基于动力特性的甲板平台吊装方案设计研究

摘要

随着模块化建造技术在土木工程中大量使用,新的吊装构件形式日趋复杂、构件重量及尺寸不断增大,因此,制定合理的吊装方案、确保吊装施工安全是非常重要的。在吊装施工过程中由于吊装体系缺乏足够的约束,任一微小的外部激励力都可能会诱发吊索-吊物系统产生摆动或振动,它不仅给吊物的精确安装就位带来一定的麻烦,而且也影响到吊装作业的安全。因此,在制定吊装方案时有必要对吊装体系的动力特性进行分析与研究。结构体系的自振频率和振型不仅仅是结构的动力特任参数,而且是结构本身最基本的固有特征参数。频率的大小反映了结构自身绝对刚度和质量的分布情况,振型的顺序则反映了结构体系相对刚度和质量的分布情况。与反映结构体系细部受力特征的应力、应变等参数相比,动力特征参数能更好地从宏观上反映结构整体和局部的质量和刚度分布状况,更适合用于指导复杂结构体系吊装方案的设计。
　　有鉴于此,本文创新性地进行了“基于动力特性的甲板平台吊装方案设计研究”课题的研究工作。具体成果表现表现如下:1)指出利用结构体系的动力特性参数指导构件吊装方案的设计是可行的,并且避开了以往对吊装体系进行静力和稳定性分析时做出的假设,使得计算结果更具有说服力;2)通过对吊装体系动力特性影响因素分析可知,吊点的位置是影响其动力性能最显著的参数,在制定吊装方案时应予以重视;此外,增大钢丝绳截面面积、减小钢丝绳长度、保持吊车吊臂及钢丝绳长度相等对构件的吊装是有利的;制定吊装方案时,钢丝绳最佳倾角范围应为45°~60°;3)将本文的研究成果应用于某镍矿模块甲板平台吊装方案的对比分析,指出了原有吊装方案存在的不足,进而对吊绳的长度、吊点的布置进行了优化分析,提出了改进方案,并指出了吊装施工中应注意的问题。本文对甲板平台吊装体系的动力特性分析具有一定的普适性,同样也适用于其它结构的吊装分析。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究概况及存在的问题

1.2.1 国内吊装施工研究情况

1.2.2 国外吊装施工研究情况

1.3 现有研究方法中的问题及本文的主要工作

1.3.1 现有研究方法中的问题

1.3.2 本文的主要工作

第二章 结构动力学基础知识及吊装体系分析方法简介

2.1 结构动力学基础知识

2.2 有限元简介

2.3 现有大型构件吊装体系分析方法简介

2.3.1 结构力学分析法

2.3.2 能量法

第三章 基于动力特性的构件吊装体系分析方法研究

3.1 引言

3.2 基于动力特性的吊装体系分析方法

3.2.1 空间有限元模型的建立

3.2.2 基本模型的模态计算及结果分析

3.2.3 吊装体系模态影响因素分析

3.2.4 吊装体系最佳钢丝绳倾角范围的确定

3.3 小结

第四章 基于动力特性的甲板平台吊装方案设计研究

4.1 工程概况

4.2 有限元分析

4.2.1 原吊装方案有限元分析

4.2.2 改进后吊装方案有限元分析

4.3 三种吊装方案模态结果对比分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢