多起重机协同吊装中超静定问题研究

摘要

随着大跨度、大吨级结构物的产生，由于受到单起重机吊装能力的限制，多起重机协同吊装逐渐得到应用。多起重机协同吊装具有高作业效率，高工作质量和良好的经济性，同时其又能保证大型钢结构的焊接质量等诸多优点，因此多起重机协同吊装在大型建设工程中是重要的吊装方式之一。
　　由于起重机本身结构庞大，稳定性不高等原因，多机吊装系统中起重机台数的增加逐渐带来了新的力学问题——超静定吊装力求解问题。当多机系统中起重机超过4台时，多机系统吊装力的计算便成为空间超静定力系的求解问题。目前针对此问题解决方案复杂，在实用性方面有待进一步提高，因此实际工程应用过程中吊装人员仍常根据经验对吊装力进行近似分配，显然这种处理方式缺乏科学依据支持，进而存在很大的吊装安全隐患。
　　关于超静定问题，目前学者的研究主要集中在如何解决平面超静定问题，对空间超静定问题的研究不多。因此，本文对多起重机系统吊装力的求解做了相关研究，并提出一种能求解多起重机吊装系统吊装力超静定问题的理论方法。
　　本文具体的研究工作主要包括:
　　(1)多起重机吊装系统特性研究。本文针对履带式多起重机协同吊装系统的刚柔耦合特性、多起重机吊装中的超静定问题等，多机系统起重性能分析及多起重机系统吊装力影响因素的分析，如结构物动作及重心位置等特性进行了分析，为多机系统吊装力分析做准备。
　　(2)多起重机吊装系统吊装力分析方法的研究。结合前文对多机吊装系统结构及吊装力特性的分析，研究了多机系统吊装力的求解方法，将系统中钢丝绳组视作柔性体，起重机其他部件及被吊装结构物视为刚性体，分析吊装过程中结构物的空间“形变姿态”的变化，提出了一种适用于起重机吊装的空间超静定平行力的求解方法，然后通过实际案例的分析与ANSYS仿真实验及ADAMS仿真实验的对比，证明本研究方法对实际吊装工程的合理性。
　　(3)多机系统吊装力分析模块开发。根据前文对多机协同吊装系统吊装力的分析及计算，设计了针对多机系统的吊装力求解模块，该模块可作为软件——“三维吊装仿真系统”的子模块。该模块能够实现对多起重机吊装力的求解、数据输出和吊装过程显示等功能，为吊装方案设计人员提供了合理的分析仿真工具。