新型架桥机金属结构减量优化设计与仿真研究

发布时间：2020-06-06 22:41

【摘要】：随着我国经济高速持久的发展,基础设施的逐渐完善。建设高速铁路网,着力扩大客运有效供给,加快构建以高铁为主通道的骨架。现建设一条新的铁路路线,针对一种新型混凝土箱梁,而已有的架桥机无法满足新型箱梁的吊装。故需研发一种新型架桥机来满足新箱梁的吊装。本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)分析国内外架桥机的概况,对现有高速铁路、公路架桥机的典型机型和特点进行分析研究。提出两个新型架桥机方案,一种是无导梁式架桥机,一种是有下导梁式架桥机,并对这两种机型的技术特点进行了介绍。(2)首先对两种方案进行结构和尺寸设计,使其尺寸满足设计要求,对两方案分别采用金属结构理论分析方法,使其计算满足整机强度、刚度和稳定性条件,同时满足架桥机运梁通过250km/h和350km/h隧道断面和隧道进出口架梁等。其次通过定性和定量两个层面对两种方案下的多项指标进行比对分析,结合基于层次分析法决策,得出合理方案。然后对合理方案的金属结构主梁采用极限状态法计算。(3)采用ANSYS大型有限元结构分析软件,应运APDL语言建立合理方案新型架桥机金属结构主梁三维实体模型,分析其静态和模态特性,将仿真结果与理论计算结果进行比对,验证新型架桥机金属结构主梁设计的合理性。(4)对合理方案新型架桥机金属结构主梁进行轻量化优化设计,在满足承载能力和运梁通过隧道要求下,降低架桥机重量,得出一个最佳主梁结构,以降低架桥机的生产制造成本。同时应用C Sharp软件基于Windows平台,以.NET Framework 4.5版本开发一款新型架桥机主梁结构参数化优化设计软件。最后将优化后的主梁结构再次采用有限单元法进行仿真分析,以验证优化后结构的合理性与正确性。
【图文】：

曲线,型架,桥机

这几年国内外架桥机的发展在机型特征上多样化，主要为以下几种机型，，下面分别对其简单介绍。1.3.1 无导梁式架桥机无导梁式架桥机需两跨架设混凝土箱梁，起重小车起吊箱梁沿主梁轨道行走到预制桥墩上方定点落梁。该机型主要由两根主梁和三条支腿组成的钢结构，主梁均为箱型梁，架梁方式为简支式架梁，运梁车将混凝土箱梁运至架桥机尾部喂梁，吊梁天车拖拉提取箱梁，在空中局部微调箱梁位置定点落梁。典型机型有 JQ900E 型架桥机（见图 1.1）。优点：运架梁为平行作业；跨孔架梁作业简单，可以很容易地架设首孔梁和末孔梁，对桥墩没有特别要求；该机可自行走行驶入或离开落梁位置；在不做任何变动的提前下，可架设前支腿和中支腿净跨度范围之内的混凝土箱梁。缺点：跨孔作业呈大悬臂工况，该工况纵向倾覆力矩大，整机倾覆稳定性差；自重大，体积大，不易通过隧道；曲线架梁操作困难。

型架,桥机

第一章绪论1.3.2 下导梁式架桥机下导梁式架桥机是一跨式架设混凝土箱梁。架桥机主梁前端上的吊梁天车将导梁起吊安放在前面的预制桥墩上，架桥机携带混凝土箱梁缓慢行走到导梁上方，这时不能将梁片直接放下，导梁此时在梁片下方，主梁上的吊梁天车需将导梁起吊，移到前方的预制桥墩上，将其放下。随后主梁上的起重小车将梁片安放在桥墩上，架梁完成。典型机型有 JQ900 型架桥机[7]（见图 1.2）。优点：下导梁式架桥机运梁与架梁为并行作业，机型结构简单、稳定性好；起重小车采用定点起吊方式，即避免了吊重行走，又避免了运梁车向架桥机尾部喂梁时起重小车和运梁小车的同步工作问题。缺点：下导梁如果承载受力过大将导致架设首、末孔梁时，需借助大吨位起重机和运输车协同施工；在架梁作业中，架设大跨度连续梁，无法整孔架设时，需要拆卸整机跨孔，费耗工时。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.36

【参考文献】