鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋間歇性振動(dòng)原因分析與治理方案研究

1鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋間歇性振動(dòng)原因分析與治理方案研究摘要：某鋼結(jié)構(gòu)棧橋振動(dòng)表現(xiàn)為間歇性，其間隔時(shí)間無明顯規(guī)短到幾秒，長則幾十秒發(fā)生一次劇烈振動(dòng)。通過振動(dòng)測(cè)試和動(dòng)力特性分析確定間歇性振動(dòng)是由水平構(gòu)件豎向剛度偏小、共振和“拍現(xiàn)象”三方面原因綜合導(dǎo)致的；通過動(dòng)力計(jì)算分析，給出了合理有效的振動(dòng)治理方某鋼結(jié)構(gòu)輸煤棧橋?yàn)殡p皮帶機(jī)棧橋，棧橋長度為300m，橋面寬度9.18m。棧橋支承結(jié)構(gòu)為鋼支架，棧橋廊身結(jié)構(gòu)形式均采用實(shí)腹式鋼梁結(jié)構(gòu)，鋼梁標(biāo)準(zhǔn)跨度為12m，鋼梁兩端普遍采用鉸接。棧橋整體情況見22振動(dòng)測(cè)試2.1測(cè)試工況及測(cè)點(diǎn)布置測(cè)試工況包括：皮帶機(jī)空載運(yùn)行和“滿載”(此處“滿載”為皮帶載有物料正常運(yùn)行，并未達(dá)到額定載荷)運(yùn)行兩種工況。如圖3所示，測(cè)點(diǎn)主要布置在支承皮帶的鋼梁(次梁)跨中(測(cè)點(diǎn)4、測(cè)點(diǎn)5)、縱向主梁跨中(測(cè)點(diǎn)1—測(cè)點(diǎn)3)、鋼格柵板跨中(測(cè)點(diǎn)6)。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集采用891-II型超低頻拾振器以及INV3062C分布式采集儀；數(shù)據(jù)分析采用CoinvDASPV10。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及文獻(xiàn)[3]設(shè)置采集參2.2測(cè)試結(jié)果因棧橋標(biāo)準(zhǔn)跨結(jié)構(gòu)形式一致，且振動(dòng)情況類似，以⑦—⑧軸跨為例，其在空載和“滿載”工況下，豎向振動(dòng)測(cè)試結(jié)果見表1。2.3測(cè)試結(jié)果總結(jié)1)空載工況。振動(dòng)幅值：鋼格柵板振動(dòng)速度較大，最大振動(dòng)幅值為12.99mm/s；主梁、次梁振動(dòng)速度相對(duì)較小，除個(gè)別測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值大于10mm/s以外，其余測(cè)點(diǎn)均在10mm/s以下。振動(dòng)頻率：空載運(yùn)行時(shí)，主梁、次梁及格柵板的振動(dòng)頻率均穩(wěn)定在8.8Hz左右，此頻率與托輥的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率接近。3表1棧橋豎向振動(dòng)測(cè)試結(jié)果測(cè)點(diǎn)編號(hào)空載工況滿載工況最大速度/(mm\5s-1)最大位移/mm主頻率/Hz最大速度/(mm\5s-1)最大位移/mm主頻率/Hz15990118842189068516/87527910108861474045516/87536420098848347015533/872410180198841910059516/87559580168841278039516/872612990218843940090516/8782)“滿載”工況。振動(dòng)幅值：主梁、次梁及格柵板振動(dòng)幅值均明顯增大，主梁、次梁振動(dòng)幅值達(dá)到或超過20mm/s，格柵板振動(dòng)幅值甚至接近分同時(shí)存在，且能量基本相當(dāng)。3)靜止工況。測(cè)得棧橋豎向自振頻率約為6.2Hz。3.1計(jì)算說明采用MIDAS/Gen有限元分析軟件建立有限元模型(圖4)?？紤]到棧橋主梁與柱連接形式為鉸接，劇烈振動(dòng)主要為豎向，為方便進(jìn)行模態(tài)識(shí)別及自振特性分析，按單跨建立計(jì)算模型，因每一跨結(jié)構(gòu)形式類似，現(xiàn)僅對(duì)棧橋⑦—⑧軸(跨度為12m，坡角為3.5°)這一跨進(jìn)行動(dòng)力分析。圖4棧橋計(jì)算模型(⑦—⑧軸)3.2計(jì)算結(jié)果5膠帶機(jī)物料重量變化會(huì)引起棧橋結(jié)構(gòu)自振頻率變化，按空載(工況1)和滿載(工況2：額定載重)兩種極限工況分析結(jié)構(gòu)自振特性。括號(hào)外、內(nèi)數(shù)字分別代表空載、滿載工況下結(jié)構(gòu)自振特性計(jì)算結(jié)果。計(jì)算結(jié)果列于表2棧橋豎向模態(tài)頻率與振型描述模態(tài)號(hào)頻率/Hz振型描述1627(487)主要為主梁沿豎向(z向)彎曲2927(742)主要為次梁沿豎向(z向)彎曲表3棧橋豎向振型方向因子%