畢業(yè)論文《架橋機研究報告—DF900型架橋機結(jié)構(gòu)分析》

1、 西南交通大學(xué)峨嵋校區(qū)機械工程系架橋機研究報告 DF900型架橋機結(jié)構(gòu)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發(fā)展的大趨勢，在某種意義上體現(xiàn)了一個國家的技術(shù)水平和經(jīng)濟實力。在高速公路的建設(shè)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結(jié)構(gòu)，箱梁自重一般左右，采用預(yù)制整孔架設(shè)施工法對保證質(zhì)量和工期具有明顯優(yōu)勢，因此，級的高速鐵路架橋機則成為了高速鐵路建設(shè)至關(guān)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(fù)雜工況下工作的一種大型起重專用設(shè)備，由于架設(shè)的梁體重量較大，架設(shè)過程中所面臨的工作環(huán)境和受力情

2、況較為復(fù)雜，受多種因素影響，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計只能以簡化方式對架橋機結(jié)構(gòu)從總體上做粗略的分析。在計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)部分的應(yīng)力時，很難給出滿意結(jié)果。本文利用軟件，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)知識，對架橋機在工作過程中出現(xiàn)的各種情況進行理論分析和數(shù)值模擬。論文通過分析國內(nèi)外的架橋機的現(xiàn)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行計算分析，將有限元分析軟件應(yīng)用于其中，對架橋機的各種載荷和內(nèi)應(yīng)力計算、校核。完成了架橋機的總體計算、主梁強度計算。關(guān)鍵詞：架橋機；高速鐵路；有限元目 錄摘 要0目 錄1第一章 緒論11-1、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-2、架橋機分類11-3、900t級客專架橋機概述21-3-1、組成

3、及功能21-3-2、主要特點31-3-3、架橋機架梁程序3第二章 技術(shù)方案52-1、設(shè)計原則52-2、設(shè)計要求52-3、設(shè)計優(yōu)化52-4、本文設(shè)計內(nèi)容6第三章 總體設(shè)計73-1設(shè)計依據(jù)73-2、主要技術(shù)參數(shù)73-3、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計83-3-1、主體結(jié)構(gòu)83-3-2、起升系統(tǒng)83-3-3安全裝置9第四章 設(shè)計計算104-1、計算依據(jù)104-2、支反力計算104-3、結(jié)構(gòu)計算124-3-1、傾覆穩(wěn)定性計算124-3-2、主梁結(jié)構(gòu)計算124-3-3、起重天車計算14第五章 靜力分析185-1、工況說明185-2、各工況的載荷分析185-3、有限元分析185-3-1、簡介185-3-2、架橋機結(jié)構(gòu)分析1

4、9第六章 拼裝、應(yīng)用256-1、拼裝設(shè)計256-2、應(yīng)用設(shè)計25結(jié) 論27參考文獻28第一章 緒論1-1、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，國家對橋梁、鐵路等大型公共設(shè)施進行了大力度的投資和建設(shè)，加速促使了我國路橋機械工業(yè)的自行開發(fā)和研究。在近十多年中，我國架橋機的設(shè)計和生產(chǎn)行業(yè)異軍突起，成功地完成了諸多公路、鐵路及橋梁的架設(shè)工程，碩果累累。尤其是在近幾年里，架橋機的設(shè)計單位由三足鼎立（鐵道部武漢工程研究所、鄭州大方公司、江西日月明公司）的態(tài)勢發(fā)展成多極化的產(chǎn)業(yè)形式，發(fā)展迅速，市場呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。目前國內(nèi)已經(jīng)擁有眾多的架橋機的生產(chǎn)廠家，通過良性競爭，不僅在技術(shù)上得到了很大的提升

5、，還有利于價格機制的形成。 就其功能來說，架橋機是將預(yù)制好的鋼筋混凝土（或預(yù)應(yīng)力混凝土）梁（或梁段）吊裝到預(yù)定的位置上。由于它必須受到現(xiàn)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(shè)計和施工上的難度。針對不同的工作環(huán)境，就需要有滿足相應(yīng)生產(chǎn)條件的架橋機，這不僅是行業(yè)上的一大挑戰(zhàn)，同時也使得各種各樣的架橋機應(yīng)運而生。1-2、架橋機分類（1）導(dǎo)梁式架橋機雙導(dǎo)梁式架橋機最突出的特點是主機單跨簡支架梁、下導(dǎo)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(tài)過孔，作業(yè)穩(wěn)定性好；下導(dǎo)梁高位設(shè)置，解決了最后一孔橋梁的架設(shè)。特別值得一提的是雙導(dǎo)梁式架橋機的

6、過孔方式，回避了以往下導(dǎo)梁式架橋機拖拉下導(dǎo)梁過孔的作業(yè)模式，而是采用了主機在下導(dǎo)梁上自行就位，巧妙的利用上導(dǎo)梁、吊梁行車和輔助行車實現(xiàn)下導(dǎo)梁的吊運過跨，具有施工操作簡單明了的特點。由于雙導(dǎo)梁式架橋機主機之輔助支腿與主梁是固定位置固結(jié)(按架設(shè)35m梁位置確定)，在架設(shè)30m及25m梁主機過孔作業(yè)時，輔助支腿將位于下導(dǎo)梁支腿之外，下導(dǎo)梁自重不足以平衡輔助支腿產(chǎn)生的傾覆力矩，因此，下導(dǎo)梁必須在橋墩上進行可靠錨固，為該機型不足之處。（2）無導(dǎo)梁式架橋機無導(dǎo)梁的架橋機采用架橋機直接過孔，作業(yè)程序明顯較導(dǎo)梁式架橋機要簡潔，作業(yè)效率高于導(dǎo)梁式架橋機，但無導(dǎo)梁的架橋機過孔作業(yè)時一般均呈懸臂 狀態(tài)，設(shè)計時需非常

7、慎重地考慮縱向穩(wěn)定性，并應(yīng)把各種最不利因素綜合考慮，畢竟過孔作業(yè)是架橋機架梁作業(yè)中一個比較危險的工況。（3）步履式架橋機步履式架橋機主結(jié)構(gòu)部分由主梁、可以前后移動的前腿、可以向上翻折的中腿和可以向兩側(cè)打開的后腿組成。兩跨簡支，兩天車吊梁前行就位架設(shè)橋梁。該機由于采用兩跨簡支架梁，導(dǎo)致整機自重大，自重約占吊重的80，因此產(chǎn)生的臨時施工荷載也比較大，尤其是在架設(shè)第1孔橋時，由于其后腿將支立在路基上，必須對路基進行特殊處理(在路基中埋設(shè)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(shè)箱梁，省去了運梁車，但橋梁架設(shè)與橋梁運輸不能同步進行，作業(yè)效率較低。運架

8、一體式架橋機為輪胎自行式結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)場靈活的特點，應(yīng)比較適合于橋群標(biāo)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(yīng)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(shè)置，而不能以滿足架橋機吊運箱梁來設(shè)置。應(yīng)用于秦沈客運專線的運架一體式架橋機額定吊重為550t，設(shè)置為前后各5軸線，共10軸線、40個輪胎。當(dāng)架設(shè)橋梁達到900t以上時，則必須增加走行軸線，預(yù)計將增加到16軸線、64個輪胎，且需選用大規(guī)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(zhuǎn)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(yè)靈活性下降。（5）架造一體

9、式架橋機架造一體機是在下導(dǎo)梁式架橋機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新機型，該機集架設(shè)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(tǒng)組成)、下導(dǎo)梁、模板托架和模板等部分構(gòu)成。架橋施工時無需配置模板托架和模板，與下導(dǎo)梁式架橋機作業(yè)相同；造橋施工時需在下導(dǎo)梁上安裝模板托架，并配置模板，可以進行節(jié)段拼裝和整孔現(xiàn)澆施工。架造一體設(shè)置有下導(dǎo)梁，具有作業(yè)安全可靠的特點，但是，最后3孔梁的架設(shè)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基礎(chǔ)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(tǒng)

10、等部分組成。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(xiàn)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(shè)橋梁為單跨簡支作業(yè)，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。但該機進行過孔作業(yè)時呈大懸臂狀態(tài)，縱向傾覆力矩較大，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(yuǎn)大于穩(wěn)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，前支腿達到O形支腿處方可解除錨碇、架橋機進行過孔作業(yè)。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(yè)也略顯復(fù)雜。1-3、900t級客專架橋機概述 目前，我國正開展大規(guī)模的高速

11、鐵路建設(shè)，而新修線路在60%以上都是橋梁。為了滿足高速行車的需求，橋梁結(jié)構(gòu)普遍采用整孔預(yù)制箱梁，并用架橋機架設(shè)。由于橋梁所經(jīng)地區(qū)情況千差萬別，所以架橋機都是針對特定線路設(shè)計、制造，以提高橋梁施工的質(zhì)量和效率。特別是大噸位的、能適應(yīng)不同跨度的架橋機需求旺盛。而本項目針對DF型，研究其結(jié)構(gòu)組成，以滿足復(fù)雜工況下架橋機的結(jié)構(gòu)和強度要求。1-3-1、組成及功能DF900型架橋機結(jié)構(gòu)主要由主梁、后支腿、中支腿、輔助支腿、前、后天車等主體結(jié)構(gòu)與運梁臺車組成。（1）主梁結(jié)構(gòu) 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(shè)置有橫聯(lián)，將兩片主梁連接為一個整體。主梁是

12、架橋機的直接承受載荷的主要構(gòu)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型結(jié)構(gòu)，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(lián)結(jié)，架梁時由專用裝置受力，設(shè)置液壓千斤頂，實現(xiàn)受力裝置與走行臺車的轉(zhuǎn)換。后支腿臺車運行為單軌方式，軌道采用起重機軌，走行軌距按箱梁腹板中心設(shè)置，使箱梁合理受力。走行軌道利用設(shè)置于后支腿的卷揚機和設(shè)至于前支腿的導(dǎo)繞滑輪進行拖拉，極大程度的方便施工。（3）中支腿中支腿為主梁前支撐點，設(shè)有固定節(jié)、折疊節(jié)和調(diào)整節(jié)，以滿足橋梁縱坡、變跨作業(yè)和最后一孔橋梁架設(shè)需要。固定節(jié)上部設(shè)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(tài)移位滾輪

13、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(jié)，在架設(shè)最后一孔梁對向兩側(cè)折起，使中支腿可以支立在橋臺上，實現(xiàn)最后一孔梁架設(shè)。調(diào)整節(jié)用于在變跨作業(yè)時調(diào)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(shè)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(dǎo)梁架橋機。架設(shè)橋梁時，運梁車運輸橋梁，運架分體，運梁與架梁平行作業(yè)，

14、作業(yè)效率高。中支腿設(shè)置伸縮節(jié)和活動節(jié)，使架橋機完全能夠適應(yīng)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、架梁安全可靠。作業(yè)程序簡單明了，整機縱、橫向穩(wěn)定性好。輔助支腿能夠根據(jù)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(shè)置錨固即可滿足工作需要。架橋機架梁作業(yè)和過孔作業(yè)采用變頻調(diào)速，起升系統(tǒng)三點起吊梁體，并可左右橫向移梁，極大程度滿足作業(yè)的精度和施工操作的便利。無導(dǎo)梁的架橋機采用架橋機直接過孔，作業(yè)程序明顯較導(dǎo)梁式架橋機要簡潔，作業(yè)效率高于導(dǎo)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(tài)。（1）運梁車馱運混

15、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(dāng)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(shè)完畢的橋梁上的軌道前行，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(xù)前行到橋梁邊上；（6）運梁車馱運下一個混凝土梁，如此循環(huán)完成連續(xù)架設(shè)任務(wù)。根據(jù)上面的分析過程，我們擬設(shè)計的架橋機的具體工作過程流程圖如圖11所示：天車系統(tǒng)開始S1：前后均在尾部設(shè)定位置S2：前天車吊具下放S3

16、：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，停止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：前后天車停止，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、停止S13：前天車碰到觸點、停止其他過程圖11 架橋機架梁工作流程第二章 技術(shù)方案2-1、設(shè)計原則1、 適應(yīng)復(fù)雜工況下的結(jié)構(gòu)要求。2、 符合起重設(shè)備設(shè)計規(guī)范。3、 以架橋機架梁施工的高效率和高質(zhì)量為設(shè)計目標(biāo)。2-2、設(shè)計要求 900t級高速鐵路架橋機屬于一種大型的特種起重設(shè)備，其方案的確定除應(yīng)符合起重設(shè)備的一般要求之外，還必

17、須與鐵路施工的特點緊密結(jié)合。方案的確定首先應(yīng)保證施工作業(yè)的合理性和架橋機受力的合理性，也即保證作業(yè)的安全性，其次是應(yīng)使作業(yè)盡可能方便，減輕勞動強度。架橋機作業(yè)的安全性體現(xiàn)在兩個方面，一是架梁作業(yè)的安全性，一是架橋機過孔作業(yè)的安全性。2-3、設(shè)計優(yōu)化（1）能實現(xiàn)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機構(gòu)實現(xiàn)“空中移梁”，將會逐步取代墩頂移梁方式。目前的架橋機基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(gòu)，而不是利用其他輔助機具來實現(xiàn)縱向移動就位。同樣是自行縱移，但不同的支撐方式卻產(chǎn)生了不同的縱移方法，并導(dǎo)致不同的效果，這部分是國內(nèi)架橋機主

18、要區(qū)別之所在。如北戴河通聯(lián)橋機廠與鄭州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(dǎo)梁式架橋設(shè)備上，但輔助工序復(fù)雜，在較大跨度橋梁施工中由于導(dǎo)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(gòu)，通過相互間的有序換步來實現(xiàn)步履縱移（3）能適應(yīng)縱坡，橫坡及曲線上的架梁要求。在適應(yīng)曲線橋梁架設(shè)方面，單導(dǎo)梁式架橋機比雙導(dǎo)梁式架橋機更具有發(fā)展前途。但由于存在單向橫坡，橋?qū)拑蓚?cè)的水平高差相當(dāng)大，有時達到2m以上。在施工中，除了采取適當(dāng)調(diào)整枕木墊高方法之外，還需要架橋機自身能夠?qū)崿F(xiàn)支腿高度調(diào)整，以保證架橋機基本處于水平狀態(tài)。（4）自重輕，利用系數(shù)高。

19、架橋機起重量與自重之比為利用系數(shù)，這是評價架橋機綜合性能的一個重要指標(biāo)，一般認(rèn)為應(yīng)大于04。選擇先進、合理的結(jié)構(gòu)形式，十分重要，主導(dǎo)梁作為架橋機的主要鋼結(jié)構(gòu)，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結(jié)構(gòu)形式較多，因為不僅自重輕，受力性能優(yōu)良，側(cè)向抗扭剛度大，而且外形美觀，倍受推崇，應(yīng)用較為廣泛。采用優(yōu)化設(shè)計與結(jié)構(gòu)有限元分析方法來減輕結(jié)構(gòu)重量，是提高利用系數(shù)的主要途徑之一。（5）系統(tǒng)安全可靠。架橋機不同于一般的施工機械，屬于特種設(shè)備，始終應(yīng)將安全放在首位。從國內(nèi)近二十年來發(fā)生的架橋機歷次重大事故中，我們可以看到基本上不外乎整機在斜橋上溜車、橫向傾覆

20、、過孔時支腿失穩(wěn)而導(dǎo)致整機傾覆等。2-4、本文設(shè)計內(nèi)容機械產(chǎn)品的輕型化、大功率化發(fā)展，對其性能安全提出了更高的要求。將有限元技術(shù)和現(xiàn)行理論結(jié)合起來，對架橋機結(jié)構(gòu)進行全面的分析評估，來提高結(jié)構(gòu)的安全可靠性，是本文的目的。本文以DF900型架橋機為研究對象，通過計算進行架橋機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，再運用有solidworks完成三位模型的建立，最后導(dǎo)入限元分析軟件ANSYS對架橋機結(jié)構(gòu)進行強度校核。主要工作如下：（1）對DF900型架橋機的作業(yè)過程和各工況進行載荷分析，并據(jù)此對其進行各支反力和應(yīng)力的計算。（2）運用有限元分析軟件ansys進行強度校核。第三章 總體設(shè)計3-1設(shè)計依據(jù) 1. 起重機設(shè)計規(guī)范2.

21、 起重機試驗規(guī)范和程序 3. 起重機械安全規(guī)程4. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范5. 裝配件通用技術(shù)要求6. 緊固件機械性能7. 鐵道架橋機架梁規(guī)程8. 焊接件通用技術(shù)要求3-2、主要技術(shù)參數(shù)1）整機參數(shù)運架梁型雙線單箱等跨及變跨鐵路箱梁適應(yīng)線路曲線分析適應(yīng)風(fēng)力6級（工作狀況）、11級（非工作狀態(tài)）適應(yīng)工作環(huán)境架梁理論作業(yè)時間小時/片（不含運梁時間）整機重量（不含輪胎運梁車重量）整機配電功率（不含輪胎運梁車功率）整機外形尺寸63.7m×17.7m×12.59m2）架橋機架梁方式單跨簡支、定點提梁、微調(diào)就位適應(yīng)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

22、微調(diào)距離起重小車橫移微調(diào)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(yīng)坡度縱坡，橫坡軸距線距輪胎數(shù)量60個接地比壓外形尺寸42m×68m×3.5m整車功率3-3、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計3-3-1、 主體結(jié)構(gòu)1） 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結(jié)構(gòu)。主梁蓋板上鋪設(shè)有縱移天車運行軌道和起重天車微調(diào)軌道。根據(jù)變跨架設(shè)要求，主梁設(shè)計是預(yù)留32米跨、24米跨、20米跨支腿安裝螺栓孔。主梁結(jié)構(gòu)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(jié)段。單根橫

23、梁長5.7米，高1.5米，寬1.3米?？v梁和橫梁均采用Q370D鋼焊接而成。主梁結(jié)構(gòu)各節(jié)段采用法蘭板連接。在轉(zhuǎn)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。2） 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?？芍苯油ㄟ^混凝土箱梁，后支腿底部設(shè)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(shè)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(xiàn)架橋機20米、24米、32米變跨架設(shè)。根據(jù)后支腿的受力工況和有限元分析確定，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。3） 前支腿前支腿由

24、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、主梁形成架梁承載結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)架梁是前支腿剛性支撐。前支腿設(shè)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(xiàn)架梁機20米、24米、32米跨變跨架設(shè)。根據(jù)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。前支腿結(jié)構(gòu)均采用Q370D鋼焊接而成。4） 輔助支腿輔助支腿由上橫梁、支腿本體、油缸主組成變跨時的自重承載結(jié)構(gòu)。輔助支腿與主梁剛性連接，隨主梁在后支腿驅(qū)動下前移變跨。在前支腿到位時輔助定

25、位。根據(jù)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。輔助支腿結(jié)構(gòu)均采用Q370D鋼焊接而成。3-3-2、 起升系統(tǒng)起升系統(tǒng)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(lián)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(gòu)安全。為降低整機高度，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結(jié)構(gòu)。起重天車具有起升、縱移

26、、橫向三維動作功能，保證箱梁的準(zhǔn)確對位安裝。起升系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的點機減速器卷筒滑輪組方式，縱向、橫向微調(diào)采用油缸頂推滑移方式。起重卷揚機為內(nèi)藏式卷揚機，采用變頻器無極調(diào)速。卷揚機的高速軸和卷筒上均設(shè)置有制動裝置，高速軸上采用液壓推桿制動器作為常規(guī)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(yè)安全可靠。3-3-3安全裝置 架梁機縱向過孔限位裝置。 起升機構(gòu)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(fēng)速報警裝

27、置 高空檢修、操作平臺欄桿。第四章 設(shè)計計算4-1、計算依據(jù)1. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范2. 起重機設(shè)計規(guī)范3. 機械設(shè)計手冊4. 起重機設(shè)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(fēng)壓 前支腿 非工作風(fēng)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、后支腿支承，前、后天車位于后支腿）1、中、后

28、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

29、力（前、后支腿支承）4-3、結(jié)構(gòu)計算4-3-1、傾覆穩(wěn)定性計算（1）架梁機非工作狀態(tài)，抗傾覆穩(wěn)定性1、前、后支腿支承傾覆力矩：主梁迎風(fēng)面積主梁受風(fēng)面積形心高輔助支腿迎風(fēng)面積輔助支腿受風(fēng)面積形心高前支腿迎風(fēng)面積前支腿受風(fēng)面積形心高后支腿迎風(fēng)面積后支腿受風(fēng)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(tài)下，架梁機的傾覆力矩系數(shù)均在設(shè)計要求內(nèi)。故設(shè)計上可靠的。（2）工作狀態(tài)下抗傾覆穩(wěn)定性傾覆力矩：箱梁面積 箱梁受風(fēng)面積形心高由計算可知，在工作狀態(tài)下抗傾覆穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。設(shè)計可靠。4-3-2、主梁結(jié)構(gòu)計算選取截面如圖，材料選取，幾何參數(shù)如下：202013001500截面面積：慣性矩：

30、（1）連接螺栓計算主梁僅在豎直方向上受力，如圖所示：YX217.5q3445 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(yuǎn)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安全系數(shù)，按工作級別計算

31、，不小4.5，考慮起重量大，選取2、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：實際安全系數(shù)：滿足設(shè)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(zhì)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：選用鄭州華龍滑移材料：最大荷載比壓：靜摩擦系數(shù)：動摩擦系數(shù)：（3）吊桿計算1、許用應(yīng)力吊桿采用材料，屈服極限：，根據(jù)機械設(shè)計手冊選取螺紋計算安全系數(shù)，則：2、應(yīng)力計算吊桿采用螺紋，主要參數(shù)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

32、螺紋剪切面積（4）吊桿附件計算承壓墊板采用，其中屈服極限為，取安全系數(shù)為，許用應(yīng)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(yīng)力：承壓墊板懸臂截面面積承壓墊板彎曲應(yīng)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、工況說明主金屬結(jié)構(gòu)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(jié)。五種工況包括：非工作狀態(tài)，整機抗風(fēng)能力。前起重行車吊

33、粱起升時，整機穩(wěn)定性能。前起重行車吊梁前行至跨中位置時，主梁的強度計算。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(wěn)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內(nèi)容包括：（1） 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(yīng)力和變形；（2） 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），后支腿和主梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形

34、。（3） 架橋機在前天車提起混凝土梁、后天車剛提起混凝土梁，后支腿和主梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形。（4） 架橋機起吊混凝土梁至落梁位置，前支腿和主梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)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(diào)整、落梁四種動作，施工要求，四種動作單獨實現(xiàn)，無組合動作。本文參照起重機設(shè)計規(guī)范GB381183 33載荷分類與載荷組成結(jié)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、水平慣性載荷等基本載荷，該組合下安全系數(shù)取為15；載荷組合II包括上述基本載荷與偏斜運行側(cè)向力、工作狀態(tài)風(fēng)

35、載等附加載荷共同作用，該組合下安全系數(shù)取為133；載荷組合m包括基本載荷、附加載荷與非工作狀態(tài)風(fēng)載、試驗載荷等特殊載荷，該組合下安全系數(shù)為115。每種載荷組合又有多種組合方式，每種組合方式都應(yīng)計算，通過比較確定最不利情況，該情況下應(yīng)滿足強度和穩(wěn)定性要求，各種計算載荷起重機設(shè)計規(guī)范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(chǎn)品，該公司由John Swanson博士創(chuàng)建于1970年。該程序的主要特點是功能齊全，工程應(yīng)用覆蓋面廣。是一種廣泛的商業(yè)套裝工程分析軟件。所謂工程分析軟件，主要是在機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載所出現(xiàn)的反應(yīng)，例如應(yīng)力、位移、溫

36、度等，根據(jù)該反應(yīng)可知道機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載后的狀態(tài)，進而判斷是否符合設(shè)計要求。一般機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，受的負(fù)載也相當(dāng)多，理論分析往往無法進行。想要解答，必須先簡化結(jié)構(gòu)，采用數(shù)值模擬方法分析。由于計算機行業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的軟件也應(yīng)運而生，軟件在工程上應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在機械、電機、土木、電子及航空等領(lǐng)域的使用，都能達到某種程度的可信度，頗獲各界好評。使用該軟件，能夠降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計時間。5-3-2、架橋機結(jié)構(gòu)分析根據(jù)架橋機大部分結(jié)構(gòu)都是鋼箱梁的特點，在構(gòu)建模型時采用有限元程序提供的板單元。同時構(gòu)建模型采取必要的簡化和設(shè)置：在整體過程中不參與受力的構(gòu)件一律只以等效的集中力替代，在受

37、力位置設(shè)置必要的隔板而在其余地方則略去，單元網(wǎng)格劃分采用自由網(wǎng)格劃分，整體共73066個單元。網(wǎng)格劃分如圖5-1所示：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部分在豎直向下方向位移偏移量最大的工況，并且后支腿部分應(yīng)力較大。由圖5-2、5-3可以看出，后支腿最大應(yīng)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(yīng)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，并且也是主梁部分應(yīng)力最大的工況，所以此工況是主梁最不利的工況。由圖

38、5-4、5-5可以看出，主梁最大應(yīng)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(yīng)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(yīng)力產(chǎn)生在最支腿與主梁接觸部分，最大應(yīng)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(yīng)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

39、落梁位置時的強度分析。此工況是對架橋機前支腿部分最不利的工況。此工況主要是由前支腿、后支腿支撐，且前支腿相對于后支腿較薄弱，此工況下前支腿最大應(yīng)力值為，此工況下主梁中部變形方向是豎直向下，且最大偏移量為。圖5-8 前后天車行至落梁位置的應(yīng)力圖圖5-9前后天車行至落梁位置的位移圖根據(jù)結(jié)果，列出下表：構(gòu)件名稱主梁后支腿前支腿最大應(yīng)力230196.8299.9最大位移41.6許用應(yīng)力280370370第六章 拼裝、應(yīng)用6-1、拼裝設(shè)計（1）拼裝必須嚴(yán)格按照拼裝工藝執(zhí)行。負(fù)責(zé)架橋機安裝的工程技術(shù)人員必須仔細(xì)研究架橋機總裝圖和各部件圖紙，嚴(yán)格按照安裝順序工藝圖紙指導(dǎo)安裝人員進行工作。（2）安裝技術(shù)工必須熟悉架