摘要：以岸橋后大梁拉桿支撐架為研究對(duì)象，運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行仿真建模，對(duì)支撐架和后大梁強(qiáng)度進(jìn)行分析，以了解其對(duì)后大梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。

　　關(guān)鍵詞: 起重機(jī);支撐架;有限元;后大梁;

　　Abstract: Setting the rod support frame of the rear beam of shore bridge as the object, this paper applys the finite element analysis software for simulation modeling, and analyzes the intensity of support frame and rear beam, so as to understand its influence on the intensity of rear beam structure.

　　Key words: crane; support frame; finite element; rear beam

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104(2012)

　　1前言

　　岸邊集裝箱起重機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)岸橋)，是在碼頭前沿進(jìn)行集裝箱裝卸作業(yè)的起重設(shè)備，在港口中有著廣泛的應(yīng)用。后大梁拉桿支撐架是連接于拉桿或后大梁之間的管形結(jié)構(gòu)件。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置不同有的岸橋并沒(méi)有支撐架，如因此把支撐架作為非重要構(gòu)件在設(shè)計(jì)中省略或簡(jiǎn)化計(jì)算，容易對(duì)結(jié)構(gòu)安全留下隱患。本文以某橋吊(主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1)作為計(jì)算實(shí)例，對(duì)岸橋后大梁拉桿支撐架進(jìn)行了分析，對(duì)比有無(wú)支撐架對(duì)后大梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力影響，并對(duì)比不同截面的支撐架在同一工況下的應(yīng)力值。

　　　2理論分析

　　后大梁拉桿支撐架的主要作用是通過(guò)支持架把拉桿和后大梁連成一體，當(dāng)小車(chē)滿載在后伸距時(shí)，小車(chē)大部分載荷通過(guò)后拉桿直接傳遞到門(mén)框結(jié)構(gòu)，這樣可以減少后大梁根部承受的負(fù)彎矩。因此除了考慮支撐架本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也要考慮支撐架對(duì)后大梁強(qiáng)度的影響。拉桿軸力對(duì)大梁這種大截面梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響很小，所以研究有、無(wú)支撐架有所不同，就是分析拉桿支撐架產(chǎn)生的附加彎矩對(duì)后大梁的影響。

　　(1)有后拉桿支撐架時(shí)，拉桿的軸向力F主要通過(guò)支撐架的兩個(gè)支腿向下傳遞，兩個(gè)支腿和后大梁組成超靜定結(jié)構(gòu)，作用在拉桿鉸點(diǎn)水平分力T，拉桿垂直分力V，拉桿垂直分力產(chǎn)生的彎矩M1，拉桿水平分力產(chǎn)生的彎矩M2，拉桿對(duì)后大梁產(chǎn)生的附加彎矩M，附件彎矩的方向與大梁自重及載荷方向相反，因此附加彎矩M是對(duì)大梁根部彎矩有利的。

　　T=cosα*F;V=sinα*F;M1=V*L;M2=T*H;M=M1+M2

　　**α 為后拉桿與后大梁之間的角度

　　**L 為欄桿鉸點(diǎn)距離上橫梁距離

　　**H 為拉桿鉸點(diǎn)到后大梁表面高度

　　(2)無(wú)后拉桿支撐架時(shí)，拉桿直接連接在后大梁上節(jié)點(diǎn)板上，后大梁只受沿著拉桿方向的軸向拉力F。

　　3力學(xué)模型的建立

　　3.1 單元類(lèi)型

　　岸橋整機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，采用手工計(jì)算，需做大量的簡(jiǎn)化處理，而難以得出后大梁拉桿支撐架準(zhǔn)確的應(yīng)力和后大梁的彎矩值。而Ansys有限元建模，能準(zhǔn)確地仿真出整機(jī)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，直觀地反應(yīng)出有、無(wú)后大梁拉桿支撐架對(duì)結(jié)構(gòu)各方面性能的影響。該模型由四種單元類(lèi)型組成，箱體結(jié)構(gòu)采用BEAM 44，管結(jié)構(gòu)采用PIPE 16，拉桿采用LINK 8，集中質(zhì)量采用MASS 21。共有704個(gè)單元和718個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　4 計(jì)算分析

　　由第2節(jié)理論分析可知，后大梁拉桿支撐架對(duì)整機(jī)強(qiáng)度影響最大的構(gòu)件是后大梁，此處選取對(duì)小車(chē)滿載在后大梁最大后伸距時(shí)最不利的正常工作工況進(jìn)行分析，評(píng)估有、無(wú)拉桿支撐架對(duì)后大梁的強(qiáng)度影響。

　　工作工況下小車(chē)滿載在最大后伸距時(shí)，后拉桿支撐架對(duì)后大梁的強(qiáng)度影響很大。有支撐架后大梁根部應(yīng)力為168.8Mpa，無(wú)支撐架應(yīng)力為206.8Mpa，應(yīng)力比為1.23。如果圖紙借用在別的項(xiàng)目，直接去掉支撐架而后大梁板厚沒(méi)有增加就會(huì)使大梁根部應(yīng)力超過(guò)許用應(yīng)力，這也是在平時(shí)設(shè)計(jì)中容易忽視的問(wèn)題。對(duì)比以上結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)后大梁拉桿支撐架可以減少后大梁根部的最大應(yīng)力。附加彎矩在荷載位置不變的情況下是作為恒值作用在整個(gè)后大梁上，這會(huì)使后大梁中部區(qū)域，也就正彎矩區(qū)域彎矩變大。如果增加后大梁拉桿支撐架，我們需要校核此區(qū)域的應(yīng)力是否超出許用應(yīng)力，是否需要增加板厚，同時(shí)可以通過(guò)校核后大梁根部應(yīng)力減少板厚。

　　可知，當(dāng)管截面為Φ500X10時(shí)，應(yīng)力已超過(guò)許用用力190Mpa，這時(shí)構(gòu)件已存在失效可能，這是應(yīng)該避免的設(shè)計(jì)。Φ500X14時(shí)，應(yīng)力已接近許用應(yīng)力，考慮受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)影響，采用Φ500X14也偏不安全。因此本設(shè)計(jì)中使用Φ500x18管材作為拉桿支撐架主材，同時(shí)說(shuō)明拉桿支撐架需要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，不能以虛擬單元代替而忽略掉其真實(shí)應(yīng)力值。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)有限元仿真計(jì)算分析，充分地認(rèn)識(shí)了后大梁拉桿支撐架在岸橋結(jié)構(gòu)中的作用，有利于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，在工程應(yīng)用中也有一定的參考意義。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[6] GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

　　姓名，周雪茹 性別，女 出生年月，19801017 學(xué)歷，碩士 籍貫上海，工作單位上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司陸上重工研究院

　　研究方向：岸邊橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)。

　　姓名，蔣健 性別，男 出生年月，19801017 學(xué)歷，碩士 籍貫上海，工作單位上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司陸上重工研究院

　　研究方向：岸邊橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)。