大型桁架式桥梁检测车风载荷下稳定性分析及主动防摆研究

发布时间：2020-03-27 05:03

【摘要】：大型桁架式桥梁检测车通过展开的臂架将检测人员送至桥底对大宽度的桥梁进行流动检测和养护。在作业过程中,检测车的臂架形成一种大跨度的悬空结构,在臂架伸缩运动、移动载荷、人员行走、风载荷等外界激励下,很容易发生振动,降低了作业舒适性和安全性。为了抑制检测车臂架的振动,提高作业安全性和稳定性,本文以某桁架式桥梁检测车为研究对象,结合理论建模与仿真分析,深入研究了大型桁架式桥梁检测车臂架系统风载荷下的稳定性和主动防摆系统。首先,建立了检测车臂架系统伸缩运动,移动载荷,行走激励下的运动方程和力学模型,运用ANSYS分析了检测车激励振动的动态响应,得出了臂架的振动响应曲线,评估了垂直振动位移对安全性的影响。其次,研究了风荷载的基本特性和结构风振的分析计算方法,运用MATLAB分析了Davenport风速功率普和脉动风速时程曲线。基于随机振动的基本理论,利用ANSYS对检测车臂架进行了瞬态动力学和谱分析,得出了臂架的风致振动位移,评估了风荷载对检测车臂架系统的影响,仿真结果表明风振位移明显大于设计规范中的限定值,会对检测人员的安全带来隐患。再次,针对臂架振动特性提出了主动防摆方案和控制策略,通过机械结构,电液伺服系统,控制系统实现对振动的抑制。对液压系统的关键部件做了选型设计,分析了PLC控制系统的硬件和控制流程,利用MATLAB分析了系统的稳定性,结果表明电液伺服系统是稳定的。最后,采用基于PLC的模糊PID控制算法对系统进行实时调控,利用MATLAB的FUZZY工具箱设计了控制器,在Simulink中建立了系统模型,并进行了仿真分析,证明了控制系统具有较好的适应性和鲁棒性;通过ADAMS和MATLAB的联合仿真,对主动防摆系统进行了分析,验证了设计方案的合理性和控制策略的可靠性。
【图文】：

检测车,臂架,作业平台

牵引工作平台作业时的流动检测和非作业时的转移，专用底盘上除了通用的车轮外，还有液压支承轮用于作业时加强支撑和保证整体稳定性；车上部分主要包括与底盘相连的回转平台，翻转机构，连接架三部分。回转机构包含竖直滑动架和水平回转台，在动力作用下可以在垂直方向升降也可以在水平方向旋转；翻转机构主要由伸缩液压缸组成，在动力作用下带动连接机构和车下部分整体翻转；连接架主要由与翻转机构连接的副车架和与垂直臂架连接的滑动导轨组成，用于连接车上部分和车下部分，在检测车作业时主要由导轨施加对车下部分臂架的约束；车下部分又包括垂直臂架，旋转臂架和作业平台，垂直臂架可在连接机构的导轨上实现上下滑动，旋转臂架用于连接垂直臂架和作业平台，在动力作用下通过齿轮等机构带动工作平台旋转；作业平台又分为固定臂架和伸缩臂架，固定臂架相对旋转臂架固定只随其做旋转运动，伸缩臂架可以相对固定臂架轴向伸缩运动；在作业平台底部有网板作为隔层提供安全保障；在车下部分展开时，为了保证检测车的平衡在底盘上配备了平衡质量，通过平衡重的相应移动保证检测车重心的平衡，检测车具体结构分布如图 1.1 所示。

水平旋转,回转机构

第一章绪论1.2.2 桁架式桥梁检测车工作原理检测车的动作顺序如图 1.2～1.5 所示，在桥梁检测车展开作业时一般会先放下支撑轮，通过液压驱动的支撑轮和汽车轮胎与地面混合接触，，提高检测车的工作稳定性。当检测车停稳后底盘上回转机构在液压系统驱动下推动车上部分和车下部分整体缓缓升起，直至高度超过桥梁的护栏或隔音墙；然后回转平台旋转 90 度，侧翻液压缸推动连接架和车下部分缓慢侧翻到竖直方向；旋转臂架在液压系统作用下推动工作平台的固定和伸缩臂架旋转至水平；在连接机构升降液压机构的驱动下，垂直臂架带动工作平台向下滑移达到作业高度；在旋转臂架动力作用下通过齿轮机构带动工作平台在水平方向上旋转至转到桥底需要检修的区域；在工作平台伸缩机构的驱动下，伸缩臂架相对固定臂架做轴向运动到达检测维修位置。随着桥梁检测车的前进，工作平台上的检测人员可以对整个桥梁底部和桥墩做最大范围的的检测和维护。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U446.3

【参考文献】