提升機概述

提升機，是通過改變勢能進行運輸?shù)拇笮蜋C械設備，如礦井提升機、過壩提升機等。提升機房是煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。與井架并列為提升系統(tǒng)的重要建筑物。隨著煤礦生產(chǎn)能力的提高，以往單一的提升方式已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的需要，逐步發(fā)展到多輪、多繩的提升方式。提升鋼繩的拉力也隨之增大，作用在提升機基礎上的拉力也越來越大。以往單繩提升機僅靠基礎自重即可滿足提升機的穩(wěn)定要求?；A也可按構造要求做成素混凝土基礎?，F(xiàn)在大型礦井中采用的多繩提升機，則僅憑提升機部分的基礎自重遠遠滿足不了基礎穩(wěn)定的要求。需要擴大基礎的配重或另采用其它錨固的技術措施。對提升機基礎的設計提出了新的問題和新的要求，也越來越受到工程技術人員的重視。

提升機基礎的受力分析

提升機鋼繩拉力的確定

斗式提升機鋼繩一端與提升容器箕斗或罐籠相連，另一端與提升機滾筒相連。通過支撐井架與提升機基礎形成力的平衡系統(tǒng)。因此，提升機鋼繩荷載可按井架中鋼繩荷載確定，具體如下：
1)正常工作時提升機鋼繩荷載（Qk）標準值：
按《礦山井架設計規(guī)范》計算。
2) 斷繩時提升機鋼繩荷載（Ak）標準值
對于單繩提升，其中一根鋼繩上為斷繩荷載，另一根為2倍正常工作荷載；
對于多繩提升，其中一側為所有鋼繩的斷繩荷載，另一側為所有鋼繩的0.33倍斷繩荷載。

提升機設備與基礎間傳力

一般設備廠家提供提升機基礎的相關資料，與結構相關的有：設備力的作用點及大小、預留洞、套管、螺栓及型鋼抗剪鍵等。

由圖示知：提升機是通過螺栓受拉，型鋼抗剪鍵受剪將水平力傳遞到基礎上。
提升機基礎從整體上看，為大塊式基礎。其計算模型為剛體，基礎各部分之間基本沒有相對變形，應力水平低，一般可不進行整體強度計算。70年代某廠紅旗
牌壓縮機裝配式基礎表面鋼筋應力測定僅為70~140N/cm2 。對于體積大的混凝土基礎為了防止施工混凝土水化熱形成內(nèi)外溫差，導致溫度裂縫，一般要求基礎表面配置構造鋼筋。但是在提升機設備與混凝土基礎間的直接作用力的部分，應力集中現(xiàn)象明顯，需要進行計算和配筋，往往設計人員容易忽略。主要為以下兩個部位：螺栓墊板處基礎混凝土局部承壓、型鋼抗剪鍵埋入混凝土的部分。這兩個部位為提升機傳力給基礎的關鍵部位，設計中應對提升機基礎的局部應力和配筋計算引起高度重視。以下分別對這兩部分詳細討論。

混凝土局部承壓

一般螺栓由廠家提供，要求土建專業(yè)在相應的位置埋設鋼套管，提升機的螺栓上的拉力是通過螺帽對混凝土的局部承壓傳遞到混凝土基礎上?；炷辆植康氖芰δＪ筋愃朴趲Ф税宓腻^栓。在基礎混凝土中沿450擴散形成一個錐形破壞面。為了避免發(fā)生脆性破壞，可加長螺栓以形成更大的錐形破壞面，或者在螺栓周邊混凝土中配置受拉鋼筋，使的螺栓的拉力全部或部分由受拉鋼筋傳遞下去。此時要求受拉鋼筋在錐形破壞面內(nèi)和下部基礎中的長度都不小于鋼筋的抗拉錨固長度。
螺帽墊圈下混凝土中的局部壓應力非常集中，為防止混凝土局部壓碎，應對此部分混凝土配置間接鋼筋加以約束，具體計算及構造要求參見《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002中相關章節(jié)的要求。
廠家提供的預埋鋼套管與內(nèi)部螺栓之間的空隙比較大，參考預應力鋼筋的錨具端頭錨固的構造要求，宜在基礎混凝土中設置與鋼套管焊接的預埋鋼墊板。鋼墊板的尺寸以不大于螺栓端頭的預留洞的寬度為宜。設置鋼墊板的好處在于可將壓應力進一步擴散，降低套管周邊混凝土的應力水平。

型鋼抗剪鍵

提升機底座前的型鋼抗剪鍵是傳遞水平力的重要構件。以往大多由設備廠家提供規(guī)格尺寸。埋入基礎混凝土中長度有深有淺，各不相同。土建設計時，應校核型鋼截面尺寸。埋入基礎型鋼柱翼緣與混凝土間的承壓形成的抵抗力與水平力平衡。此時如果型鋼埋入基礎內(nèi)的長度太短，則混凝土局部承壓應力加大，混凝土易壓碎。加大型鋼柱的埋深，則壓力的分布范圍擴大，混凝土局部壓應力降低。
多數(shù)設計人員對此不加重視，認為有廠家提供的資料，可照抄過來即可。其實不然，埋入基礎混凝土中長度太淺，在瞬間斷繩荷載作用下，很可能型鋼抗剪鍵前邊的混凝土塊蹦出去，型鋼抗剪鍵起不到應有的作用，剪力轉移到螺栓上，螺栓既抗拉又抗剪，發(fā)生斷裂，提升機移位，釀成事故。型鋼抗剪鍵的受力簡圖見圖2。根據(jù)力的平衡，可得下列二式[2]：
圖2型鋼抗剪鍵簡圖

bf(d-x)σ-V - bf xσ= 0 ??????????????? ???
bf xσ(d-x) - V(H+d/2)=0
式中 bf ------ 型鋼翼緣寬度
V ------ 水平力
H ------ 型鋼露出長度
d ------ 型鋼埋入長度
σ------ 混凝土的承壓應力值
令σ=f c (f c為混凝土軸心抗壓強度設計值)，消去x ,則可求出型鋼埋入混凝土的長度d 。

提升機基礎的穩(wěn)定計算

提升機通過螺栓與型鋼抗剪鍵與混凝土基礎連成一體，共同工作。提升鋼繩作用力的方向按工藝要求一般為與水平線的夾角不小于500。提升鋼繩的水平和豎向分力均比較大，且大致相等。提升鋼繩的斜向上拉力成為基礎的穩(wěn)定不利因素。因此需要進行基礎穩(wěn)定性的計算?；A的穩(wěn)定性計算又包括兩方面：基礎的抗傾覆和基礎的抗滑移。

基礎抗傾覆計算

1傾覆穩(wěn)定計算中轉動軸的確定
進行基礎抗傾覆穩(wěn)定性驗算，旨在保證提升機基礎不致向一側傾倒（繞基底的某一軸轉動）。建在彈性地基上的基礎，由于最大受壓邊緣陷入土內(nèi)，此時基礎的轉動軸將在受壓最外邊緣的內(nèi)側某一條線上。基底土愈弱，基礎轉動軸將愈接近基底中心，基礎的抗傾覆的穩(wěn)定性就愈低。但在設計基礎時，均要求基底邊緣最大壓應力小于1.2倍的基底土承載力，因此基底土的塑性區(qū)的擴展范圍有限。從工程設計方便考慮，仍取基礎外邊緣為轉動軸。
基礎四周土的固著作用，對抗傾覆也有一定的作用，但因力臂小，因此一般不考慮。相對而言，基礎四周的土對抗滑穩(wěn)定的作用更大一些。目前較常用的庫倫原理導得的被動土壓力計算值偏大，另外基礎四周的回填土的質(zhì)量也不穩(wěn)定且提升機基礎屬于淺基礎。因此穩(wěn)定計算中，被動土壓力一般都不考慮。

抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的取值

斷繩荷載是提升機基礎的穩(wěn)定性計算的控制因素。穩(wěn)定系數(shù)的取值大小直接影響基礎設計是否經(jīng)濟。對此各規(guī)范有不同穩(wěn)定系數(shù)的取值，具體如下：
1)《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002中對擋土墻在主動土壓力作用下穩(wěn)定系數(shù)取值如下：抗滑移穩(wěn)定系數(shù)為1.3，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1.6。
2)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTJ024－85中對橋涵墩臺及擋土墻的抗傾覆和抗滑移的穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)荷載組合情況分別取不同的值。具體如下：
在正常荷載組合下，其抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1.5，抗滑移穩(wěn)定系數(shù)為1.2。
在偶然荷載（地震或船和漂浮物的撞擊力）參與的情況下，其抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定系數(shù)均為1.2。
3)《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范》GB 50077-2003中規(guī)定在地震荷載作用下的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1.2。
顯然對于提升機基礎在斷繩荷載（偶然荷載）作用下，如果仍然同正常荷載作用一樣取值，顯然要求過于嚴格，而且不經(jīng)濟。因此在設計中參考《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》的作法對穩(wěn)定系數(shù)區(qū)別對待，分別取值，更為合理。另外對于提升機基礎其特殊性在于斷繩荷載遠遠大于其它類型荷載，是屬于起控制作用的荷載。提升機基礎平面尺寸較埋深要大，屬于矮胖形淺基礎，相對而言，傾覆更不易發(fā)生。
從上述規(guī)范的規(guī)定看，對基礎在偶然荷載作用的穩(wěn)定性要求較低，穩(wěn)定安全系數(shù)取值較小，因此可以將提升機基礎的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)取值為1.2。在正常荷載作用下，則提升機基礎的傾覆穩(wěn)定自然滿足要求。

基礎抗滑移計算

基礎的滑動有兩種可能，一為基礎克服基底面與基底土之間的摩擦力而沿基底面滑動。另一種為水平力克服土體內(nèi)部的摩擦力使基礎與持力層土體的一部分一起滑動。后一種情況一般不易發(fā)生，因為一般基底的容許壓應力已有一定的安全系數(shù)，這就保證了基底土不致產(chǎn)生局部的極限平衡而達到塑性流動。因此，只進行前一種情況的抗滑動穩(wěn)定驗算。
在抗滑計算中有兩個有利因素未考慮進去。一：室內(nèi)用混凝土做的一定厚度剛性地坪對基礎的抗滑作用，實際上構造合理的剛性地坪具有良好的防止基礎滑動的功能。二：基礎四周回填土的固著作用對基礎抗滑有一定的作用。另外基礎前土體對基礎的被動土壓力作用一般也不考慮，因為被動土壓力的充分發(fā)揮經(jīng)常伴隨基礎的滑動出現(xiàn)，而且目前常用的庫倫原理導得的被動土壓力計算值偏大。因此綜合考慮，可以將抗滑安全系數(shù)降低，特別是在偶然荷載作用的情況下。
《礦山井架設計規(guī)范》GB50385-2006中規(guī)定：井架基礎的抗滑移穩(wěn)定系數(shù)為1.2。同時又規(guī)定：地基和基礎，可不進行斷繩、防墜制動荷載效應及地震作用效應組合的驗算。
因此，針對提升機基礎（矮胖型淺基礎）在斷繩荷載作用下抗滑移穩(wěn)定系數(shù)取值為1.1~1.2較為合適，工程上可做到經(jīng)濟合理。

其他需要注意的問題

1有時為了加大基礎的配重，常將減速器、電動機的基礎與提升機基礎連為一體。此時，存在基礎的合力中心與提升機鋼繩合力的投影位置有較大的偏心。在設計中應調(diào)整基礎在地面以下的部分，使二者的中心盡可能接近。以便配重充分發(fā)揮，符合計算假定。
2設計中由于提升機基礎平面布置受周圍主體結構布置影響，不能再擴大尺寸。則可采取增加抗滑板，錨桿及抗拔樁等。來保證基礎在斷繩荷載下的穩(wěn)定性。
3為了提高提升機基礎的抗滑能力，可選擇下列構造措施：
1)設置剛性地坪，基礎周圍的回填土分層夯填密實。
2)基礎底面下?lián)Q土。
3)加大基礎埋置深度。
4)根據(jù)實際井架與提升機房的布置情況，可在提升機基礎與井架基礎間設置連接構件，形成力的平衡。

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