斗或罐笼上提时:

    箕斗下放时:

    罐笼下放时:

式中:Smax——提升钢丝绳的最大静张力;

           Smin——提升钢丝绳的最小静张力;

           a——提升加速度(m/s²),由工艺提供;

           g——重力加速度(m/s²);

           fμ——运行阻力系数,可取0.1。

    2  断绳时提升机钢丝绳荷载标准值可按下列原则确定:

     1)对于单绳提升,其中一根钢丝绳取断绳荷载标准值,另一根取正常工作荷载的2倍;

     2)对于多绳提升,其中一侧取所有钢丝绳的断绳荷载标准值,另一侧取所有钢丝绳断绳荷载标准值的0.33倍。

6.2.8  当提升机基础采用大块式基础时,可按构造配筋;采用墙式或柱承式基础时,除应满足构造要求外,其配筋尚应按承载力计算确定。

6.2.9  提升机基础中的螺栓孔宜采用预埋钢管,并应验算螺栓垫板处混凝土的局部受压承载力。局部压力应按断绳荷载作用下的螺栓拉力设计值确定。

6.2.10  提升机前的型钢抗剪键截面应按断绳荷载作用下的水平力计算确定。型钢埋入基础的长度应满足混凝土局部受压承载力的要求。

6.2.11  提升机墓础的基底压力应按正常工作条件下荷载效应标准组合进行计算,且基底合力的偏心距不应大于基础宽度的1/6。

6.2.12  提升机基础抗滑移稳定性应按下式验算(图6.2.12):

式中:kc——滑移稳定安全系数,按本标准表6.2.14选用;

          Gk——基础自重和基础上的土重;

          Gk2——设备自重;

          Rv——提升机正常工作或断绳时,钢绳通过提升机滚筒作用在主轴上的合力的竖向分力;

          Rh——提升机正常工作或断绳时,钢绳通过提升机滚筒作用在主轴上的合力的水平分力;

          μ——基础底与地基土体间的摩擦系数,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的有关规定确定。

6.2.13  提升机基础抗倾覆稳定性应按下式验算:

式中:k0——倾覆稳定安全系数,按本标准表6.2.14选用;

           x1一一Gk合力作用点与基础边缘的水平距离;

           x2——Gk2合力作用点与基础边缘的水平距离;

           xf——Rv作用点与基础边缘的水平距离;

           y——Rh作用点与基础边缘的竖向距离。

6.2.14  提升机基础滑移、倾覆稳定安全系数应按表6.2.14选用。

6.2.15  当提升机基础抗滑移、抗倾覆稳定系数不满足本标准表6.2.14的要求时,可采取加大基础自重,设置锚杆、锚桩、抗剪键和抗滑板等技术措施。

条文说明

6.2.1  目前立井井筒常用的施工方法包括普通法凿井、冻结法凿井、钻井法凿井,沉井法与帷幕法凿井近30年来极少采用。由于施工方法与施工顺序的不同,井壁结构与受力状态差异较大,而井颈结构应与井壁结构协调统一。普通法凿井的井颈结构一般采用单层结构;冻结法凿井一般采用双层井壁结构,一般先施工临时锁口,从下至上套内壁后再施工永久井颈;钻井法凿井一般先施工临时锁口,待悬浮法下沉预制井壁后再施工永久井颈。普通法凿井的井颈结构应承担所处环境的所有荷载;冻结法与钻井法由于临时锁口的存在,永久井颈应与临时井颈按照叠合构件共同承担所有荷载计算。

6.2.2  井颈连接着井筒和上部井架,井颈深度范围内工艺专业预留洞口较多,设计中应予以重视。井颈应根据承载能力极限状态进行承载力计算和稳定验算。井颈在竖向荷载作用下按圆环截面轴心受压或偏心受压构件进行竖向承载力计算;在水平荷载作用下按受弯构件、轴心受压构件、偏心受压构件计算环向承载力。

6.2.6  由于工艺布置原因,提升机房一般属于不规则结构。按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的有关规定,应采用空间结构计算模型,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。

6.2.7  提升机钢绳荷载按现行国家标准《矿山井架设计标准》GB 50385-2018的有关规定取值。

6.2.8  提升机基础作为一个整体为大块式基础,可按构造配筋。但提升机基础局部受力较大部位(如主轴承座、锚栓孔等部位)仍应按计算确定配筋。

6.2.9  螺栓拉力作用下,垫板处混凝土承受较大的集中力。通过垫板处混凝土局部承压螺栓将拉力传递到垫板周围混凝土中的钢筋。此处为竖向力传递的关键部位,设计中应高度重视。

6.2.10  提升机底座前的型钢抗剪键是传递水平力的重要构件,以往大多数由设备厂家提供规格,埋入基础混凝土中长度有深有浅,各不相同。因此,本条明确了型钢抗剪键的截面应由计算确定。水平力主要是通过型钢柱翼缘与混凝土间的承压产生的抵抗力和力矩传递。型钢埋入基础内的长度太短,则混凝土局部承压力加大,混凝土易压碎;加长型钢柱的埋深,则承压力的分布范围扩大。本条参考《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-2015中第8.6.2条制定。

6.2.11  按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,基底压力应按正常荷载效应标准组合进行计算,要求提升机基础基底压力不应出现拉应力。

6.2.12~6.2.14  验算提升机基础的抗滑移稳定性,旨在保证基础不沿基础底面滑动;抗倾覆稳定性验算旨在保证基础不向一侧倾倒(绕基底的某一轴转动)。

    建在岩石上的基础是绕基底受压的外边缘而倾覆;建在弹性地基上的基础,随着倾覆力矩的增大,基础外边缘的应力不断增大,超过限值后基础边缘的塑性区扩展,基础转动轴的位置由外边缘向内部转移,此时基础最大受压边缘陷入土中。基底土越弱,基础转动轴越接近基底中心,基础的抗倾覆稳定性就越差。但在设计基础时,均要求基底边缘最大压应力小于1.2倍的基底土承载力,因此基底土的塑性区的扩展范围有限。从工程设计方便考虑,仍取基础外边缘为转动中心。

    基础四周的回填土对基础的抗滑移、抗倾覆有一定的作用,然而在计算中一般不考虑,比较而言,它对抗滑移稳定的作用更大一些。基础前被动土压力的充分发挥,伴随着基础要有相对滑移出现。从理论上讲,不符合我们对基础进行抗滑移稳定性计算的初衷。另外,目前常用的库伦原理推导的被动土压力计算值偏大。所以在稳定计算中,被动土压力一般不考虑,将抗滑移稳定系数取小值。在构造措施中,要求基础四周回填土分层夯实。

    《公路桥涵地基基础设计规范》JTJ 024—95第3.4.3条对墩台或挡土墙抗倾覆和抗滑动稳定系数,按荷载组合情况不同分别取不同的值。在地震作用或船只对桥台偶然碰撞时,稳定系数取1.2。现行国家标准《钢筋混凝土筒仓设计标准》GB 50077-2017第5.1.2条规定,多遇地震作用时,筒仓的抗倾覆系数为1.2。现行国家标准《矿山井架设计标准》GB 50385-2018第5.3.3条规定,地基及基础可不进行断绳、防坠制动荷载效应及地震作用效应组合的验算。从上述标准的规定看,对基础在偶然荷载作用的稳定性要求较低,稳定安全系数取值较小。因此,本标准针对提升机基础在断绳荷载作用下其抗倾覆稳定系数取1.2。抗滑移稳定系数取1.05,主要是考虑基础四周回填土的嵌固作用等有利因素。

6.2.15  在断绳力作用下,提升机基础的抗滑移、抗倾覆稳定均不易满足。本条提出几种技术措施,可根据工程实际情况采用。

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