礦山用大跨度廊道桁架設計

隨著現代化大型煤礦行業的發展， 礦山用帶式輸送機在向大功率、大運量、長距離方向發展。受地勢條件的限制，長距離膠帶機往往需設置于地面以上廊道內，而當皮帶機需要跨越公路，河流等地段時，廊道則需設計成大跨度結構，以避免對地面設施造成影響。本文則利用現代化設計方法對大跨度廊道桁架進行設計，保證桁架安全、可靠的同時，通過對大跨度桁架的優化分析，實現了長距離膠帶機的設計。

1 案例描述

本例為某大型煤礦廠送料皮帶機通廊，通廊全長（水平投影）924.487m，通廊最大傾角5°，頭部跨路段為大跨度通廊，跨度分別為兩段76.5m，由三榀單片支架支撐，通廊高6.5m，寬4.5m，為全封閉是膠帶機通廊。通廊結構圖見圖1。

3 通廊計算

根據廊道結構尺寸，及受力情況，結合經驗設計方法，初定廊道桁架各桿件型材。通廊主弦桿初選H400x400x13x21，其它桿件按承載效應相應選定。

利用有限元軟件對桁架進行受力分析，驗算結構桿件強度。這里選用的是Ansys有限元分析軟件，計算結果見圖1。

通過分析結果數據，發現部分桿件強度值過大，存在安全問題；部分桿件強度值過小，設計偏于保守。利用優化模塊對結構型材進行優化，優化結果見圖2。對比前后計算結果，可以發現優化后的結構，材料利用更為合理，結構更為安全可靠。

4 結論

通廊桁架為空間受力結構，桁架的弦桿在計算中既要考慮豎向荷載又要考慮與水平荷載共同作用；桁架腹桿除承受豎向荷載外，也要承受圍護結構傳來的水平荷載，因而所有桿件均應按拉彎或壓彎桿件驗算強度和穩定性。這為計算帶來很大難度，必須應用有限元軟件進行分析，才能得到準確結果。

同時，利用優化分析模塊，對桁架部分桿件進行調整，降低了材料的使用量，達到可觀的經濟效益，解決了大跨度桁架設計問題，具有很高的現實意義。

參考文獻

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