钢筋混凝土筛分车间的动力特性分析和振动控制研究

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筛分车间作为振动筛的承重结构,完成物料筛分作业的同时兼具转运站功能,在工业生产和运输系统中起着至关重要的作用。近年来随着工业生产的大力发展,筛分车间广泛引进大型、重型超重型及高振动强度振动筛,提高生产力的同时,振动筛扰力也随之急剧增大,所引发的结构异常振动问题越发突出,筛分车间的振动已成为工业生产中亟需解决的问题。然而国内外对筛分车间振动问题的研究却很少,主要集中在多层工业厂房的抗震研究,尚无系统的研究成果可用于指导既有结构异常振动的减振加固和新建结构的抗振设计。因此在积极利用振动原理为工业生产服务的同时,研究控制和减小振动危害的问题具有重要的理论意义与工程应用意义[10]。本文以典型钢筋混凝土筛分车间为研究对象,结合现场动力测试和SAP2000有限元分析,着重研究了筛分车间的动力特性、动力响应、振动原因及振动控制,为既有结构异常振动的减振加固和新建结构的抗振设计提供一定参考。本文主要工作内容包括:(1)以北方铜业公司铜矿峪选矿厂钢筋混凝土筛分车间振动强烈的问题为实例,对结构进行现场动力测试。动力响应测试结果表明筛分车间振动以负载运行时楼板竖向振动为主。(2)依据国内外有关振动限值的标准,考虑振动对建筑物的影响、对机器和仪器设备及对人体的影响[12]54-79,在实测动力响应结果的基础上评价筛分车间的振动现状。结果表明振动已严重损害结构安全性、人体舒适性及人体疲劳—功效。(3)采用有限元软件SAP2000建立筛分车间计算模型,对比模态分析结果和实测动力特性,结果表明简化模型合理。并依据模态分析结果对筛分车间的动力特性作了进一步分析。(4)计算振动筛扰力并作为激振源施加到计算模型中进行动力时程分析,对比有限元分析结果与实测振动响应,结果表明振动筛竖向扰力和纵向水平扰力分别是结构竖向振动和纵向水平振动的主要原因。筛分车间异常振动的主要原因是结构因自身刚度不足,在较大的振动筛扰力作用下发生受迫振动。(5)在有限元分析的基础上给出两个合理的楼板竖向振动加固方法,并对提高结构刚度和二次隔振后的计算模型分别进行动力时程分析。结果表明二次隔振方案明显减小振动筛传给结构的动荷载,二次隔振后楼板的竖向动力响应幅值大幅度减小,隔振效果显著。相比提高结构刚度方案,二次隔振方案经济有效、施工方便、对生产的影响周期短。并且在二次隔振参数设计阶段就可对隔振效果进行设定和预估,具有良好的可控性。
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