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    纜索吊機結構件有限元分析與瞬態動力學仿真

    朱秋妍  
    【摘要】:纜索吊機是橋梁施工中最重要的設備之一,主要由基礎部分(主索錨固、纜風地錨、主塔基礎)、主塔、穩定系統(纜風系統)、纜索系統(主索、起重索、牽引索、索鞍、跑車、吊點、卷揚機)組成。隨著我國懸索橋的迅速發展,纜索吊機在橋梁施工中得到了越來越廣泛的應用。但由于纜索吊機是針對不同橋梁施工時單獨設計的設備,其在構造和安全性能上都有很大不同。同時因為纜索吊機在使用的過程中環境復雜且不穩定因素多,所以在對一套纜索吊機的結構件設計完成后對于其強度的可靠性是否滿足要求的驗證是十分重要的。本文以某特大跨徑山區懸索橋項目為工程背景,采用三維軟件UG和有限元軟件ANSYS的協同作用建立纜索吊機主要結構件模型,對其進行強度分析和瞬態動力學分析。主要研究工作如下:(1)針對懸索橋自身結構特點和使用時的要求,論述了纜索吊機的發展歷程,并討論在不同懸索橋梁施工中纜索吊機的區別。針對國內幾座典型的懸索橋中使用的纜索吊機,分析了纜索吊機的特點以及在橋梁施工和水利施工纜索吊機的不同。(2)討論了纜索吊機進行強度驗證的必要性,根據實際使用中的要求對依托工程中使用的纜索吊機主要結構件進行了三維建模,并對其受力情況進行了分析討論。(3)通過三維軟件與有限元軟件的協同作用,建立了纜索吊機結構件的有限元模型,分析了施工中使用的纜索吊機結構件的強度,驗證了依托工程中使用的纜索吊機結構件的安全性能,計算結果表明其符合安全要求。(4)針對原纜索吊機主要結構件之一的起重系統上掛架部分在強度計算中存在較大應力集中的情況,對該部分結構做了改進,并再次進行了強度計算。驗證了改進結構后的上掛架結構有效降低了局部應力集中現象,使結構設計更加合理。(5)通過分析實際使用過程中可能出現的極限危險工況,分析了該工況下結構的受載情況,并對危險工況下的強度進一步進行了瞬態分析,得到了上掛架部分在瞬態情況下的應力情況,驗證了該纜索吊機起重系統上掛架部分的可靠性。


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