礦山特種結(jié)構(gòu)設(shè)計

作為安裝提升和懸吊設(shè)備天輪的天輪平臺是煤礦立井鑿井施工過程中的重要承載結(jié)構(gòu)。本章主要介紹天輪平臺的型式與構(gòu)造、荷載選取及天輪平臺的設(shè)計計算方法。

01天輪平臺的型式與構(gòu)造

天輪平臺位于鑿井井架頂部，通常由鋼結(jié)構(gòu)梁組成的框形平臺結(jié)構(gòu)，主要用來安設(shè)提升和懸吊設(shè)備的天輪。天輪由天輪梁支撐，并直接承受全部提升物料和懸吊掘砌設(shè)備的荷載，然后荷載經(jīng)由天輪依次傳遞給天輪梁、天輪平臺主梁、鑿井井架最后傳遞給基礎(chǔ)。天輪平臺是由四條邊梁和一條中梁組成的“曰”字型框架，如圖2.1所示。天輪梁一般成雙出現(xiàn)在地安放在天輪平臺上，承托提升天輪和懸吊天輪。天輪梁在天輪平臺的位置以井內(nèi)施工設(shè)備布置而定。主梁和天輪梁的選型應按計算確定，需要滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求。

天輪平臺的型式通常采用正方形。天輪平臺的平面尺寸亦即鑿井井架的頂部尺寸，其取決于井筒直徑和提升與懸吊設(shè)備的天輪數(shù)量及其布置。在滿足使用要求的前提下，應該盡量縮小天輪平臺的尺寸，常用的I~V型天輪平臺尺寸為5.5x5.5m~7.5x7.5m，一般以0.5m為模數(shù)

天輪平臺一般由4根邊梁和一根中梁 (邊梁和中梁統(tǒng)稱主梁) 以及若干天輪梁組成。有時還設(shè)置用來支承天輪梁的支承梁(天輪梁和支承梁統(tǒng)稱副梁)主梁和副梁組成天輪平臺的梁系結(jié)構(gòu)，如圖2.1所示。天輪平臺的邊梁和中梁即主梁，由于承受很大的豎向荷載和水平荷載，采用普通型鋼不夠經(jīng)濟，所以它們通常都采用由三塊鋼板焊成的工字形截面組合梁 (圖2.2a)，或者采用加強的軋制工字型鋼(圖2.2b) 。如果主梁還承受很大的軸向荷載，則梁的截面有時采用上翼緣(受壓翼緣) 加強的形式(圖2.2c、d)

天輪平臺上的天輪梁和支承梁即副梁通常都選用軋制的工字型鋼圖2.2e)。只有當梁的計算內(nèi)力較大或者缺乏大型號工字鋼時，才考慮采用焊接工字形截面組合梁。

天輪梁通常直接支承在邊梁和中梁上，或者彼此相互支承，有時還支承于專設(shè)的支承梁上。當天輪梁支承在主梁上時，其長度要求搭接時超過主梁不少于150mm，以便在其上鉆孔，用U型螺栓將其與主梁固定，為了避免在邊梁和中梁的翼緣上鉆孔而降低承載能力，并保證井架能夠多次重復使用，主梁上不準打孔，亦不準焊接。天輪梁與天輪梁天輪梁與支承梁之間通常都采用連接角鋼和螺栓進行連接，如圖2.4所示。天輪平臺主梁之間彼此用連接板相連接.

天輪在天輪梁上的支承方式，應盡量使天輪軸承座直接承在天輪梁的上翼緣上，如圖2.6a所示。但有時為了調(diào)整鋼絲繩的高度，避免與井架構(gòu)件相碰，而不得不將天輪軸承座安裝的高于或低于天輪梁的上翼緣如圖2.6b、c、d所示?；蛘咴鲈O(shè)導向輪，如圖2.7所示。

為了滿足天輪外緣于天輪平臺邊梁上翼緣之間的距離不小于60mm的要求，天輪軸心的升高可按下式計算 (圖2.10a)

為了避免鋼絲繩與天輪平臺邊梁上翼緣相碰擦，天輪軸心的升高可按下式計算(圖2.10b)

如果按式《2.1)或式 (2.2) 算得的天輪軸心升高值小于或等于天輪梁高度與天輪軸乘座高度之和，則不必設(shè)置墊梁，否則必須設(shè)置墊梁，其高度可按下式計算:

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