钢结构通廊振动分析及减振设计

论文摘要

皮带通廊是承载皮带运输机的主要构筑物。目前,工业运输领域中广泛使用了长运距、高带速、大运量、大功率带式输送机,通廊结构也朝着大跨度、超长度的方向发展,通廊对结构的激振力变得越发敏感,振动问题暴露无遗,通廊的振动问题成为工业运输中重要的亟需解决的问题。然而由于工业建筑的皮带通廊结构特殊性,对于其振动问题国内尚没有系统的研究成果,无法借鉴应用于新建结构的设计和在役结构的加固维修。本文以武钢B418通廊实例为着手点,采用动力特性及动力响应的现场测试和计算分析的方法,进行了结构数值分析,提出振动控制方案及结构设计建议。主要做了以下几方面的工作:（1）进行了现场调研和结构动力特性测试,采集B418通廊结构在“GHJ-4”及“GHJ-5”跨中及支座的实际动力响应,运用专业分析软件DASP对反应曲线进行分析,获得动力特性基本参数和动力响应峰值。结果表明:正常运行时的位移及加速度都在安全范围以内,启动时竖向最大加速度达到影响结构安全的范围,且启动时纵向和竖向加速度大于正常运行时的加速度。（2）归纳结构所承受的各项荷载,并按照现有规范对结构进行理论计算,将动力测试结果与计算结果进行对比。结果表明:在理论计算都能满足结构承载力要求下,现有结构发现较大的竖向振动。这表明现有结构计算方法不能满足结构动力荷载作用下的要求,结构设计时应考虑动力作用效应。（3）针对振动出现的问题,找出振动的激振源及激振力,建立整体结构和“GHJ-4”分析模型,并进行了模态分析计算和各测点稳态分析,比较实际测试结果与理论模型分析结果。结果表明:启动时的皮带加速度是纵向激振的主要来源,托辊的偏心激振及通廊竖向共振是产生竖向异常振动的主要原因。（4）为控制结构各项振动,提出五种结构优化方案,并对各种方案进行模型分析,比较各方案的优越性和可行性,以供现有结构加固和新建工程设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 通廊分类
• 1.1.2 钢结构桁架通廊结构特点
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.2.1 振动研究的基本问题
• 1.2.2 振动问题的研究方法
• 1.2.3 振动的影响及允许振动标准
• 1.3 通廊结构振动问题的研究现状
• 1.4 本文的主要研究工作
• 2 结构动力特性及动力响应测试
• 2.1 试验仪器和测试方法
• 2.1.1 试验仪器
• 2.1.2 测试方法及原理
• 2.2 B418 通廊动力特性及动力响应测试
• 2.2.1 B418 通廊工程概况
• 2.2.2 传感器布置
• 2.2.3 测试工况
• 2.3 测试结果
• 2.3.1 部分典型工况的幅值谱图
• 2.3.2 动力特性测试结果
• 2.3.3 测试结果的初步分析
• 2.4 理论计算校核
• 2.4.1 承载力验算的一般要求
• 2.4.2 通廊结构荷载提取
• 2.4.3 校核计算结果
• 2.5 小结
• 3 结构动力分析
• 3.1 动力分析基本理论
• 3.1.1 动力平衡方程
• 3.1.2 动力分析基本方法
• 3.1.3 桁架结构有限元分析基本理论
• 3.2 激振源
• 3.3 整体模型分析
• 3.3.1 材料属性和构建截面定义
• 3.3.2 力学模型提取
• 3.3.3 不考虑转运站影响的整体模型
• 3.3.4 考虑转运站影响的整体模型
• 3.4 GHJ-4 模型分析
• 3.4.1 GHJ-4 模型建立
• 3.4.2 考虑设备扰力作用下的谐响应分析
• 3.5 小结
• 4 通廊振动控制方法研究
• 4.1 振动控制的基本理论
• 4.2 常用振动控制及加固的方法
• 4.3 常用加固方法效果
• 4.3.1 方案一加固效果
• 4.3.2 方案二加固效果
• 4.3.3 方案三加固效果
• 4.3.4 方案四加固效果
• 4.4 小结
• 5 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文