книги из ГПНТБ / Баклашов, И. В. Расчет, конструирование и монтаж армировки стволов шахт

Значения боковой и лобовой поперечной жесткости проводников- в точках с координатами zn = z* и z„ = z* + 0,5 I могут бытьопределены по формуле (11.50), где следует перейти к соответству­ ющим безразмерным координатам ип = 0 и ип = 0 ,5 . В результате-

где величины коэффициентов А 0, А г, А 2, А 3определяются по табл. 8.

взависимости от величины а,;

влобовой плоскости

где величины коэффициентов А а, А х, А,, А 3 определяются по табл. 8- в зависимости от величины ац.

Расчетные максимальные горизонтальные боковые их и лобо­ вые иѵ перемещения контактных точек сосуда, входящие в (Ѵ.14)— (Ѵ.17), вычисляются по соответствующим формулам в зависимости от режима работы подъема (дорезонансный, резонансный, зарезо­ нансный), расположения проводников (два двухсторонних, два одно­ сторонних, четыре двухсторонних) и шага армировки (постоянный,, переменный).

При проектировании армировки с постоянным шагом в дорезо­ нансном режиме работы подъема расчетные параметры их и иу опре­ деляются по формуле (III. 105), где в результате предварительного, частотного анализа следует положить значения і и /, соответству­ ющие минимальным частотам системы в боковой и лобовой плоско­ стях. Так, для наиболее распространенных подъемов с двумя двух­

18*

Следует также иметь в виду, что Фп/ принимается максимальное

четное выражение для соответствующего зарезонансного режима получим из выражения (III.105), взяв его абсолютную величину и поменяв знак перед радикалом в знаменателе.

Если конструкции армировки и подъемного сосуда обеспечивают выполнение условий (пп. 1, 2, 3), сформулированных в § 16, полу­ чаем простые расчетные выражения. Так, при проектировании ар­ мировок с двумя двухсторонними проводниками и постоянным шагом в дорезонансном режиме работы подъема по боковым коле­ баниям имеем:

для клетевых с лобовыми проводниками и скиповых подъемов (ѵ < < ®і)

G)fJ2

для клетевых подъемов с- двумя двухсторонними боковыми провод­

сти от ах, которое следует принимать как среднегеометрическое по всем проводникам подъема.

При проектировании армировок той же конструкции с постоян­ ным шагом по лобовым колебаниям можно пользоваться следующими расчетными выражениями:

•182

для дорезонансного режима работы подъема (ѵ <; 2со4)

для резонансного режима работы подъема (ѵ ^ 2ю4), которому пред­ шествует дорезонансный режим с постоянной скоростью подъема ѵ,.

всем проводникам подъема.

. Проектирование армировок с двумя двухсторонними провод­ никами, но с переменным шагом, в дорезонансном режиме работы подъема по боковым колебаниям можно осуществить на основании

183-

для клетевых подъемов с двумя двухсторонними боковыми провод­ никами (ѵ < со3)

При проектировании армнровок аналогичной конструкции с пере­ менным шагом по лобовым колебаниям расчет следует производить на основании выражений:

для дорезонансного режима работы подъема (ѵ < 2со4)

-184

для зарезонансного режима работы подъема (ѵ > 2со4)

я^ __________

Таким образом, приведенные выше формулы (V.14)—(Ѵ.41) опре­ деляют расчетные параметры эксплуатационногосостояния арми­ ровки в боковой и лобовой плоскостях: расчетные максимальные горизонтальные перемещения направляющих устройств (их, ии)у расчетные деформации проводников (е*, еу) и расчетные эксплуата­ ционные нагрузки на проводники (Рх, Ру).

§ 22. Обоснование расчетных предельных состояний

Расчет жесткой армировки включает решение двух основных взаимосвязанных задач: определение нагрузок и подбор сечений элементов армировки, обеспечивающих ее безаварийную эксплуа­ тацию. Определению нагрузок посвящены предшествующие главы книги, включая также первый параграф настоящей главы. Эта задача представляется достаточно сложной и решается в результатедетального исследования динамических процессов в системе «подъем­ ный сосуд — армировка».

Подбор сечений элементов армировки по известным нагрузкам: является не менее сложной и ответственной задачей при проекти­ ровании армировки. Рассмотрим основные из существующих пред­ ложений по решению этой задачи при расчете армировки на эксплуа­ тационные нагрузки.

В работе О. А. Залесова [8 ] задача формулируется следующим образом: определение таких параметров армировки, при которых динамическая система была бы устойчива, а силы взаимодействия достаточно малыми. Иными словами, для осуществления нормаль­ ной работы необходимо так выбрать параметры системы, чтобы

185

■обеспечить с некоторым запасом динамическую устойчивость. При этом указывается, что армировку следует рассчитывать не на прочность, а на динамическую устойчивость.

Сформулированные требования выполняются, если параметры армировки удовлетворяют следующим условиям. Систему реко­

чивается за счет включения в направляющие устройства сосуда ■специальных демпферов.

В работах [12, 35], выполненных коллективом авторов (Н. Г. Гаркуша, В. И. Дворников, А. П. Ветров и др.) в ИГМиТК, делается вывод о необходимости введения некоторого запаса устойчивости движения для работы системы в дорезонансной области. Нормальная эксплуатация возможна,_если параметры системы подобраны таким

186

плитуда стационарных колебаний сосуда, Д — половина зазора между направляющим устройством и проводником).

Указанные предложения по подбору селений элементов армировки, с нашей точки зрения, имеют ряд недостатков. Предлагаемые оценки зависят только от динамических характеристик системы и не зависят от ее прочностных характеристик. Совершенно очевидно, что системы с одинаковыми динамическими характеристиками, опре­ деляющими одинаковые величины эксплуатационных нагрузок, будут иметь различные коэффициенты запаса устойчивости движе­ ния, если они имеют различные прочностные характеристики. Более того, эти коэффициенты запаса являются некоторой функцией времени эксплуатации, так как со временем происходит «старение системы» в результате механического и коррозийного износа и на­ копления усталостных повреждений. При расчете элементов армировки необходимо учитывать их долговечность.

Указанные расчетные предложения основаны на единой оценке, не зависящей от напряженно-деформированного состояния армировки. Иными словами, эти предложения не согласованы с нормами проектирования металлических конструкций по предельным состоя­ ниям, которые в настоящее время являются не только общепризнан­ ными, но и обязательными [60].

Таким образом, предлагаемые оценки являются весьма прибли­ женными и допускаемая погрешность может привести или к увеличе­ нию объема металлоконструкций и стоимости монтажных работ или к появлению аварийных режимов при эксплуатации подъемов с про­ ектными параметрами.

Дальнейшее развитие расчеты элементов армировки получили в работе [3], основные положения которой используются в настоя­ щей главе. Практика эксплуатации подъемных установок свидетель­ ствует о том, что предельные состояния системы «подъемный сосуд — армировка» обычно наступают в результате потери несущей способ­ ности элементов армировки (из условия их прочности и выносли­ вости) или в результате появления аварийных перемещений подъем­ ного сосуда с последующим ударом о расстрелы и выходом его из проводников. С позиций метода расчета строительных конструкций, по предельным состояниям в системе «подъемный сосуд — арми­ ровка» реализуются первое и второе предельные состояния.

Необходимо заметить, что наступление потери устойчивости дви­ жения подъемного сосуда бесспорно является предельным состоя­ нием системы, но ориентироваться в практических расчетах на ука­ занное предельное состояние нецелесообразно. При наличии нели­ нейных элементов в системе нарастание амплитуды колебаний сосуда при подходе к резонансным областям происходит постепенно и пре­ дельные состояния из условия потери несущей способности или по­ явления недопустимых перемещений реализуются намного раньше, чем наступает потеря устойчивости движения. Поэтому в дальней­ шем будем рассматривать сформулированные выше первое и второе

'187

предельные состояния системы, имея в виду, что возможность потер устойчивости движения можно оценить через коэффициент запас устойчивости движения.

Приведем соответствующие расчетные выражения для первого и второго предельных состояний системы«подъемный сосуд—армировка».

нагрузки, приложенные в середине пролета. Если счи-

■S7

Ряс. 75. Профиль деформнроваппого проводника в скипо-кле­ тевом стволе шахты им. Лутугина

чать'''появление остаточных деформаций недопустимым для нор­ мальной эксплуатации подъема, можем записать следующее рас­ четное выражение для первого предельного состояния системы из условия прочности проводников:

1 8 8

где Р — горизонтальная эксплуатационная нагрузка в середине пролета (боковая Рх и лобовая Ру).

Вычислив опорные изгибающие моменты Мк и Мк+1 Ію форму­ лам (11.39) при и = 0,5, получаем

Mk= Mk+1= —Pl [0,375 ( ^ 0+ ^ і)— О,5а(40—^42)]. (V.48)

С учетом (V.48) выражение (V.47) запишется в виде

Тогда, подставив (V.49) в (Y.46) и учитывая (V.15) и (V.17), окон­ чательно можем записать расчетное выражение, соответствующее первому предельному состоянию системы в момент эксплуатации t из условия прочности проводников,

J пр % (t), J n?y (t) — моменты инерции поперечного сечения провод­ ника при деформировании лобовыми и боковыми нагрузками, определяемые в момент эксплуата­ ции t с учетом механического и коррозийного износа;

Срл (г), Cpу (t) — боковая и лобовая жесткости несущего расстрела, которые определяются согласно рекомендациям, изложенным в § 8 , в зависимости от осевого момента инерции/р z(^) и площади Fv(t) попе­ речного сечения расстрела с учетом коррозий­ ного износа;

189

Сп.сл-i Сп.с у — боковая и лобовая жесткости подъемного сосуда,, определяемые для скипов по формулам

Геометрические характеристики поперечных сечений элементов армировки в момент эксплуатации t определяются на основании (1.1)—(1.4) следующим образом:

для расстрелов с открытым профилем поперечного сечения

190