缆索起重机塔架结构的有限元分析

摘要

缆索起重机作为一种特殊的起重运输机械，因在大跨度远距离的水平运输和垂直运输过程中有着独特的优势而在工程中广泛应用。由于缆索起重机在施工过程中往往承受巨大荷载，对其结构进行力学性能分析以保证缆索起重机施工安全就尤为必要。本文应用ANSYS大型结构分析软件对怒江四线特大桥钢桁拱施工使用的LQ2000/200KN型门式缆索起重机塔架结构进行有限元分析。全文主要工作和创新点概括如下:
　　(1)应用ANSYS中的APDL参数化语言建立门式缆索起重机塔架结构的三维有限元模型，根据施工组织和荷载条件设计计算工况对此模型进行静力学分析，得出塔架结构的应力和位移的分布规律，分析了索鞍位置对塔架结构力学性能的影响以及风荷载对塔架结构变形的影响。
　　(2)对塔架结构进行模态分析，获得塔架结构的固有频率及振型响应等动力学特性。
　　(3)对塔架结构进行地震反应谱分析。根据规范，设计7种不同地震荷载，对塔架结构模型进行多遇地震作用下的反应谱分析，得出不同方向地震作用下结构响应的变化规律，并对响应结果进行了分析和总结。
　　本文分析结果不仅为怒江四线特大桥钢桁拱桥的施工提供安全保障，也为该类型缆索起重机结构设计和工程应用提供有益参考。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 缆索起重机简介

1．3 国内外发展和研究现状

1．4 本文工作背景

1．5 本文主要研究的工作和意义

第2章 塔架结构简介和有限元模型的建立

2．1 缆索起重机支架构造

2．1．1 刚性支架方案

2．1．2 摆动支架方案

2．1．3 带浮动配重支架方案

2．2 塔架结构简介

2．2．1 固定支架

2．2．2 活动支架(支承车)

2．3 塔架结构的几何模型

2．4 计算荷载

2．4．1 塔架的施工荷载

2．4．2 塔架风荷载

2．5 有限元法理论

2．5．1 有限元方法简介

2．5．2 有限元软件ANSYS简介

2．5．3 APDL参数化设计语言

2．6 塔架结构有限元模型的建立

2．6．1 有限元模型简化

2．6．2 单元类型选择

2．6．3 有限元模型的建立

2．7 本章小结

第3章 缆索起重机塔架结构的静力分析

3．1 非线性静力分析基本原理

3．1．1 基本假设

3．1．2 非线性分析的求解原理

3．2 计算工况和加载装置

3．3 分析结果

3．3．1 塔架结构的有限元计算结果

3．3．2 应力结果分析

3．3．3 最大位移结果分析

3．3．4 风荷载对结构变形的分析

3．4 本章小结

第4章 缆索起重机塔架结构模态分析

4．1 模态分析基本理论

4．2 模态分析的结果

4．3 本章小结

第5章 缆索起重机塔架结构反应谱分析

5．1 反应谱法的基本理论

5．2 抗震设计反应谱

5．3 塔架结构地震反应谱分析计算结果

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况