输煤栈桥钢桁架动载试验和数值模拟分析

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带式输送栈桥具有投资费用低、连续性生产、自动化程度高等诸多优点而广泛应用于工业运输领域。近年来,伴随着我国采掘业、制造业的腾飞,长运距、高带速、大运量、大功率的带式运输机陆续投入使用,作为带式输送机主要载体的栈桥,相应的也朝着大跨度、超长度的方向发展,由于质量轻、承载力大,钢结构成为唯一的最佳结构形式。然而问题伴随而来,刚度小、质量轻其对振动的反应很敏感,这一点设计中都未能很好的解决,甚至根本就未考虑到。栈桥的振动不仅会降低作业人员的舒适度、损害人体健康,且影响承载力,同时较大的振动会产生疲劳问题。因此,研究带式输送栈桥振动成为一个新的方向。本文的研究对象为陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司三号至四号转载点带式输送机栈桥,主要对其进行了动力性能和动力响应试验。采用有限元分析软件对其动力特性和动力响应进行模拟分析,以便更全面的了解该结构的振动特性。试验和数值计算结果均表明,结构的振动响应超过了振动允许值,因此提出控制该结构较大位移响应的减振改造措施,结构加固后的振动位移幅值明显下降,加固效果良好。在动力性能测试中,主要测试了结构在不同工况下的动力特性以及动力响应。通过测试结构动力特性,分析得到其自振频率和受迫振动频率。通过动力响应分析,不仅可以得到各测点在不同工况下的响应幅值,还可以间接判断结构在不同工况下的激振力特性。在动力特性分析中,对栈桥结构建立空间有限元模型并进行结构简化。考虑相邻栈桥及栈桥支架对结构的影响,通过模态分析得出大跨度输煤栈桥的各阶振型信息,其中包括振型类型、振型频率及各阶振型的质量参与系数。最后,在动力时程分析中,模拟了实际振动情况,同时提出三种振动控制方案。通过计算分析比较,组合应用增设撑杆和加大上弦、下弦构件截面两种方法,对结构的竖向振动位移起到了很好的控制作用,为现有栈桥振动控制和待建栈桥结构设计提供一定的参考。
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