一种新型快速架桥系统及其桁架桥跨的设计与分析

发布时间：2017-06-27 18:01

  本文关键词：一种新型快速架桥系统及其桁架桥跨的设计与分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自动架桥车多用于军事上,具有机动性好,防护能力强、架设速度快、作业人员少等特点。如果应用到震后救灾任务的执行上能够极大地提高救援质量,缩短救援时间,挽救人民的生命和国家的财产损失。但是目前我军并没有配备同类的可以快速架设抢通保通桥梁的机动性架桥系统,因此本文以快速架桥系统研发的项目为工程背景,鉴于我国军用桥梁在保障部队机动中的重要性和现有研究的不足,本文结合现有的研究成果,通过三维仿真的方法,设计了能够用于震后抢通保通的快速架桥系统,包括军用30t级履带式荷载和20t级轮式荷载的车辙式可展开桁架桥梁的设计,系统深入地研究了与快速架桥系统可配合使用的可展开式的桥梁的性能,同时设计上采用了钢绞线预应力索提高其承载能力,具有保通功能。本文的主要工作和创新性成果如下：(1)通过阅读大量文献资料,对现阶段国内外军用桥梁的发展现状做了详细的研究,总结了符合工程要求的架桥系统的结构特点以及发展趋势,从而得到合理的设计方案。本文提出的新型快速架桥系统与传统的架桥方式相比,用人少、耗时短,能够在一个半小时之内自动架设一条桥梁抢救交通,并且具有很好的机动性可以到达很多大型救援装备无法到达的灾区,完成灾后救援工作；与军用架桥系统相比,本文提出的新型架桥系统采用新型的双桥跨互为辅助架设方式,能够将重量达到吨级的钢结构桥跨自动架设到指定位置,并且完成架设后桥跨能够在较长的时间内具有保通功能,具有很好的国民经济价值,同时因为采用了新型的架设方式降低了对材料高强度低密度的要求,大大降低了成本。(2)根据设计方案以及军用桥节结构设计相关要求和准则,进行桁架桥跨的设计计算,设计了能够用于保障军用30t级履带式车辆荷载和20t级轮式车辆荷载的可展开式桥跨,并借用三维软件辅助设计的方法建立了桥跨的设计模型,进而设计建立快速架桥系统的模型。本文结合快速架桥系统的三维模型介绍快速架桥系统的各部分结构和功能,利用SolidWorks 2010的运动仿真功能,建立了快速架桥系统的运动仿真动画。(3)利用结构有限元分析软件SAP2000对桥跨结构建模,计算分析其挠度和轴力情况,验证其刚性是否足够。(4)利用ANSYS Workbench有限元分析软件对桥跨结构建立有限元模型,并对其进行静态结构分析和模态分析,验证校核其刚度、疲劳寿命等静力学性能,预测振动性能。这种新型快速架桥系统的设计任务是基于与广州中山钢结构有限公司的项目为背景的,是需要指导实际生产的新产品的设计任务,本文讨论了整个系统的设计概念和设计方法,并利用三维设计软件清晰地表达了设计成果,并利用有限元软件对其各方面的性能进行了合理的分析和验证,该产品在不久的将来完成生产后将对国民经济建设以及道路抢通救援等方面带来巨大的帮助。
【关键词】：快速架桥系统 三维设计 桁架桥跨结构 静态计算 振动分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 绪论15-26
• 1.1 课题研究背景与研究意义15-17
• 1.1.1 研究背景15-16
• 1.1.2 研究意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-24
• 1.2.1 军用架桥车的发展现状17-20
• 1.2.2 桁架结构的研究现状20-24
• 1.3 课题研究内容与研究方法24-26
• 第2章 快速架桥系统的设计要求和设计方案分析26-36
• 2.1 工程概述26
• 2.2 架设方法分析26-29
• 2.3 提出并分析设计方案29-32
• 2.4 桥跨结构的参数计算32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 快速架桥系统的三维CAD设计36-46
• 3.1 快速架桥系统的结构组成36-43
• 3.1.1 桥跨结构的结构设计与三维建模37-38
• 3.1.2 架设机构的结构设计与三维建模38-40
• 3.1.3 装卸平台的改装设计与三维建模40-41
• 3.1.4 液压系统的设计41-43
• 3.2 快速架桥系统的运动仿真43-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 桥跨结构的CAE分析46-57
• 4.1 有限元法的发展46-47
• 4.2 桥跨桁架结构的刚度条件校核47-55
• 4.2.1 桁架结构的单元组成以及杆件许用载荷47-49
• 4.2.2 桁架结构的矩阵分析49-53
• 4.2.3 基于SAP2000的有限元计算53-55
• 4.3 基于ANSYS Workbench有限元分析的意义55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 基于ANSYS Workbench的桥跨结构的有限元分析57-78
• 5.1 有限元分析软件ANSYS Workbench57-65
• 5.1.1 ANSYS Workbench概况57-59
• 5.1.2 相关有限元分析理论基础59-65
• 5.2 桁架桥跨结构的静力分析65-73
• 5.2.1 静态结构分析有限元模型的建立66-68
• 5.2.2 静态结构分析的过程68-71
• 5.2.3 静态结构分析结果的讨论71-73
• 5.3 桁架桥跨结构的模态分析73-77
• 5.3.1 双桥体模态分析过程74-76
• 5.3.2 双桥体模态分析结果的讨论76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第6章 总结与展望78-81
• 6.1 总结78-79
• 6.2 工作展望79-81
• 参考文献81-84
• 作者简历84

【参考文献】

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