大桥施工过程中架梁吊机结构的力学性态分析

摘要

目前有关架梁吊机的结构分析，大多是基于简化模型的静力计算。本文以苏州—无背索斜拉桥施工过程中所用的架梁吊机为背景，采用有限元方法建立三维分析模型，对在静、动载作用下架梁吊机结构的薄弱部位及其反应特性进行了三维计算分析，探讨了在不对称吊装假定工况下架梁吊机结构的变形及其应力分布，并分析了钢粱起吊瞬间架梁吊机结构的动力反应特性、以及起吊速度对架梁吊机结构动力放大系数的影响等。 通过本文的计算与分析，得到了以下结论： （1）架梁吊机结构在架设1＃块钢梁时（工况1）所产生的位移值和应力值最大，其中最大应力位于前支座附近。 （2）架梁吊机结构在架设1＃块钢梁（工况1）、按加载125t计算时，产生的最大位移值为55mm，最大拉应力值为0.157×109Pa，最大压应力值为0.204×10gPa，前支点A、C处的反力为111.37t，后支点B、D处的反力为24.9t。 （3）架梁吊机结构在架设11＃块钢梁（工况2）时，其最大应力位于跨中处，在支座附近有较大应力；按加载125t计算时，产生的最大位移值为28.9 mm，最大拉应力值为0.11×109Pa，最大压应力值为0.124×109Pa。 （4）、架梁吊机结构在架设11＃块钢梁后吊装10＃块钢梁（工况3）时，其最大应力位于支座附近，在跨中处有较大应力：按加载125t计算时，产生的最大位移值为37mm，最大拉应力值为0.152×109Pa，最大压应力值为0.188×109Pa，支点A、C处的反力为73.937t，支点B、D处的反力为70.109t。 （5）在单侧起吊1＃块钢梁的假定工况下，通过与相同吊重下对称受载结果的比较表明，这种不对称吊装将使其位移值和应力值较对称吊装情形明显增大，其最大位移值、最大拉应力值和最大压应力值分别增大约27％、25％和17％。 （6）在架设11＃块钢梁后单侧起吊10＃块钢梁的假定工况下，通过与相同吊重下对称受载结果的比较表明，这种不对称吊装将使其最大位移值、最大拉应力值和最大压应力值较对称吊装情形分别增大约9％、20％和11％。 （7）架梁吊机结构二种力学模型的第一振型均为弯曲振型，其基频分别为7.0337Hz和7.7877Hz，相对第二频率之比分别为0.75和0.78，第一振型在所有振型中有一定优势。 （8）在钢梁起吊瞬间，架梁吊机结构呈现明显的动力反应特征，起吊速度对架梁吊机结构动力反应时程的峰值有明显影响。 （9）在本文算例中，架梁吊机结构动力放大系数的最大值达1.26。因此，建议在架梁吊机结构的设计计算时充分考虑动力放大效应。

目录

文摘

声明

第一章绪论

§1.1引言

§1.2宝带西路大桥钢梁架设施工方案及研究问题的提出

§1.3本文的主要研究工作

第二章单元刚度矩阵及架梁吊机结构的有限元模拟

§2.1概述

§2.2二节点六自由度梁单元刚度矩阵

§2.3架梁吊机结构的有限元模拟

§2.4小结

第三章静载作用下架梁吊机结构的力学性态分析

§3.1概述

§3.2三种典型工况下架梁吊机结构的静力性态分析

§3.3架梁吊机结构简化分析模型及其若干结果的比较

§3.4在不对称吊装假定工况下架梁吊机结构的静力性态分折

§3.5小结

第四章架梁吊机结构动力特性分析

§4.1引言

§4.2动力特性分析基本方程

§4.3数值计算与分析

§4.4小结

第五章动载作用下架梁吊机结构的力学性态分析

§5.1概述

§5.2动力荷载模型及结构动力反应分析基本方程

§5.3架梁吊机结构动力反应分析

§5.4小结

第六章总结与展望

§6.1研究总结

§6.2展望

参考文献

致谢

附录