强震工况下矿山井架动力学机理研究与抗震分析

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矿山井架是煤矿或金属矿山采用立井开采时,设置在井口的构筑物,和提升机一起共同承担着提升或下放人员、设备、材料和矿物。在遭遇灾害时,矿山井架则担负着救灾建筑的角色,因此,确保矿山钢井架的安全,对于保证人员安全及降低灾害有着不可忽视的重要性。开展矿山井架结构抗震设计方法研究,对于建成安全高效矿井、确保矿山的安全生产有着重大的现实意义。目前,对于钢结构井架的研究主要集中在理论设计方面,而对井架结构抗震情况的研究则进行得较少。本文通过对双斜撑钢井架进行模拟地震工况分析,探讨其动力学特性及抗震机理,为钢结构井架的工程设计提供参考。本文主要研究工作如下:综述了现阶段钢结构井架抗震方面研究概况、现状、存在的问题以及发展方向。介绍了钢井架结构分析理论,通过比较,选取ANSYS软件作为计算分析软件。为便于后续计算,对井架的结构模型进行了简化。对井架结构进行静力学分析,分析其正常生产工况下,静力学情况,计算应力结果较小,不会出现损坏问题。对井架结构进行了模态分析,找寻其各阶频率,为后续反应谱研究和时程分析奠定基础,得到其固有频率为1.468Hz。此过程可以动态直观地观察各阶自由振动情况。进行反应谱分析研究,考察井架结构在理论谱情况下的抗震情况。获得应力及位移结果都较小,井架结构不会出现损坏进行时程分析研究,根据井架所在地环境工况,选取EL Centro波和Taft波作为模拟地震波,并根据实际场地要求进行局部调整;井架结构输入地震波后获得各方向的位移及各时程应力情况,得到井架结构抗震结果,两种波获得的位移结构基本吻合,位移在Y方向最大,最大值较小,对井架结构不会造成损坏,其结论可为以后的井架振动试验做参考。分析结果,能够对井架结构设计提供合理建议和参考,具有一定的实际工程应用价值,为以后井架结构抗震研究提供理论参考的基础。
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