авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Безрасстрельнойармировки вертикальных стволов наоснове вероятностной оценки временных нагрузок

-- [ Страница 2 ] --

Вероятности нахожденияскипа в конкретный момент времени накаждом из характерных участков движенияравны:

– назагрузке (разгрузке) ;

– навыходе или на входе в разгрузочные кривые;

– научастках ускоренного или замедленногодвижения ;

– научастке движения с максимальной скоростью.

Максимальное влияние наперераспределение вероятностейнахождения скипа на том или ином периодецикла подъема оказывают (в порядкеубывания значимости влияния):

– глубинаподъема (в рассматриваемых пределах от 400до 1200 м);

–вместимость скипа (в пределах от 5 до 60м3);

–максимальная скорость (в пределах от 6 до 20м/с).

Ускорение сосудовсущественно не влияет, так как при егоувеличении в глубоких стволах более чем в 3раза, происходит небольшое изменение (впределах 10%) вероятности нахождения скипа вускоренном и равномерном периодахдвижения, вероятность же остальныхпериодов не изменяется.

С учетомвышеизложенного были построены номограммы(для различных максимальных скоростейподъема – 10, 12,15 и 20 м/с), определяющие вероятностинахождения скипов на каждом из периодовподъема, при этом в качестве входныхпараметров номограмм приняты глубинаподъема по стволам и вместимость скипов. Изномограмм, кроме искомых вероятностей,вытекают следующие рекомендуемыеминимальные глубины подъема Нmin длясоответствующих максимальныхскоростей Vmax:

– дляVmax = 10 м/с – Нmin = 250 м;

– дляVmax = 12 м/с – Нmin = 350 м;

– дляVmax = 15 м/с – Нmin = 500 м;

– дляVmax = 20 м/с – Нmin = 900 м.

В зависимости от схемыармировки, количества и взаимногорасположения подъемных установок возможныразличные варианты аэродинамическоговзаимодействия скипов в стволе. В табл. 1приведены возможные сочетания схемармировки с вариантами расположенияподъемных сосудов, а также указаны формулыдля определения координат максимальногоаэродинамического удара в местахвозможной встречи сосудов и приведенавероятность возникновения лобовых ибоковых нагрузок для каждого изсочетаний.

Таблица 1 – Координатывозникновения аэродинамического удара иего вероятность в лобовом и боковомнаправлениях при различном расположениискипов

Схема армировки

Координаты границ
участка возникновения
максимального
аэродинамического удара1, м

Вероятность возникновения
аэродинамического удара на участкес максимальной скоростью движенияскипов

в лобовомнаправлении

в боковомнаправлении

Дляодной подъемной установки с двумявзаимосвязанными скипами


1 0


и

0 1

Длядвух независимых подъемных установок


Взаимодействие скипов 1-1 и
2-2 аналогично схеме А

1 0

Взаимодействие каждой пары скипов1-2

0

Определяется по номограммам взависимости от глубины H,
скорости Vmax
ивместимости скипа Wc


Взаимодействие скипов 1-1 и
2-2 аналогично схеме Б

0 1

Взаимодействие каждой пары скипов1-2

Определяется по номограммам взависимости от глубины H,
скорости Vmax
ивместимости скипа Wc

0

Примечания. 1 – координатаотносительно нижней приемнойплощадки.

Номера скипов соответствуютномеру подъемной установки.

Двустороннимистрелками на сечениях стволов показанывозможные направления аэродинамическихударов при встрече подъемныхсосудов.

Моменты, передаваемые откручения подъемных канатов.Наибольшая нагрузка на армировкувследствие вращающего момента от крученияподъемного каната будет возникать научастке движения груженого скипа сускорением. Координаты этого участкаопределятся по формулам:

– нижняяграница yн = hс;

– верхняяграница .

Вероятность того, что изn канатовмногоканатной подъемной установки будутпередавать при растягивании вращающиймомент на подъемный сосуд по часовойстрелке kканатов, а против часовой стрелкисоответственно
n –k канатов, потеореме умножения вероятностейнезависимых событий равна pkqn-k, где p и q – соответственновероятности кручения канатов по и противчасовой стрелки, в рассматриваемом случаеp = q = 0,5.

Таких вариантов можетбыть столько, сколько можно составитьсочетаний из nэлементов по kэлементов, т.е. . Так какрассматриваемые события (кручение каждогоиз канатов) независимы, то по теоремесложения вероятностей независимых событийискомая вероятность равна суммевероятностей всех возможных событий.Поскольку же вероятности этих событийодинаковы, то искомая вероятность(появления k разсобытия А вn испытаниях)равна вероятности одного события,умноженной на их число, т.е. длярассматриваемого случая применима формулаБернулли

.

Исходя из рассчитанныхвероятностей возможных сочетанийнаправленностей вращающих моментовканатов и значений результирующихмоментов при каждом возможном сочетании,определим значение коэффициентарезультирующего моментаср для разногочисла (от 1 до 8) подъемных канатов поформуле:

,

где n –количество канатов в многоканатнойподъемной установке;

Mi –относительный результирующий вращающиймомент, возникаемый при i-том сочетаниинаправленностей кручения канатов(является безразмерной величиной ипоказывает какая доля вращающего моментапередается на скип при данном сочетании. Заединицу принимается момент, создаваемыйпри однонаправленном кручении всехканатов подъемной установки);

– вероятностьпоявления i-госочетания направленностей кручения n канатов.

Коэффициентрезультирующего момента при увеличениичисла подъемных канатов от 1 до 8 изменяетсяот 1 до 0,273.

Вертикальная нагрузкана проводники вследствиеотклонения подъемного сосуда от проектнойтраектории движения обусловленанеизбежными отклонениями элементовармировки от проектного положения.Фактически с увеличениемпродолжительности эксплуатациипроводников средняя величина ихотклонения от вертикали значительноувеличивается и в ряде случаев превышаетнормативную.

В результатестатистической обработки результатов 190измерений были получены гистограммыраспределения абсолютных отклоненийпроводников от вертикали (рис. 2, а) иотклонений проводников между смежнымиярусами (рис. 2, б), показатели вариации поэтим вариационным рядам представлены втабл. 2.

Абсолютное отклонение проводниковот проектного положения, мм

Отклонение проводников междусмежными ярусами, мм

а) б)
Рис. 2.Гистограммы и теоретические кривыераспределения: а – абсолютныхотклонений проводников от проектногоположения; б –отклонений проводников между смежнымиярусами

Таблица 2 – Показателивариации по вариационным рядам отклоненийпроводников

Показатель вариации

Значения показателя длявариационного ряда

абсолютныхотклонений проводников

отклоненийпроводников на смежных ярусах

Размах вариации,мм 75 22
Среднееарифметическое, мм 30,8 6,8
Дисперсия,мм2 330,6 15,9
Среднееквадратическое отклонение, мм 18,2 4,0
Коэффициентвариации 59,1 58,8

Обработка результатовпрофилировок армировки стволов Донбассасвидетельствует о том, что в 22 случаях из 190замеров (11,6%) отклонения проводников насоседних ярусах превышали нормативнуювеличину (10 мм), допускаемую на периоддлительной эксплуатации.

В связи с этим прирасчете дополнительных вертикальных силна проводники жесткой армировкинеобходимо учитывать фактическое, а ненормативное отклонение проводников отпроектного положения, котороеувеличивается со временем эксплуатацииподъема. Исходя из вышеприведенныхисследований, предлагается расчетвозможного угла отклонения скипа отвертикали производить после профилировкипроводников на основе их среднегофактического отклонения между смежнымиярусами с учетом доверительного интерваладля заданной доверительной вероятности.

С целью оценки степенивлияния временных динамических нагрузокавтором выполнено моделирование методомконечных элементов сиспользованием программного комплекса«Лира 9.0». В соответствии сгеометрическими параметрами типовыхсечений вертикальных стволов института«Южгипрошахт» разработан ряд объемныхчисленных моделей участков стволов сбезрасстрельной армировкой.

Для проведения расчетовбыла сформирована таблица расчетныхсочетаний усилий, позволяющая исследоватькомплексное влияние нагрузок на крепь иармировку. Все нагрузки были разделены напостоянные и кратковременные. К постояннымвоздействиям отнесен собственный весэлементов армировки и нагрузка на крепь состороны массива пород. Вкачестве кратковременных динамическихнагрузок моделировалось воздействие наармировку и крепь движущегося подъемногососуда.

На первом этапемоделирования, с целью оценки влиянияисследованных дополнительных нагрузок нанапряженно-деформированное состояниеэлементовсистемы, был произведен расчет моделей придвух вариантах таблицы расчетных сочетанийусилий. В первом случае армировказагружалась только нагрузками,определенными по действующей методикерасчета армировки, а во второмтакже учитывалось действие дополнительныхвоздействий.

Анализ результатовпоказал, что учет дополнительныхвоздействий на армировку со стороныдвижущегося подъемного сосуда приводит ксокращению области применения армировки,которую в нормативных методиках принятооценивать максимально возможной дляданной конструкции интенсивностью подъемаI, Дж, равнойпроизведению квадрата скорости движенияподъемного сосуда на его массу. Приконсольной конструкции несущего элементаобласть применения уменьшается в 1,92 раз;консольно-распорной – в 1,21 раза; и блочной– в 1,16 раз.

Исследования такжепоказали, что на область примененияармировки значительное влияние оказываетконструкция узлов крепления, в связи с чемвыполнено их исследование при различныхсхемах армировки и конструкциях узлов, атакже параметрах монолитной бетоннойкрепи.

При выполнениимоделирования рассмотрены две конструкцииузлов крепления армировки: на анкерах,выдвинутых в ствол, и на опорныхкронштейнах.

В соответствии сдействующими требованиями конструкцияузла крепления должна позволятьпроизводить регулирование положениянесущего элемента в радиальной плоскости впределах 10 см. В первом случае этообеспечивается путем варьированиярасстояния от опорной плиты, приваренной кнесущему элементу, до стенки ствола; вовтором изменяется положение несущегоэлемента относительно опорногокронштейна, установленного вплотную ккрепи ствола на анкерах.

Первоначальнорассмотрена безрасстрельная армировка вконсольном исполнении при первом вариантеузла крепления. При поведении исследованияизменялся отступ опорной плиты от стенкиствола в пределах t=0 - 11 см.

Анализ результатоврасчетов показывает, что варьированиерасстояния между опорной плитой и крепьюствола изменяет картину распределениянапряжений в анкерах. При увеличенииотступа с 5 до 11 см происходит ростнапряжений в анкерах в среднем в 1,46 раза, иих интенсивность определяет областьприменения конструкции.

Также установлено, чтопри величине t=10 cм наблюдается снижение жесткостиконструкции в месте крепления проводникадо 14 - 19% в зависимости от ее геометрическихразмеров.

Аналогичные результатыполучены при консольно-распорной и блочнойконструкции яруса.

На основании вышесказанного, способ креплениябезрасстрельной армировки на анкерах,выдвинутых в ствол, может бытьрекомендован только при величине отступаопорных плит от стенок ствола менее 5 см,что является недостаточным дляпрактики.

В результатеанализанапряженно-деформированного состоянияармировки прикреплении на кронштейнах установлено, чтодля обеспечения эффективного регулирования армировкинеобходимо наличие определеннойобластиконтакта консоли с горизонтальными плитамикронштейна. Необходимая длина контакта, b, позволяющая неснизить несущую способность армировки и еежесткость примаксимальном отступеконсоли от стенки ствола, определяется из полученной корреляционнойзависимости вида

b/l = 0,124·l-0,724,

гдеl – длина несущегоэлемента. Коэффициент корреляции составляет0,9937.

Соблюдение данноготребования приводит к существенномуувеличению металлоемкости узловкрепления.

В целом проведенноеисследование консольно-распорных иблочных схем армировки показывает, что придействии комплекса нагрузок напряжения вузлах крепления распределяютсянеравномерно и область примененияконструкции определяется интенсивностьюнапряжений в одном, наиболее нагруженномузле крепления.

В связи с этим выполненырасчеты моделей при комбинированномварианте крепления, предусматривающемустановку менее загруженных узлов наанкерах, выдвинутых в ствол, а узлов смаксимальной интенсивностью напряжений наопорных кронштейнах.

Полученные данныепоказали, что при максимальном отступеконсолей и распоров от стенки ствола непроисходит снижения области примененияконструкции с комбинированным креплениемпри соблюдении требований к опорномукронштейну, изложенных выше.

На заключительном этапемоделирования выполнено исследованиевлияниякратковременных динамических воздействий,передаваемых армировкой, на монолитнуюбетонную крепь ствола.

Для оценки этоговлияния был использован параметр Котн,представляющий отношение величиныэквивалентных напряжений в бетонной крепипри одновременном действии постоянныхнагрузок и нагрузок, передаваемыхармировкой, каналогичным величинам при действии толькопостоянных нагрузок.

Оценка прочности бетонакрепи определялась в соответствии стеорией прочности Кулона-Мора.

На рис. 3 представленызначения параметра Котн в монолитнойбетонной крепи ствола в точке крепленияузла консольно-распорной армировки наглубине 500 м. Полученные данныеаппроксимируются приведенной нижезависимостью, с коэффициентом корреляции0,9976

Kотн= 0,0276I2 +0,2I + 0,7963

Аналогичные данные былиполучены при исследовании другихконструкций армировки и варьированиифизико-механических свойств крепи и пород,на основании анализа которых установлено,что величина напряжений в крепи ствола,вызванных влиянием армировки, являетсяфункцией интенсивности подъема и при ееувеличении возрастает по слабо выраженнойпараболической зависимости, близкой клинейной.

 Рис. 3. Зависимостькоэффициента Котнот -37

Рис. 3. Зависимость
коэффициента Котнот
интенсивностиподъема

Также установлено, чтонаиболее опасными в бетоне крепи привлиянии армировки являются растягивающиенапряжения, которые могут привести к срезубетона и потере несущей способности узлакрепления.

Исследования показали,что несущая способность узла анкерногокрепления изусловия недопущения среза бетона зависитот величины заделки анкера в крепь ствола икласса бетона. Для определения эффективнойобласти применения анкерного крепления армировкиполучены графики зависимостимаксимальнойвыдергивающей силы, приходящейся на одинанкер узла крепления, от величины заделки анкеров в крепь сразличным классом бетона (рис. 4).

Полученные результатыпозволили внести ряд изменений вдействующую методику проектированиябезрасстрельной армировки, в частиопределения комплекса динамическихнагрузок на армировку, а такжепроектирования узлов крепления элементовармировки на анкерах, при консольной,консольно-распорной и блочнойконструкциях несущего яруса.

С целью широкоговнедрения безрасстрельной армировки скомбинированным креплением разработанатехнологическая карта армированиявертикального ствола, предусматривающаявыполнение монтажа безрасстрельныхэлементов по единой технологии сиспользованием специальногопространственного шаблона,обеспечивающего высокую точность монтажаи фиксирующих скоб для предварительногозакрепления опорных кронштейнов к несущимэлементам армировки.

 Рис. 4. Областьэффективной работы анкерной крепи различной длины -38

Рис. 4. Областьэффективной работы анкерной крепи
различной длины при классе бетонакрепи В15



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.