02.02.2021

Галереи (мосты) для конвейеров на поверхности шахт


Конвейеры на поверхности шахт по условиям технологического процесса располагают на различных высотах над уровнем земли в горизонтальном или наклонном положении. Длина их на шахтах и обогатительных фабриках достигает 200 м и более.

Для поддержания конвейеров сооружают закрытые галереи (мосты). Галереи для конвейеров, транспортирующих породу или влажные угли, имеют утепленные ограждающие конструкции и отапливаются.

В галереях устанавливают один или несколько (до четырех) параллельных конвейеров.

Несущие конструкции конвейерных галерей выполняют из стали, монолитного или сборного железобетона или дерева. Наибольшее распространение получили стальные конструкции. Монолитные железобетонные конструкции применяют при расположении галерей на сравнительно небольшой высоте (до 10 м). Применение монолитного железобетона при большей высоте менее целесообразно, так как связано с необходимостью устройства сложной опалубки и поддерживающих ее конструкций.

Сборные железобетонные конструкции галерей еще не получили распространения при строительстве шахт. Анализ проектных решений галерей из сборных железобетонных элементов с предварительно напряженной арматурой свидетельствует о рациональности применения этих конструкций и необходимости внедрения их в практику строительства.

Деревянные галереи сооружают редко и только на шахтах с небольшим сроком службы или в качестве временных.

Конвейерная галерея состоит из пролетных строений и опор. Пролетные строения имеют несущие и ограждающие конструкции.

При стальных несущих конструкциях пролетное строение состоит из двух параллельных одна другой решетчатых стальных ферм, в нижних поясах которых укреплены поперечные балки для поддержания конструкции пола. В плоскости верхнего и нижнего поясов ферм располагают ветровые связи (при монолитной конструкции пола, способной обеспечивать достаточную жесткость моста в горизонтальной плоскости, нижние ветровые связи могут отсутствовать). По верхнему поясу ферм укладывают покрытие, а с боков возводят стены с окнами.

Пролетное строение при пролетах, не превышающих 15—20 м, может быть выполнено в виде двух продольных шпренгельных балок, связанных одна с другой поперечными балками и горизонтальными ветровыми связями. Помещение галереи в этом случае устраивается по верху продольных балок, что приводит к увеличению строительной высоты пролетного строения галерей.

Стены галерей выполняются из волнистых асбестоцементных плит и легкого плитного утеплителя или из кирпича и легкобетонных блоков. Нижнее перекрытие состоит из железобетонной плиты (сборной или монолитной) и плитного утеплителя; верхнее перекрытие — из волнистых асбестоцементных плит или железобетонных сборных плит и плитного утеплителя.

Основные размеры и общая схема несущих конструкций галерей


Для составления проекта конвейерной галереи необходимо иметь чертежи общих видов и деталей опорных рам конвейера, план и профиль участка поверхности шахты в районе расположения галереи, чертежи конструкций зданий и сооружений, к которым примыкает галерея.

Размеры поперечного сечения галерей зависят от размеров и количества устанавливаемых в ней конвейеров и ширины рабочих проходов. Схемы поперечных сечений галерей при различном количестве конвейеров показаны на рис. 59.
Галереи (мосты) для конвейеров на поверхности шахт

Ширина проходов n вдоль конвейеров принимается 700—800 мм, а ширина зазора m между конвейером и стенкой галереи со стороны, противоположной рабочему проходу, — 300—450 мм.

Ширина галереи для породоотборных конвейеров принимается с учетом размещения желобов для сбрасывания породы по одну или по обе стороны от конвейера (табл. 19).

В случаях размещения привода конвейера в пределах галереи ширина ее должна соответствовать размерам привода.

При автоматическом взвешивании транспортируемого конвейером угля поперечные размеры галереи принимают в соответствии с габаритом весов.

Высота галерей (от пола до выступающих элементов конструкции покрытия), в которых предусматривается постоянное пребывание людей (выборщиков породы), принимается 2,6 м, при кратковременном пребывании людей — 2 ж. В отдельных местах по длине галереи (например, у портальных рам, над опорами) высота может быть уменьшена до 1,9 м.

В тех случаях, когда здания, между которыми располагают конвейер, отстоят одно от другого не более чем на 30—35 м, сооружают однопролетные галереи, при большем расстоянии — многопролетные с промежуточными опорами.

Расположение промежуточных опор должно быть увязано с расположением зданий, сооружений, железнодорожных путей и т. д. Если отсутствуют специальные требования, то величину пролетов принимают, исходя из условий возможного уменьшения расхода металла на выполнение несущих конструкций галереи.

Наиболее экономичны по расходу металла фермы, у которых отношение высоты к пролету составляет

Высота ферм конвейерной галереи определяется минимальной высотой помещения с учетом размеров поперечных балок, настила, ветровых связей и т. п. и составляет 2,5—3 м. Следовательно, наиболее экономичные по расходу металла фермы имеют пролет 25—30 м. Пролетное строение галереи в этом случае имеет сравнительно небольшой вес и может быть полностью собрано на земле и поднято на опоры в готовом виде. Фермы, конструктивная высота которых не превышает 3,25 м (в соответствии с шириной железнодорожных платформ), изготовляют на заводе в виде укрупненных частей (марок).

При определении мест установки промежуточных опор галерей учитывают несущую способность зданий и сооружений, к которым примыкают галереи. Примыкание к зданию, не рассчитанному на дополнительную нагрузку от галереи, осуществляют путем устройства консольных ферм в крайних пролетах.

Пролетное строение галерей


Несущие фермы пролетного строения устраивают разрезными на опорах (балочные) или консольными (с одной или двумя консолями). Неразрезные многопролетные фермы применяют в редких случаях ввиду того, что основное преимущество их — возможность уменьшения высоты — в галереях не может быть использовано, так как высота ферм определяется высотой помещения галереи. Кроме того, неразрезные фермы весьма чувствительны к возможным на шахтной поверхности осадкам промежуточных опор и монтаж их более сложен, чем монтаж разрезных ферм.

Размеры панелей ферм 2,5—3 м позволяют применять конструктивно удобные по величине сборные железобетонные плиты или монолитные плиты нижнего перекрытия, а также осуществлять примыкание раскосов ферм к поясам под углом 40—50°.

Решетка ферм — раскосная с растянутыми нисходящими раскосами и сжатыми стойками (рис. 60, а) или треугольная с дополнительными стойками (рис. 60, б).

Для раскосной решетки опорные раскосы рекомендуется принимать восходящими (сжатыми), а стойки располагать перпендикулярно поясам. Для создания симметричной решетки число панелей должно быть четным; если по каким-либо причинам число панелей принимается нечетным, то в средней панели устанавливают перекрестные раскосы.

Горизонтальные ветровые связи между фермами служат для восприятия и передачи на опоры ветровых нагрузок, а также для обеспечения пространственной жесткости галереи.

Наиболее рациональными связями являются крестообразные решетки (рис. 61, а, б), раскосы которых при действии горизонтальной ветровой нагрузки работают на растяжение, а стойки — на сжатие.

В широких галереях, во избежание провисания раскосов, связи рекомендуется выполнять в виде двух параллельных ферм (рис. 62).

При невозможности установки нижних горизонтальных связей ограничиваются установкой верхних, обеспечивая передачу ветровых усилий с нижней части пролетного строения на верхние ветровые связи при помощи поперечных полурам, устанавливаемых по длине ферм.

По обоим концам каждого пролета моста, в плоскости крайних опорных стоек ферм, располагают опорные ветровые рамы для передачи ветровой нагрузки от верхних горизонтальных связей на опоры моста и обеспечения геометрической неизменяемости сечения моста в поперечном направлении. Ветровая нагрузка, приходящаяся на узлы верхней горизонтальной фермы связей, передается на верхние узлы опорных рам в виде опорных реакций этой фермы и через стойки опорных рам на опоры галерей.

Опоры галерей


Пролетное строение галерей может опираться непосредственно на конструкцию здания или сооружения, к которому примыкает галерея, или (при многопролетных и консольных галереях) на специальные опоры. В первом случае опорами могут служить балки, расположенные в плоскости стен (рис. 63, а), или специальные балки, вынесенные за плоскость стены и опирающиеся на консоли, устраиваемые на колоннах здания (рис. 63, б). Опирание ферм на специальные балки является наиболее рациональным, так как в этом случае упрощается монтаж конструкций галерей (поднятые фермы не приходится заводить внутрь здания).

Промежуточные опоры галерей могут быть плоскими или пространственными.

Плоская опора — вертикально стоящая ферма с решеткой, расположенной в плоскости поперечного сечения галереи. Поясами такой фермы являются основные стойки плоской опоры, воспринимающие опорные реакции основных несущих ферм галереи.

Стойки в плоскости опоры могут быть расположены вертикально или наклонно (рис. 64,а, б). Наклонные стойки, применяемые при высоких опорах, увеличивают боковую устойчивость галереи при воздействии на нее ветровой нагрузки. Плоские опоры имеют высоту до 30 м.

Решетка плоских опор крестообразная (рис. 64, а, б). Если под опорой предусматривается проход или проезд, то нижнюю панель выполняют в виде полураскосного портала (рис. 64, в) или рамы.

Для обеспечения устойчивости галереи в продольном направлении один из концов ее закрепляют на здании. При невозможности закрепления галереи на здании устанавливают одну или несколько пространственных опор.

Пространственная опора — четырехстоечная система, стойки которой связаны между собой решеткой в поперечном и продольном направлениях. Пространственные опоры проектируют с вертикальными стойками.

Пространственную опору часто используют для размещения натяжного устройства ленточного конвейера.

В галереях длиной 120—150 м фермы на плоских опорах закрепляют наглухо, так как плоская опора обеспечивает возможность свободного продольного перемещения опорных узлов ферм при температурных деформациях. При большей протяженности галерей и наличии пространственных опор на одной из них предусматривается возможность продольного перемещения опорных узлов ферм (отверстия для болтов, прикрепляющих ферму к опоре, имеют овальную форму).

В однопролетных галереях, опирающихся на здания и имеющих пролет ферм более 35 м, одна из опор должна быть неподвижной, а другая подвижной (катковой).

Расчет несущих конструкций галерей


Нагрузки, действующие на несущие конструкции галерей: собственный вес ферм, связей, поперечных балок, ограждающих конструкций (покрытие, пол и стена), конвейеров, вес перемещаемого груза (угля) на ленте, нагрузка от веса людей в рабочих проходах, снега и ветра.

Нормативная нагрузка от собственного веса металлоконструкций пролетного строения: для галерей шириной до 3 ж (под один конвейер) 350—400 кГ на 1 м обеих ферм, для галерей шириной 4—5 м (под два конвейера) — 450—600 кГ/м.

Вес кровли, пола и стен определяется в соответствии с их конструкцией.

Нормативная нагрузка от веса людей в рабочих проходах принимается в соответствии со СНиП, равномерно распределенной и равной 200 кГ/м2.

Для упрощения расчета допускается принимать нормативную полезную нагрузку от веса конвейеров с углем и веса людей в рабочих проходах 300 кГ/м2, равномерно распределенную по всей ширине пола галереи.

Снеговая и ветровая нагрузки принимаются в соответствии со CHиT.

Для определения расчетных нагрузок значения нормативных нагрузок умножают на коэффициенты перегрузки.

Коэффициент условий работы для галерей под конвейеры принимается равным 0,9.

Основные фермы. Нагрузки на основные фермы принимаются в виде неподвижных сосредоточенных сил, приложенных в узлах верхнего и нижнего поясов ферм. К узлам верхнего пояса приложены нагрузки от собственного веса металлоконструкций пролетного строения, веса покрытия и снега на кровле галереи.

Нагрузки на узлы ферм от собственного веса металлоконструкций пролетного строения считаются распределенными поровну между противоположными узлами нижнего и верхнего поясов. Величина нагрузки принимается прямо пропорциональной суммарной длине смежных полупанелей, примыкающих к данному узлу.

Нагрузки на узлы ферм от веса покрытия и снега определяют обычным путем.

К узлам нижнего пояса, кроме нагрузок от собственного веса металлоконструкций пролетного строения, приложены опорные реакции поперечных балок нижнего перекрытия и нагрузки от веса конструкций стен.

Усилия в стержнях фермы определяют путем построения диаграммы Максвелла—Кремоны. Подбор сечений элементов ферм по найденным из диаграммы расчетным усилиям производится в соответствии с требованиями СНиП, действующих норм и технических условий проектирования стальных конструкций.

Сечения верхнего и нижнего поясов ферм определяют по максимальному расчетному усилию; несущую способность подобранного сечения проверяют с учетом дополнительных усилий от действия ветра. Сечение поясов принимается постоянным по всей длине фермы.

Обычно пояса ферм имеют тавровое сечение из двух равнобоких уголков (рис. 65, а). Сечения из двух неравнобоких уголков (рис. 65, б) принимают в тех случаях, когда свободная длина сжатого элемента пояса из плоскости фермы значительно превышает свободную длину в плоскости фермы. При одинаковой свободной длине сжатого элемента в плоскости и из плоскости фермы наиболее целесообразно сечение, показанное на рис. 65, в. Двухстенчатые сечения (рис. 65, г, д) принимают при больших усилиях в поясах, а также в тех случаях, когда стены галереи выполняются из кирпича или легких бетонных блоков, которые размещают между вертикальными полками уголков. Для ферм с двухстенчатым сечением поясов требуется больше металла.

Подбор сечений элементов решетки фермы начинают с максимально напряженных стержней. Наибольшее усилие испытывает сжатый опорный раскос, сечение которого рекомендуется принимать таким же, как сечение верхнего пояса фермы. Сечения остальных раскосов и стоек аналогичны показанным на рис. 65. Большинство элементов решетки воспринимает незначительные усилия, поэтому сечения их подбирают по конструктивным соображениям, исходя из максимальной допускаемой гибкости стержня, установленной действующими нормами и техническими условиями.

Общее количество различных профилей сортимента для ферм галереи не должно превышать 4—6.

Ветровые связи. Горизонтальная ферма связей рассчитывается на действие ветровых нагрузок, условно принимаемых приложенными в узлах. Величина этих нагрузок пропорциональна грузовой площади, относящейся к данному узлу; при отсутствии нижних связей вся ветровая нагрузка передается на верхние. Усилия в элементах фермы определяют по диаграмме Максвелла—Кремоны.

Сечения элементов решетки подбирают по наиболее нагруженному раскосу и ригелю.

Диагональные связи выполняют из одного равнобокого уголка. Ригелями для нижних ветровых связей служат поперечные балки пролетного строения. Ригели верхних связей выполняют из швеллеров или двутавров.

Пояса несущих ферм являются одновременно поясами ветровых связей, поэтому несущую способность наиболее напряженных участков пояса проверяют на совместное действие усилий от основных нагрузок и ветра. Такое сочетание нагрузок является дополнительным и, согласно СНиП, величину расчетных нагрузок в этом случае уменьшают на 10%.

Опорные рамы по своей статической схеме представляют двухшарнирную конструкцию, состоящую из двух стоек и ригеля. Стойки рамы одновременно являются опорными стойками несущей фермы и соединяются с ригелем жестким узлом. Опорная рама воспринимает горизонтальную опорную реакцию верхней фермы ветровых связей.

Благодаря симметрии конструкции рамы горизонтальные реакции опорных шарниров равны между собой и равны половине величины горизонтальной силы, приложенной к верхнему узлу. Это обстоятельство позволяет без затруднений определить величину продольных усилий и изгибающих моментов в сечениях элементов рамы.

В отдельных случаях, для обеспечения удобства монтажа конструкции галереи, опорную раму моста располагают в плоскости опорных раскосов. Метод расчета поперечной рамы при этом не изменяется, но высота рамы принимается равной длине опорного раскоса.

Сечения стоек опорной рамы (рис. 66) различны в зависимости от действующих в них напряжений. При проверке напряжений в сечении стойки со швеллером считают, что при совместном действии осевого сжатия и изгиба изгибающий момент полностью воспринимается швеллером.

Опоры галерей рассчитывают на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок от пролетного строения. К вертикальным нагрузкам относятся опорные реакции несущих ферм, к горизонтальным — реакции опорных рам галереи и нижних ветровых связей.

Если опора поддерживает только одну ферму и центр опорного узла фермы пролетного строения расположен по оси опоры, стойки последней испытывают только осевое сжимающее усилие. Если опора поддерживает фермы двух смежных пролетов, суммарная нагрузка на стойки опоры может быть приложена внецентренно и стойки, кроме осевого сжатия, подвергаются изгибу.

Расчет опор начинают с проверки общей устойчивости. Равнодействующая горизонтальных реакций верхних и нижних ветровых связей W, приложенная посредине высоты ферм пролетного строения (рис. 67), равна нормативной ветровой нагрузке, приходящейся на два смежных полупролета галереи, и создает опрокидывающий момент, стремящийся повернуть опору вокруг точки А.

Действию опрокидывающего момента препятствует вертикальная расчетная нагрузка G, создающая вокруг точки А удерживающий момент (момент устойчивости). При определении величины этого момента учитывают все вертикальные нагрузки, действующие на опору, за исключением опорных реакций пролетных строений от временной нагрузки (полезной и снеговой), наличие которой повышает устойчивость галереи и поэтому при проверке устойчивости не учитывается. К вертикальным нагрузкам относится также собственный вес опоры и фундамента, в котором опора закреплена.

Значение коэффициента устойчивости, т. е. отношения момента устойчивости к опрокидывающему моменту, принимается 4,25 — для постоянных эксплуатационных условий и не менее 1,1 — на период монтажа галереи до установки конвейеров.

Исходя из приведенных значений коэффициента устойчивости, находят минимально необходимую ширину опоры понизу — b. Если ширина опоры незначительно отличается от ширины пролетного строения, опору проектируют с параллельными стойками, в противном случае — с поперечным разносом стоек понизу. Опоры галерей под два и более конвейеров обычно имеют вертикальные стойки. В галереях под один конвейер поперечная устойчивость плоских опор считается обеспеченной, если отношение ширины опоры понизу к ее высоте не менее 1:4.

В раскосах и ригелях опоры с параллельными стойками усилия от основных вертикальных нагрузок (вертикальных опорных реакций) не возникают и рабочими элементами являются только стойки. Усилие в каждой стойке равно сумме опорных реакций ферм, опирающихся на данную стойку. В опорах с поперечным разносом стоек (рис. 68) большая часть элементов решетки (за исключением ригелей 1—2 и 3—4, испытывающих сжатие, раскосов 4—5 и 3—6, испытывающих растяжение) также является нерабочей вследствие симметрии опоры и схемы нагрузки.

При опирании на плоскую опору двух смежных пролетных строений вертикальные реакции несущих ферм приложены к стойкам опоры внецентренно. Вследствие этого при разной величине опорных реакций примыкающих ферм в стойках возникает изгибающий момент, стремящийся выгнуть стойку в плоскости ферм галереи, который учитывается при расчетах. При равных пролетах и ширине примыкающих к опоре пролетных строений учитывается возможность отсутствия на одном из пролетов временных нагрузок, так как в этом случае в стойках возникает изгибающий момент, равный произведению разности величин опорных реакций ферм на величину эксцентриситета приложения этих реакций.

Особенность сечений стоек плоских опор (рис. 69) — резкое различие моментов инерции относительно главных осей. Это объясняется тем, что расчетная свободная длина стойки в плоскости решетки опоры равна длине панели решетки, а свободная длина стойки в перпендикулярной плоскости значительно больше и равна полной высоте опоры. Поэтому стойки располагают так, чтобы ось наибольшей жесткости сечения (ось X—X) находилась в плоскости решетки опоры. Такое расположение наиболее рационально при внецентренном приложении опорных реакций пролетных строений.

Сечения элементов решетки опоры ввиду малой величины действующих в них усилий обычно подбирают по конструктивным соображениям из условий предельной допускаемой гибкости.

В пространственных опорах, благодаря центральному опиранию башмаков несущих ферм на стойки, изгиб последних исключается и стойки работают на центральное сжатие. Решетка пространственной опоры, расположенная в плоскости фасада галереи и связывающая поперечные фермы опоры, не рассчитывается, и сечения ее элементов подбираются по конструктивным соображениям из условия предельной допускаемой гибкости. Если на пространственной опоре располагаются натяжные устройства конвейера, то ригели опоры, поддерживающие ограждающие конструкции помещения для натяжных устройств, проверяют на изгиб.

Благодаря наличию решетки в двух плоскостях, сечения стоек пространственных опор могут быть уменьшены по сравнению с сечениями стоек плоских опор. Стойки обычно имеют крестообразное сечение, состоящее из двух равнобоких уголков.

Примеры конструктивных решений галерей


Узловые сопряжения стальных конструкций галерей выполняют сварными, болтовыми и в отдельных случаях клепаными. Основной способ соединения элементов галерей — сварка.

На рис. 70 показана конструкция сварной фермы галереи. Стены, пол и покрытия галереи выполняют из несгораемых и трудносгораемых материалов. Для крепления конвейера вдоль моста укладывают деревянные брусья на которые устанавливают стойки конвейера. На рис. 71 показан пример ограждающих конструкций галереи.


Нижнее перекрытие галереи выполняется из сборных железобетонных плит, укладываемых на поперечные металлические балки. На перекрытия настилают плитный утеплитель, поверх которого в рабочих проходах укладывают ходовые доски. Стены галереи имеют деревянный каркас, прикрепленный к фермам с наружной стороны галереи. Каркас заполняется легким плитным утеплителем, который снаружи обшивают волнистыми асбестоцементными плитами. С внутренней стороны утеплитель оштукатуривают. Покрытие выполняется из волнистых асбестоцементных плит, уложенных на деревянные прогоны. По асбестоцементным листам укладывают плитный утеплитель и настилают рулонную кровлю.

В последние годы институтом Кузбассгипрошахт разработаны конструкции галерей из сборного предварительно напряженного железобетона. Несущими конструкциями пролетного строения таких галерей являются балки двутаврового сечения или фермы. Балки (рис. 72) собирают из прямоугольных секций длиной по 3 м, фермы (рис. 73) — из однотипных треугольных секций.

Соединение секций между собой осуществляется путем натяжения арматуры, пропущенной в каналы, оставляемые в поясах балок и ферм. Кроме того, в узлах ферм секции соединяются путем сварки закладных стальных планок с последующим бетонированием.

Покрытие и пол галерей выполняются из железобетонных ребристых плит, которые при помощи закладных деталей привариваются к поясам балок или ферм.

Промежуточные опоры галерей представляют собой жесткие рамы, собираемые из железобетонных колонн и ригелей.

Галереи обоих типов разработаны для пролетов 12—24 м при ширине поперечного сечения 2,5—5,5 м с интервалом в 0,5 м. Высота промежуточных опор от 6 до 24 м с интервалом в 1 м; ширина опор 3,5 м. Длина ригеля принимается в зависимости от ширины галереи.





Яндекс.Метрика