[发明专利]矿山建井施工中天轮平台的选取方法

说明书

本发明公开了一种矿山建井施工中天轮平台的选取方法。该方法包括：对导向天轮和工作天轮受力分析，计算作用在一根天轮梁上的力；建立天轮平台受力的力学模型，得到综合受力结果；根据综合受力结果以及弯曲强度条件，初选天轮梁，确定天轮梁型号，并查询该型号天轮梁的相关参数；以2017版的钢结构设计标准为依据，对初选的天轮梁进行压弯构件强度验算，受弯构件受剪强度验算，轴心受压构件长细比验算，以及压弯构件的的稳定性验算，若均满足设计标准，则作为最终使用天轮梁，否则重新选择天轮梁，并验算。该方法可提高天轮平台中天轮梁的选取的准确性，提高天轮梁在弯矩作业平面处的稳定性，可以对型号相对小的材料进行选取。

技术领域

本发明涉及天轮平台选取的技术领域，特别是涉及一种矿山建井施工中天轮平台的选取方法。

背景技术

天轮平台是矿山井巷施工最重要的工作平台之一，用来安装天轮梁并支承天轮，主要承载其上悬吊的钢丝绳本身重量和钢丝绳终端悬吊的载荷，是矿山施工过程中非常重要的一种钢结构设施。

矿山施工技术发展较为缓慢，近十几年来，虽然有很多新设备、新工艺不断应用于矿山施工生产中，但相对于地表工程技术的发展和应用来说，却有着非常大的差距，特别是在矿山建井施工计算方面，不同于地表工程的各类计算软件，现有的矿山建井施工采用旧版钢结构设计标准，存在天轮梁选取不准确，天轮梁的稳定性差，且只能选取型号相对大的材料的问题。

目前已经公布了2017版的《钢结构设计标准》(于2018年7月1日实施)，本申请的发明人将此作为钢结构计算的主要依据，应用于矿山建井施工中的天轮平台受力计算和选取中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山建井施工中天轮平台的选取方法，以解决现有技术中天轮平台中天轮梁的选取不准确，在弯矩作业平面处稳定性差的问题。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种矿山建井施工中天轮平台的选取方法，包括以下步骤：

步骤S10，对导向天轮和工作天轮进行受力分析；根据受力分析结果，以及钢丝绳自重、钢丝绳终端载荷、天轮重量、钢丝绳仰角，计算出作用在一根天轮梁上的力；

步骤S20，建立天轮梁受力的力学模型，按照天轮梁只承受正压力，只承受工作天轮水平力，只承受导向天轮水平力进行单独作用计算，然后在纵坐标叠加，绘制合成剪力图和合成弯矩图，得到综合受力结果；

步骤S30，根据综合受力结果以及弯曲强度条件，初选天轮梁，确定天轮梁型号，并查询该型号天轮梁的相关参数；

步骤S40，以2017版的钢结构设计标准为依据，对初选的天轮梁进行压弯构件强度验算，受弯构件受剪强度验算，轴心受压构件长细比验算，以及压弯构件的的稳定性验算；其中，如果验算结果均满足设计标准，则初选天轮梁作为最终使用天轮梁；如果验算结果有一项不满足设计标准，则需要重新选择天轮梁，并进行天轮梁验算。

优选地，在步骤S10中，经过受力分析，得到工作天轮和导向天轮分别在垂直方向和水平方向分力表达式：

工作天轮所受垂直方向分力为：V_S＝S；

工作天轮所受水平方向分力为：T_S＝S；

导向天轮所受垂直方向分力为：V＇_S＝S·sinα；

导向天轮所受水平方向分力为：T＇_S＝S·(1-cosα)；

其中，S为钢丝绳自重和钢丝绳终端的载荷之和，α表示钢丝绳仰角；

根据下述表达式计算作用在一根天轮梁上的力：

V＝1/2(Vs+Q_L)；