1、. - 可修編. 西南交通大學峨嵋校區機械工程系架橋機研究報告DF900型架橋機構造分析教 師 姓 名 日 期 2012年3月. 摘 要高速鐵路已成為世界鐵路開展的大趨勢，在*種意義上表達了一個國家的技術水平和經濟實力。在高速公路的建立過程中，采用高架橋的線路里程一般占線路總長的一半或更多，高架橋均采用整孔箱形梁構造，箱梁自重一般左右，采用預制整孔架設施工法對保證質量和工期具有明顯優勢，因此，級的高速鐵路架橋機則成為了高速鐵路建立至關重要的施工裝備。本文所研究的 型架橋機即為滿足上述要求的高噸位箱梁架橋機。架橋機是在復雜工況下工作的一種大型起重專用設備，由于架設的梁體重量較大，架設過程中所面臨

2、的工作環境和受力情況較為復雜，受多種因素影響，傳統的構造設計只能以簡化方式對架橋機構造從總體上做粗略的分析。在計算復雜構造局部的應力時，很難給出滿意結果。本文利用軟件，結合構造力學知識，對架橋機在工作過程中出現的各種情況進展理論分析和數值模擬。論文通過分析國外的架橋機的現狀，提出了 級的高速鐵路架橋機整體方案，并針對在架橋機的主要部件進展計算分析，將有限元分析軟件應用于其中，對架橋機的各種載荷和應力計算、校核。完成了架橋機的總體計算、主梁強度計算。關鍵詞：架橋機；高速鐵路；有限元. 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc323123579 摘要 PAGEREF

3、_Toc323123579 h 0HYPERLINK l _Toc323123580 目錄 PAGEREF _Toc323123580 h 1HYPERLINK l _Toc323123581 第一章緒論 PAGEREF _Toc323123581 h 1HYPERLINK l _Toc323123582 1-1、國外開展現狀 PAGEREF _Toc323123582 h 1HYPERLINK l _Toc323123583 1-2、架橋機分類 PAGEREF _Toc323123583 h 1HYPERLINK l _Toc323123584 1-3、900t級客專架橋機概述 PAGERE

4、F _Toc323123584 h 2HYPERLINK l _Toc323123585 1-3-1、組成及功能 PAGEREF _Toc323123585 h 2HYPERLINK l _Toc323123586 1-3-2、主要特點 PAGEREF _Toc323123586 h 3HYPERLINK l _Toc323123587 1-3-3、架橋機架梁程序 PAGEREF _Toc323123587 h 3HYPERLINK l _Toc323123588 第二章技術方案 PAGEREF _Toc323123588 h 5HYPERLINK l _Toc323123589 2-1、設計

5、原則 PAGEREF _Toc323123589 h 5HYPERLINK l _Toc323123590 2-2、設計要求 PAGEREF _Toc323123590 h 5HYPERLINK l _Toc323123591 2-3、設計優化 PAGEREF _Toc323123591 h 5HYPERLINK l _Toc323123592 2-4、本文設計容 PAGEREF _Toc323123592 h 6HYPERLINK l _Toc323123593 第三章總體設計 PAGEREF _Toc323123593 h 7HYPERLINK l _Toc323123594 3-1設計依

6、據 PAGEREF _Toc323123594 h 7HYPERLINK l _Toc323123595 3-2、主要技術參數 PAGEREF _Toc323123595 h 7HYPERLINK l _Toc323123596 3-3、主要構造設計 PAGEREF _Toc323123596 h 8HYPERLINK l _Toc323123597 3-3-1、主體構造 PAGEREF _Toc323123597 h 8HYPERLINK l _Toc323123598 3-3-2、起升系統 PAGEREF _Toc323123598 h 8HYPERLINK l _Toc323123599

7、 3-3-3平安裝置 PAGEREF _Toc323123599 h 9HYPERLINK l _Toc323123600 第四章設計計算 PAGEREF _Toc323123600 h 10HYPERLINK l _Toc323123601 4-1、計算依據 PAGEREF _Toc323123601 h 10HYPERLINK l _Toc323123602 4-2、支反力計算 PAGEREF _Toc323123602 h 10HYPERLINK l _Toc323123603 4-3、構造計算 PAGEREF _Toc323123603 h 12HYPERLINK l _Toc3231

8、23604 4-3-1、傾覆穩定性計算 PAGEREF _Toc323123604 h 12HYPERLINK l _Toc323123605 4-3-2、主梁構造計算 PAGEREF _Toc323123605 h 12HYPERLINK l _Toc323123606 4-3-3、起重天車計算 PAGEREF _Toc323123606 h 14HYPERLINK l _Toc323123607 第五章靜力分析 PAGEREF _Toc323123607 h 18HYPERLINK l _Toc323123608 5-1、工況說明 PAGEREF _Toc323123608 h 18HYP

9、ERLINK l _Toc323123609 5-2、各工況的載荷分析 PAGEREF _Toc323123609 h 18HYPERLINK l _Toc323123610 5-3、有限元分析 PAGEREF _Toc323123610 h 18HYPERLINK l _Toc323123611 5-3-1、簡介 PAGEREF _Toc323123611 h 18HYPERLINK l _Toc323123612 5-3-2、架橋機構造分析 PAGEREF _Toc323123612 h 19HYPERLINK l _Toc323123613 第六章拼裝、應用 PAGEREF _Toc32

10、3123613 h 25HYPERLINK l _Toc323123614 6-1、拼裝設計 PAGEREF _Toc323123614 h 25HYPERLINK l _Toc323123615 6-2、應用設計 PAGEREF _Toc323123615 h 25HYPERLINK l _Toc323123616 結論 PAGEREF _Toc323123616 h 27HYPERLINK l _Toc323123617 參考文獻 PAGEREF _Toc323123617 h 28. 第一章 緒論1-1、國外開展現狀隨著我國國民經濟的高速開展，國家對橋梁、鐵路等大型公共設施進展了大力度的

11、投資和建立，加速促使了我國路橋機械工業的自行開發和研究。在近十多年中，我國架橋機的設計和生產行業異軍突起，成功地完成了諸多公路、鐵路及橋梁的架設工程，碩果累累。尤其是在近幾年里，架橋機的設計單位由三足鼎立鐵道部工程研究所、大方公司、日月明公司的態勢開展成多極化的產業形式，開展迅速，市場呈現一片欣欣向榮的景象。目前國已經擁有眾多的架橋機的生產廠家，通過良性競爭，不僅在技術上得到了很大的提升，還有利于價格機制的形成。 就其功能來說，架橋機是將預制好的鋼筋混凝土或預應力混凝土梁或梁段吊裝到預定的位置上。由于它必須受到現場地勢情況、梁重量以及相鄰橋墩的跨度等多方面因素的影響，因而造就了架橋機在設計和施

12、工上的難度。針對不同的工作環境，就需要有滿足相應生產條件的架橋機，這不僅是行業上的一大挑戰，同時也使得各種各樣的架橋機應運而生。1-2、架橋機分類1導梁式架橋機雙導梁式架橋機最突出的特點是主機單跨簡支架梁、下導梁支跨一跨跨徑，整機受力明確、合理，自重輕，臨時施工荷載小。主機呈簡支狀態過孔，作業穩定性好；下導梁高位設置，解決了最后一孔橋梁的架設。特別值得一提的是雙導梁式架橋機的過孔方式，回避了以往下導梁式架橋機拖拉下導梁過孔的作業模式，而是采用了主機在下導梁上自行就位，巧妙的利用上導梁、吊梁行車和輔助行車實現下導梁的吊運過跨，具有施工操作簡單明了的特點。由于雙導梁式架橋機主機之輔助支腿與主梁是固

13、定位置固結(按架設35m梁位置確定)，在架設30m及25m梁主機過孔作業時，輔助支腿將位于下導梁支腿之外，下導梁自重缺乏以平衡輔助支腿產生的傾覆力矩，因此，下導梁必須在橋墩上進展可靠錨固，為該機型缺乏之處。2無導梁式架橋機無導梁的架橋機采用架橋機直接過孔，作業程序明顯較導梁式架橋機要簡潔，作業效率高于導梁式架橋機，但無導梁的架橋機過孔作業時一般均呈懸臂 狀態，設計時需非常慎重地考慮縱向穩定性，并應把各種最不利因素綜合考慮，畢竟過孔作業是架橋機架梁作業中一個比擬危險的工況。3步履式架橋機步履式架橋機主構造局部由主梁、可以前后移動的前腿、可以向上翻折的中腿和可以向兩側翻開的后腿組成。兩跨簡支，兩天

14、車吊梁前行就位架設橋梁。該機由于采用兩跨簡支架梁，導致整機自重大，自重約占吊重的80，因此產生的臨時施工荷載也比擬大，尤其是在架設第1孔橋時，由于其后腿將支立在路基上，必須對路基進展特殊處理(在路基中埋設混凝土塊)方可滿足臨時旋工荷載的要求。4運架一體式架橋機運架一體式架橋機可以自行吊運、架設箱梁，省去了運梁車，但橋梁架設與橋梁運輸不能同步進展，作業效率較低。運架一體式架橋機為輪胎自行式構造，具有轉場靈活的特點，應比擬適合于橋群標段的旌工，但由于路基承載能力和路基基床表層對輪壓有相應的要求，走行系的軸線和輪對必須以滿足路基和路基基床表層的要求來設置，而不能以滿足架橋機吊運箱梁來設置。應用于客運

15、專線的運架一體式架橋機額定吊重為550t，設置為前后各5軸線，共10軸線、40個輪胎。當架設橋梁到達900t以上時，則必須增加走行軸線，預計將增加到16軸線、64個輪胎，且需選用大規格的輪胎方可滿足接地比壓不超過0.6MPa的要求。架橋機總長度將因增加走行軸線而被追加大，從而使轉彎半徑增大，因輪胎加大而增加高度。這兩點將致使該機的作業靈活性下降。5架造一體式架橋機架造一體機是在下導梁式架橋機根底上開展起來的一種新機型，該機集架設整孔箱梁和造橋施工于一身。架造一體機主要由主機(由主梁、前支腿、后支腿和吊重系統組成)、下導梁、模板托架和模板等局部構成。架橋施工時無需配置模板托架和模板，與下導梁式架

16、橋機作業一樣；造橋施工時需在下導梁上安裝模板托架，并配置模板，可以進展節段拼裝和整孔現澆施工。架造一體設置有下導梁，具有作業平安可靠的特點，但是，最后3孔梁的架設也必須采取輔助措施。6一跨式架橋機 一跨式架橋機是意大利Nic01a公司在步履式架橋機的根底上推出的一種機型，該架橋機由主梁、可以前后移動的前支腿、O形的中支腿、可以向上翻折的后支腿和起吊系統等局部組成。該機型與步履式架橋機相比，雖然主梁依然為兩跨的長度，但其實現了單跨簡支架梁，使主粱的斷面尺寸和重量大大減輕。該機架設橋梁為單跨簡支作業，整機受力明確、合理，與步履式架橋機兩跨簡支架梁相比是一種進步。但該機進展過孔作業時呈大懸臂狀態，縱

17、向傾覆力矩較大，尤其是前支腿向O形支腿處移動過程中，其縱向傾覆力矩遠大于穩定力矩，必須利用可行至主梁尾部的吊梁行車與已架橋梁可靠錨碇，前支腿到達O形支腿處方可解除錨碇、架橋機進展過孔作業。同樣，架橋機走行到位，前支腿前行前，也必須再次利用吊梁行車與已架橋梁可靠錨碇。同時，過孔作業也略顯復雜。1-3、900t級客專架橋機概述 目前，我國正開展大規模的高速鐵路建立，而新修線路在60%以上都是橋梁。為了滿足高速行車的需求，橋梁構造普遍采用整孔預制箱梁，并用架橋機架設。由于橋梁所經地區情況千差萬別，所以架橋機都是針對特定線路設計、制造，以提高橋梁施工的質量和效率。特別是大噸位的、能適應不同跨度的架橋機

18、需求旺盛。而本工程針對DF型，研究其構造組成，以滿足復雜工況下架橋機的構造和強度要求。1-3-1、組成及功能DF900型架橋機構造主要由主梁、后支腿、中支腿、輔助支腿、前、后天車等主體構造與運梁臺車組成。1主梁構造 主梁為兩片箱型縱梁和六根箱型橫梁組成的整體簡支承載梁，采用拼裝法蘭連接和焊接。主梁前后兩端設置有橫聯，將兩片主梁連接為一個整體。主梁是架橋機的直接承受載荷的主要構件，在保證強度和剛度的條件下盡可能減輕其自重。2后支腿后支腿為閉式O型構造，滿足喂梁凈高、凈寬需要，上部和主梁固接，下部和走行臺車聯結，架梁時由專用裝置受力，設置液壓千斤頂，實現受力裝置與走行臺車的轉換。后支腿臺車運行為單

19、軌方式，軌道采用起重機軌，走行軌距按箱梁腹板中心設置，使箱梁合理受力。走行軌道利用設置于后支腿的卷揚機和設至于前支腿的導繞滑輪進展拖拉，極大程度的方便施工。3中支腿中支腿為主梁前支撐點，設有固定節、折疊節和調整節，以滿足橋梁縱坡、變跨作業和最后一孔橋梁架設需要。固定節上部設有移位滾輪，可以沿主梁下蓋板縱向移位，滿足變跨需要。架粱狀態移位滾輪與主梁脫離，中支腿與主梁鉸接，架橋機簡支架粱，受力明確。中支腿下部為折疊節，在架設最后一孔梁對向兩側折起，使中支腿可以支立在橋臺上，實現最后一孔梁架設。調整節用于在變跨作業時調整由于梁高不同而要求前支腿長度不同的需要。4輔助支腿輔助支腿在架橋機變跨前行時作為

20、臨時支撐點，與主梁剛性連接。在中之腿到位后，輔助中之腿定位。5運梁臺車 運梁臺車由獨立的前后兩組單線雙軌臺車組成，DF型系列要求沿已架設完畢的混凝土箱梁上運行，通過前、后天車和運梁臺車的配合完成架橋機提升混凝土箱梁。1-3-2、主要特點DF900型架橋機是典型的無導梁架橋機。架設橋梁時，運梁車運輸橋梁，運架分體，運梁與架梁平行作業，作業效率高。中支腿設置伸縮節和活動節，使架橋機完全能夠適應坡道、變跨施工，且操作方便。DF900架橋機單跨簡支架梁，受力明確、架梁平安可靠。作業程序簡單明了，整機縱、橫向穩定性好。輔助支腿能夠根據所架橋跨變換工作位置，使主梁縱向傾覆力矩降低至最小值，不需在墩頂設置錨

21、固即可滿足工作需要。架橋機架梁作業和過孔作業采用變頻調速，起升系統三點起吊梁體，并可左右橫向移梁，極大程度滿足作業的精度和施工操作的便利。無導梁的架橋機采用架橋機直接過孔，作業程序明顯較導梁式架橋機要簡潔，作業效率高于導梁式架橋機。1-3-3、架橋機架梁程序DF900型架橋機在正常施工過程中主要有以下幾種工作狀態。1運梁車馱運混凝土梁至后支腿附近，前天車將混凝土梁的前端吊起；2前天車拖動混凝土梁運行至跨中(混凝土梁的后端在運梁車上運行)；3運行到跨中適當位置后，后天車吊起混凝土梁的后端；4前后天車同步前行，將混凝土梁運至落梁位置，并放置混凝土梁；5中支腿固定不動，后支腿沿著已架設完畢的橋梁上的

22、軌道前行，使輔助支腿到下一個橋墩處固定，中支腿提起走向下一個橋墩支撐代替輔助支腿，輔助支腿收起，后支腿繼續前行到橋梁邊上；6運梁車馱運下一個混凝土梁，如此循環完成連續架設任務。根據上面的分析過程，我們擬設計的架橋機的具體工作過程流程圖如圖11所示：天車系統開場S1：前后均在尾部設定位置S2：前天車吊具下放S3：前天車吊具下放， 鉤住梁S3：前天車吊具上升,抱死S4：前天車走行，停頓S5：后天車吊具下放S6：后天車吊具下放，鉤住梁S7：后天車吊具上升,抱死S8：前后天車一起前行S9：前后天車停頓，落梁S10：梁到位，松開吊具，吊上升S11：前后天車左向運動S12：后天車碰到觸點、停頓S13：前天

23、車碰到觸點、停頓其他過程圖11 架橋機架梁工作流程第二章 技術方案2-1、設計原則適應復雜工況下的構造要求。符合起重設備設計規。以架橋機架梁施工的高效率和高質量為設計目標。2-2、設計要求 900t級高速鐵路架橋機屬于一種大型的特種起重設備，其方案確實定除應符合起重設備的一般要求之外，還必須與鐵路施工的特點嚴密結合。方案確實定首先應保證施工作業的合理性和架橋機受力的合理性，也即保證作業的平安性，其次是應使作業盡可能方便，減輕勞動強度。架橋機作業的平安性表達在兩個方面，一是架梁作業的平安性，一是架橋機過孔作業的平安性。2-3、設計優化1能實現整機吊梁橫移。采用整機吊梁橫移或是利用架橋機自身的橫移

24、機構實現空中移梁，將會逐步取代墩頂移梁方式。目前的架橋機根本上都能做到這一點。2步履式自行縱移。架橋機自行縱移是指僅依靠架橋機自身的縱移機構，而不是利用其他輔助機具來實現縱向移動就位。同樣是自行縱移，但不同的支撐方式卻產生了不同的縱移方法，并導致不同的效果，這局部是國架橋機主要區別之所在。如北戴河通聯橋機廠與大方橋機廠的縱移方式就不一樣。拖拉縱移目前采用較多，特別用在導梁式架橋設備上，但輔助工序復雜，在較大跨度橋梁施工中由于導梁懸臂撓度較大，縱移時前支腿上墩困難。采用的步履式縱移方式可將其四個支腿作為架橋機的支撐機構，通過相互間的有序換步來實現步履縱移3能適應縱坡，橫坡及曲線上的架梁要求。在適

25、應曲線橋梁架設方面，單導梁式架橋機比雙導梁式架橋機更具有開展前途。但由于存在單向橫坡，橋寬兩側的水平高差相當大，有時到達2m以上。在施工中，除了采取適當調整枕木墊高方法之外，還需要架橋機自身能夠實現支腿高度調整，以保證架橋機根本處于水平狀態。4自重輕，利用系數高。架橋機起重量與自重之比為利用系數，這是評價架橋機綜合性能的一個重要指標，一般認為應大于04。選擇先進、合理的構造形式，十分重要，主導梁作為架橋機的主要鋼構造，極為重要，其界面形式有多種，如：三角形桁架、箱型截面、11形截面等；本此研究架橋機為箱梁構造形式較多，因為不僅自重輕，受力性能優良，側向抗扭剛度大，而且外形美觀，倍受推崇，應用較

26、為廣泛。采用優化設計與構造有限元分析方法來減輕構造重量，是提高利用系數的主要途徑之一。5系統平安可靠。架橋機不同于一般的施工機械，屬于特種設備，始終應將平安放在首位。從國近二十年來發生的架橋機歷次重大事故中，我們可以看到根本上不外乎整機在斜橋上溜車、橫向傾覆、過孔時支腿失穩而導致整機傾覆等。2-4、本文設計容機械產品的輕型化、大功率化開展，對其性能平安提出了更高的要求。將有限元技術和現行理論結合起來，對架橋機構造進展全面的分析評估，來提高構造的平安可靠性，是本文的目的。本文以DF900型架橋機為研究對象，通過計算進展架橋機的構造設計，再運用有solidworks完成三位模型的建立，最后導入限元

27、分析軟件ANSYS對架橋機構造進展強度校核。主要工作如下：1對DF900型架橋機的作業過程和各工況進展載荷分析，并據此對其進展各支反力和應力的計算。2運用有限元分析軟件ansys進展強度校核。第三章 總體設計3-1設計依據1. 起重機設計規2. 起重機試驗規和程序 3. 起重機械平安規程4. 鋼構造設計規5. 裝配件通用技術要求6. 緊固件機械性能7. 鐵道架橋機架梁規程8. 焊接件通用技術要求3-2、主要技術參數1整機參數運架梁型雙線單箱等跨及變跨鐵路箱梁適應線路曲線分析適應風力6級工作狀況、11級非工作狀態適應工作環境架梁理論作業時間小時/片不含運梁時間整機重量不含輪胎運梁車重量整機配電功

28、率不含輪胎運梁車功率整機外形尺寸63.7m17.7m12.59m2架橋機架梁方式單跨簡支、定點提梁、微調就位適應工作坡度走行方式臺車整體馱運走行速度起重小車起升速度起重小車起升高度起重小車縱移微調距離起重小車橫移微調距離吊點形式三點起吊四點平衡3運梁臺車臺車形式輪胎式額定載重量自重走行速度重載，空載適應坡度縱坡，橫坡軸距線距輪胎數量60個接地比壓外形尺寸42m68m3.5m整車功率3-3、主要構造設計主體構造主梁主梁為由兩片箱型縱梁和兩根箱型橫梁組成的整體簡支承載梁，與前支腿、后支腿形成架梁承載和喂梁承載構造。主梁蓋板上鋪設有縱移天車運行軌道和起重天車微調軌道。根據變跨架設要求，主梁設計是預留

29、32米跨、24米跨、20米跨支腿安裝螺栓孔。主梁構造尺寸采用有限元分析計算確定，單片縱梁長63.7米，高2.5米，寬1.3米，分為六個節段。單根橫梁長5.7米，高1.5米，寬1.3米。縱梁和橫梁均采用Q370D鋼焊接而成。主梁構造各節段采用法蘭板連接。在轉場時可采用運梁車不解體馱運方案，長距離時采用運梁車解體馱運方案。后支腿后支腿由一支腿根橫梁、兩根彎曲腿組成彎月型剛性門架，與主梁剛性連接。可直接通過混凝土箱梁，后支腿底部設有頂升油缸，可頂升架梁機滿足天車梁縱移時的需要。后支腿設置有臨時吊點，可通過縱移天車吊裝至不同位置與主梁安裝，實現架橋機20米、24米、32米變跨架設。根據后支腿的受力工況

30、和有限元分析確定，后支腿橫梁長14米，高1米，寬1.8米，彎曲腿截面高0.9米，寬1.8米。均采用Q370D鋼焊接而成。前支腿前支腿由一根支腿橫梁、兩根支腿本體、分配梁、油缸組成剛性門架，與后支腿、主梁形成架梁承載構造，與主梁鉸接連接。前支腿支腿橫梁與支腿本體采用雙軸銷連接，拔除一個銷軸后，通過油缸伸縮可推動支腿相對于橫梁轉動，從而實現架梁是前支腿剛性支撐。前支腿設置有臨時吊點，可通過縱移天車吊裝至不同位置與主梁安裝，實現架梁機20米、24米、32米跨變跨架設。根據前支腿受力工況和有限元分析確定，前支腿橫梁長8.7米，高1.5米，寬0.6米。前支腿構造均采用Q370D鋼焊接而成。輔助支腿輔助支

31、腿由上橫梁、支腿本體、油缸主組成變跨時的自重承載構造。輔助支腿與主梁剛性連接，隨主梁在后支腿驅動下前移變跨。在前支腿到位時輔助定位。根據輔助支腿的受力工況和有限元分析確定，輔助支腿橫梁長10.74米，高0.9米，寬6.8米。輔助支腿構造均采用Q370D鋼焊接而成。起升系統起升系統分為前、后起重天車，每臺起重天車由4臺10t慢速電動卷揚機及其底座、起重橫梁、定滑輪組、動滑輪組、分配梁、吊具、起重鋼絲繩等組成。起重天車固定安裝在架梁機主梁上，動滑輪組與吊具通過分配梁鉸接變八吊點為四吊點，前起重天車卷揚機起重鋼絲繩通過平衡輪串聯解決四吊點超靜定問題，確保了落梁過程中梁體受載均勻和起升機構平安。為降低

32、整機高度，起重天車和八臺卷揚機布置在主梁跨中和兩端，起重天車橫梁和定滑輪組均采用魚腹式構造。起重天車具有起升、縱移、橫向三維動作功能，保證箱梁的準確對位安裝。起升系統采用傳統的點機減速器卷筒滑輪組方式，縱向、橫向微調采用油缸頂推滑移方式。起重卷揚機為藏式卷揚機，采用變頻器無極調速。卷揚機的高速軸和卷筒上均設置有制動裝置，高速軸上采用液壓推桿制動器作為常規運行制動，卷筒采用液壓鉗式制動器作為緊急制動，確定吊梁作業平安可靠。3-3-3平安裝置架梁機縱向過孔限位裝置。起升機構重量限制器、高度限位器、電動卷揚機高速軸液壓推桿制動 器、輸出卷筒上采用制動力矩較大的鉗盤式制動器。 前支腿升降幅油缸、拔插銷

33、油缸限位裝置。 后支腿頂升油缸和所有吊點油缸機械鎖死裝置。 縱移天車、縱移托輥縱向運行限位裝置。 風速報警裝置 高空檢修、操作平臺欄桿。第四章 設計計算4-1、計算依據鋼構造設計規起重機設計規機械設計手冊起重機設計手冊4-2、支反力計算架橋機簡圖1.8516.832.734.452.752.923.1單位：m圖3-1各符號含義：單位t 輔助支腿 工作風壓 前支腿 非工作風壓 后支腿 箱梁 主梁 前天車位置不定 后天車位置不定1架梁機在自重作用下前支腿反力前、后支腿支承，前、后天車位于后支腿2架梁機在自重作用下后支腿反力前、后支腿支承，前、后天車位于后支腿3架梁機在自重作用下輔助支腿反力輔助支腿

34、、后支腿支承，前、后天車位于后支腿1、中、后支腿的相對距離為時2、中支腿與后支腿重合的時候4架橋機在自重作用下后支腿反力輔助支腿、后支腿支承，前、后天車位于后支腿1、中、后支腿的相對距離為時2、中支腿與后支腿重合的時候5架梁機前起重小車提升箱梁，前支腿反力前、后支腿支承，前、后天車位于后支腿6架梁機前起重小車提升箱梁，后支腿反力前、后支腿支承，前、后天車位于后支腿7架梁機后起重小車提升箱梁，前支腿反力前、后支腿支承8架梁機后起重小車剛剛提升箱梁，后支腿反力前、后支腿支承9架梁機的運梁小車將箱梁運至兩橋墩正上方，前支腿反力前、后支腿支承10架梁機的運梁小車將箱梁運至兩橋墩正上方，后支腿反力前、后

35、支腿支承4-3、構造計算4-3-1、傾覆穩定性計算1架梁機非工作狀態，抗傾覆穩定性1、前、后支腿支承傾覆力矩：主梁迎風面積主梁受風面積形心高輔助支腿迎風面積輔助支腿受風面積形心高前支腿迎風面積前支腿受風面積形心高后支腿迎風面積后支腿受風面積形心高2、輔助、后支腿支承由以上計算可知，在工作和縱移狀態下，架梁機的傾覆力矩系數均在設計要求。故設計上可靠的。2工作狀態下抗傾覆穩定性傾覆力矩：箱梁面積 箱梁受風面積形心高由計算可知，在工作狀態下抗傾覆穩定性滿足設計要求。設計可靠。4-3-2、主梁構造計算選取截面如圖，材料選取，幾何參數如下：202013001500截面面積：慣性矩：1連接螺栓計算主梁僅在

36、豎直方向上受力，如下圖：Y*217.5q3445 F1217.5F1天車起升箱梁荷載主梁自重荷載1、腹板螺栓計算腹板慣性矩：翼緣板慣性矩：連接處總彎矩：連接處剪力：單根主梁腹板承受的彎矩：單個螺栓垂直剪力：在彎矩作用下螺栓所受的水平剪力：最遠螺栓所受剪力：螺栓采用精制螺栓，剪力螺栓為雙剪，其中直徑為，螺栓的許用剪切力為：螺栓檢算通過。2面板螺栓計算螺栓采用精制螺栓，螺栓為雙剪，其中直徑為，翼緣板凈面積：面板凈面積承受的軸向力：單個螺栓承受剪力為：螺栓檢算通過4-3-3、起重天車計算1鋼絲繩選型計算1、鋼絲繩破斷拉力卷揚機額定拉力鋼絲繩平安系數，按工作級別計算，不小4.5，考慮起重量大，選取2、

37、鋼絲繩選型選用德國地帕特特種鋼絲繩鋼絲繩直徑：計算破斷力：最小破斷力：實際平安系數：滿足設計要求。2定滑輪組頂推計算1、定滑輪組荷載：起升吊點荷載定滑輪組質量2、定滑輪組為4個滑輪支承，每個支承荷載為：每個滑輪支承比壓為：支承總長度為：支承總寬度：選用華龍滑移材料：最大荷載比壓：靜摩擦系數：動摩擦系數：3吊桿計算1、許用應力吊桿采用材料，屈服極限：，根據機械設計手冊選取螺紋計算平安系數，則：2、應力計算吊桿采用螺紋，主要參數如下：,，螺紋接合長度大于，按圈螺紋承載計算，則：吊桿承載 吊桿承載面積吊桿螺紋承壓面 螺紋根部彎矩螺紋根部抗彎模量為：吊桿螺紋剪切面積4吊桿附件計算承壓墊板采用，其中屈服

38、極限為，取平安系數為，許用應力為，承壓墊板懸臂計算，展開后懸臂長為寬為。承壓墊板承壓均布荷載：承壓墊板承壓面積承壓墊板剪力：承壓墊板彎矩：承壓墊板懸臂長度承壓墊板剪應力：承壓墊板懸臂截面面積承壓墊板彎曲應力：承壓墊板懸臂抗彎模量懸臂寬度 懸臂厚度5卷揚機選型1、起升吊點荷載單吊點額定起重量動滑輪組及吊具重量2、卷揚機額定拉力起升吊點荷載滑輪組倍率總滑輪組效率滑輪效率0.983、卷揚機額定速度第五章 靜力分析5-1、工況說明主金屬構造計算分五種工況，各工況所受載荷及載荷作用位置詳見各節。五種工況包括：非工作狀態，整機抗風能力。前起重行車吊粱起升時，整機穩定性能。前起重行車吊梁前行至跨中位置時，主

39、梁的強度計算。前起重行車吊梁前行至一定位置，后起重行車吊梁起升時，后支腿的強度計算。前、后起重行車吊梁前行至落粱位置時，前支腿的強度與穩定性計算。由以上計算可以確定架橋機最不利的工況為：1主梁最不利的工況為：前、后天車提升混凝土箱梁；2前支腿最不利工況為：前、后天車提升混凝土箱梁；3后支腿最不利工況為：架橋機前天車提升梁體；因此，架橋機利用驗算主要容包括：架橋機前天車在起吊混凝土梁，架橋機后支腿支承與主梁的應力和變形；架橋機在前天車提起混凝土梁至主梁中部后天車未提起混凝土梁，后支腿和主梁構造的應力和變形。架橋機在前天車提起混凝土梁、后天車剛提起混凝土梁，后支腿和主梁構造的應力和變形。架橋機起吊

40、混凝土梁至落梁位置，前支腿和主梁構造的應力和變形。5-2、各工況的載荷分析架橋機架梁時要完成吊梁起升、吊梁運行、橫向位置調整、落梁四種動作，施工要求，四種動作單獨實現，無組合動作。本文參照起重機設計規GB381183 33載荷分類與載荷組成結合架橋機的實際情況確定了架橋機的計算載荷，各種計算工況都有三種載荷組合，即載荷組合I、載荷組合、載荷組合I，載荷組合I包括起升載荷、自重載荷、水平慣性載荷等根本載荷，該組合下平安系數取為15；載荷組合II包括上述根本載荷與偏斜運行側向力、工作狀態風載等附加載荷共同作用，該組合下平安系數取為133；載荷組合m包括根本載荷、附加載荷與非工作狀態風載、試驗載荷等

41、特殊載荷，該組合下平安系數為115。每種載荷組合又有多種組合方式，每種組合方式都應計算，通過比擬確定最不利情況，該情況下應滿足強度和穩定性要求，各種計算載荷起重機設計規都有明確的計算公式及確定方法。5-3、有限元分析5-3-1、簡介有限元分析軟件是有限元公司的主要產品，該公司由John Swanson博士創立于1970年。該程序的主要特點是功能齊全，工程應用覆蓋面廣。是一種廣泛的商業套裝工程分析軟件。所謂工程分析軟件，主要是在機械構造系統受到外力負載所出現的反響，例如應力、位移、溫度等，根據該反響可知道機械構造系統受到外力負載后的狀態，進而判斷是否符合設計要求。一般機械構造系統的幾何構造相當復

42、雜，受的負載也相當多，理論分析往往無法進展。想要解答，必須先簡化構造，采用數值模擬方法分析。由于計算機行業的開展，相應的軟件也應運而生，軟件在工程上應用相當廣泛，在機械、電機、土木、電子及航空等領域的使用，都能到達*種程度的可信度，頗獲各界好評。使用該軟件，能夠降低設計本錢，縮短設計時間。5-3-2、架橋機構造分析根據架橋機大局部構造都是鋼箱梁的特點，在構建模型時采用有限元程序提供的板單元。同時構建模型采取必要的簡化和設置：在整體過程中不參與受力的構件一律只以等效的集中力替代，在受力位置設置必要的隔板而在其余地方則略去，單元網格劃分采用自由網格劃分，整體共73066個單元。網格劃分如圖5-1所

43、示：圖5-11、架橋機前天車起吊900t混凝土箱梁時的強度分析。此工況是架橋機主梁后局部在豎直向下方向位移偏移量最大的工況，并且后支腿局部應力較大。由圖5-2、5-3可以看出，后支腿最大應力值為，主梁后部豎直向下方向的最大位移偏移量為。圖5-2 前天車起吊箱梁的應力圖圖5-3 前天車起吊箱梁的位移圖2、架橋機前天車起吊900t混凝土箱梁至主梁中部時的強度分析。此工況是架橋機主梁中部在豎直向下方向位移偏移量最大的工況，并且也是主梁局部應力最大的工況，所以此工況是主梁最不利的工況。由圖5-4、5-5可以看出，主梁最大應力值為，主梁后部豎直向下方向的最大位移偏移量為。圖5-4 前天車起吊箱梁至主梁中部的應力圖圖5-5 前天車起吊箱梁至主梁中部的位移圖3、架橋機在前天車提起900t混凝土箱梁至一定位置、后天車剛提起900t混凝土箱梁時的強度分析。此工況是架橋機后支腿最不利工況，由變形圖可以看出主梁在后支腿支撐作用下，主梁后部和中部變形方向是豎直方向向下，造成的位移偏移量最大值為，且最大應力產生在最支腿與主梁接觸局部，最大應力值為。圖5-6 前天車起吊箱梁至一定位置、后天車起吊箱梁的應力圖圖5-7 前天車起吊箱梁至一定位置、后天車起吊箱梁的位移圖4、架橋機起吊900t混凝土梁至落梁位置時的強度分析。此工況是對架橋機前支腿局部最不利的工況