济宁三号矿井主井井塔设计_江声述

(2)风机层的风道布置及风道口处理 。 风机层 层高 3.9m , 大厅层底面梁高 1.7m , 净空 2.2m 。 风道 断面为 1000mm ×1000mm , 为了使工作人员能 略微 弯腰即可通行 , 需将风道安装高度尽可能提高 。 同
图 12
图 13
(3)为了尽量减小井塔高度 , 对大厅起重机的运 行范围进行了全面考虑 , 以保证可以起吊设备到所 有需到达的安装 、检修 、运输位置 。
时进风口和出风口的防雨问题会影响风机的电机漏 电 。为此 , 设计中将进 、出风口的底面设置在楼板 面 , 并有斜面向外排水 。进 、出风口高度大于风机设 置的进 、出风口百叶窗 , 在窗下留有排水位置 。 整个 风道设有向风道口倾斜的坡度 , 以便潲入的雨水从 风道口排出 , 见图 13 。
图 11
标高 69.05m , 安装两台德国 SIMAC 6 绳摩擦轮提升 探 , 根据冻 、融后地基的工程地质资料进行设计 , 在
机直径 Υ3.5m ;标高 65.15m 为风机层 ;60.5m 为导 向轮层 ;27.30m 为卸载层 , 属于半高架井塔 , 准备车
箱形基础上又设计了锚杆静压桩 , 共同承担井塔荷 载[ 1] 。施工中发生了静压桩压入空洞之中 , 有个别
预应力筋估计 :因偶然组合只需满足承载能力 要求 , 故以基本组合计算内力 。 据[ 4] (3-1)式计算 。 Ⅰ截面 Ap =7390mm2 ;Ⅱ截面 A p =6838mm2 ;取 15 × 4 ×139 =8340mm2 。
截面设计考虑了三种情况 : (1)自重加预应力 , 这时预应力只考虑第一批预 应力损失 。在此情况下预拉区(上弦)有可能拉坏 。 (2)基本组合(工作荷载)加预应力 , 考虑全部预 应力损失 。 (3)偶然组合(断绳荷载)加预应力 , 同上考虑预 应力损失 。只作强度控制 , 承载能力提高 1.25 倍 。 4.2 风机层主梁设计 风机 层 下导 向 轮层 高 4.65m , 导 向轮 直 径 为 Υ3.5m , 楼面下余 1.15m 。 考虑导向轮安装 、检修时 的起吊高度 , 楼板梁的高度只允许 500mm 。 该梁计 算简图见图 8 。 其 2.7m 端跨外为 4m 宽的带端柱剪 力墙 。要以预应力筋施加的预应力使梁下混凝土受 压, 在两端刚度如此大的情况下, 几乎不可能 。因 此 , 只能以预应力折线布筋产生的横向力改变梁的 受力状态 , 按钢筋混凝土构件设计 。 根据计算简图分析 , 在预应力筋弯折点(图 9) 作用单位力 , 跨中产生的反向弯矩为 m1 。 因为 Fs = Npe ×sinα, 故 M =m1Fs =m1Npesinα, 式中 Npe为有效预
箕斗更换的常规做法是在平行箕斗进出门方向 设一起重桁车 , 把箕斗运到内套架的箕斗入口边 , 再 通过临时绞车及安装在内套架顶的导轮 , 以钢丝绳 端的吊钩把箕斗吊入井口 , 桁车跨度需 21m 。 为了 方便更换箕斗的操作 , 把桁车按垂直于箕斗进出门 布置 , 并在进内套架门的端头 , 设置一个可伸入内套 架的臂 , 可将箕斗直接运入内套架内 。 箕斗的正确 位置见图 10 。 桁车跨度降为 6.83m , 桁车起重量为 25t , 运行区间为 9.4m , 该层顶部楼面标高为 23.6m 。 这样 , 不仅 节省了设备投资 , 方便了更 换箕斗的操 作 , 而且使井塔结构的开口范围减少 , 保证了结构的 稳定和刚度 。
参考文献 1 江声述 , 锚杆静压桩基础设计计算 , 工业 建筑 , 1998.1 2 江声述 , 先张高效预应力楼盖体系设计 , 现代结构技术 论
文集 , 1998.10 3 江声述 、刘慧云 , 特大井塔设计中的预应力 度法 ,《 山东 混
设计技术 煤 炭 工 程 2001 年第 9 期
济宁三号矿井主井井塔设计
济南煤炭设计研究院 江声述 刘慧云 吴兵锐
摘 要 介绍了亚洲最高的多绳提升井塔 —济宁三号井主井井塔设计 。 井塔基础采用箱 形基础加锚杆静压桩 ;上部为剪力墙结构 ;大厅主支承构件为空腹桁架 , 风机层主支承梁采用 无粘结预应力结构 ;楼面采用先张高效预应力楼盖体系设计 。本文还介绍了建筑设计与设备 配合的创新内容 。
为箕斗在内套架内方便进出 , 内套架进箕斗方 向设置了可开启的门 , 见图 11 。 这一段罐道与门固 定 , 而两端接头设计为可拆卸的 。 当需要更换箕斗 时 , 把相关罐道接头拆卸 , 开启进出箕斗的门 , 就可 以拆除旧箕斗 , 换上新箕斗 。
图8
5 建筑设计和工艺的配合 5.1 箕斗存放和更换[ 5]
由于有了剪力墙 , 楼梯间和电梯间均为封闭 , 并 设有直接对外窗的前室 。 电梯机房也为封闭 , 见图 3 。 改善了井塔的防火条件和使用条件 。
图3
3 楼盖设计 井塔的平面尺寸近似为正方形 , 是很好的空间
结构 。 所以楼盖设计也应保持空间受力 , 以便保证 良好的抗灾害能力 。
各层的主支承梁设计为井字梁 , 梁支承在剪力 墙端 。其净跨为 13m , 见图 4 。
关键词 箱形基础加锚杆静压桩 空腹桁架 无粘结预应力 先张高效预应力楼盖体系 中图分类号 TD223 文献标识码 B
图 1 剖面
济 宁三号矿 井为 5Mt/ a 特大矿井 。 主井塔 高 础 , 并且要求基础底面的形心和上部结构的重心一
82.5m , 平面尺寸 21.5m ×21.5m , 见图 1 。 绞车大厅 致 , 见图 2 。 为了 使基础 可靠 , 在冻结 圈内重 新钻
2 井塔塔壁设计 该井塔防震 按 7 度设计 。 直联电 机的转数 为
55.1n/min 。 为了避开设备的振动频率 , 要求结构自 振周期应小于 0.985s 。
井塔各楼层 为了提升需要 , 大多数 开有大洞 。 为了保证楼板刚性 , 在内部加了剪力墙 , 如图 1 。 同 时剪力墙也起了减小楼盖梁跨度的作用 。
后再下落的容器或配重托住 , 并使其下落的距离不 超过 0.5m 。”根据动力学碰撞原理 , 碰撞的延缓时间 越长 , 碰撞力越小 。 为此 , 将托罐梁设计成强度和稳 定性满足要求 , 尽量减小刚度 , 使它在碰撞力作用下 有较大的变形 。 原想把托罐梁吊挂在内套架的立柱 上 , 以便在碰撞力作用下 , 立柱有较大变形 , 从而增 加在碰撞力作用下的总变形量 ;但由于初设中估计 的托罐位置小了 , 托罐梁距离楼板太近 , 只得将托罐 梁支承于楼层上 。 为了增加托罐梁支座的变形 , 在 该支座上安装了弹簧垫 。 5.3 导向轮层及风机层建筑设计与设备设计配合
大厅主支承空腹桁架计算简图见图 6 。 为了提 高端部抗剪承载力 , 在工艺许可的前提下作剪力墙 , 墙厚 500mm 。 桁架下弦为偏心受拉构件 , 所以下弦 采用无粘结预应力 。
图4
为了满足大空间的需要 , 加快施工速度 , 节省材 料 , 设计了以先张高效预应 力芯板组成的楼盖[ 2] 。 板总厚 120mm , 芯板厚 80mm , 预应力钢筋采用高强 钢丝 , 横向钢筋采用冷轧带肋钢筋 。
芯板布置按设计要求排列 , 其间有 200 ～ 300mm 的板缝 。 先在板缝吊底模 、绑扎上部钢筋后 , 现浇为
图6
下弦预应力筋布置及截面位置见图 7 。 材料 : 混凝土 C40 ;钢筋 Ⅱ级 ;无粘结预应力钢绞线为 1 ×7 标准型 15.2 , 截 面积 139mm2 ;fptk =1860N/mm2 ;下 弦截面特性 b =1140mm ; h =1500mm 。
间紧靠井塔南边 。
桩进入空洞很深 , 压桩力不可能提高 , 只能用提高其
1 井塔基础设计
附近桩的承载力来补救 。
井塔基础埋深 8.5m , 基底为粘土层 、硬塑状态 。
由于主井井筒采用冻结法施工 , 冻结圈内的土经过
冻融 , 土体受到破坏 ;同时在施工冻结管时 , 为使冻
结孔找正 , 钻孔时进行 了扫孔 , 使局部地基成 为空
图7
杆件内力考虑 :
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设计技术 煤 炭 工 程 2001 年第 9 期
(1)基本组合(工作荷载):包括恒载 、楼面活荷 载 、提升设备的正常工作荷载 。 计算中取上表面受 拉和下表面受拉两个截面 。
(2)偶然组合(断绳荷载):包括恒载 、断绳组合 活荷载 、提升设备的断绳荷载 。同样取了两个截面 。
该井塔箕斗容量 22t , 本体高度 22m , 断面尺寸
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图 10
5.2 托罐装置的设计 根据《煤矿安全规程》(1992)第 372 条规定 :“在
提升速度大于 3m/ s 的提升系统内 , 必须设防撞梁和 托罐装置 。 ……;托罐装置必须能够将撞击防撞梁
2001 年第 9 期 煤 炭 工 程 设计技术
洞 , 所以井塔的地基不好 。根据井塔的布置 , 卸载方
向有受煤仓 , 而它的对面是进出箕斗的位置 , 这里又
是塔壁上的大开口和楼板的大空洞 , 使整个井塔沿
井塔基础采用箱形基
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一整体楼盖 , 见图 5 。
图5
整块板按双向板设计 。 芯板有两阶段受力 , 施 工阶段其下可设少量支撑 , 承受上部施工人员和施 工设备荷载 、混凝土及钢筋自重荷载 , 按单向计算 ; 永久阶段芯板 和现浇混凝土共同承担 其上所有荷 载 , 按双向板计算 。 4 大厅和风机层的预应力设计[ 3]
由于提升电动机通风冷却的需要 , 在导向轮层 和大 厅 层之 间 , 设 置 了 一 个 风机 层 。 在 标 高 60.50 —69.05m 的高度需设 置两层(导 向轮层和 风 机层)。 因层高受限 , 给设备的安装 、运行 、维修 、更 换带来困难 。为了解决这些问题 , 采取了以下措施 。
(1)每个导向轮两侧设 置两根起重梁(图 12)。 导向轮直径 3.5m 该层层高却只有 4.65m 。 为了减 少结构高度 , 将该处风机层支承梁设计为仅 500mm 高的 预 应 力 梁 , 这 样 净 空 4.15m , 给 导 向 轮 留 下 0.65m 的空间 。 因导向轮在支架上还有一个高度 , 故导向轮的安装活 动空间太小 。 为了解决这 个问 题 , 在导向轮两侧同时设置起重梁 , 直接套上轮轴 , 用手动葫芦吊起 , 再进行所需的操作 。