BL250架橋機有限元分析及應用

摘 要：通過對BL250架橋機結構進行有限元分析，研究架橋機在不同工況下的應力分布情況及整體結構變形，以判斷架橋機結構是否合理，是否滿足剛度和強度要求。有限元分析結果表明，架橋機結構滿足剛度和強度要求；使用證明，BL250架橋機滿足剛度和強度要求，并且滿足現場施工要求，大大提高了工作效率。

關鍵詞：BL250架橋機；剛度；強度

BL250架橋機是我公司為寧波象山港公路大橋主橋標準節段懸拼施工而設計。架橋機額定起重量為250t，采用抬吊施工的工法。吊裝采用船舶運輸到橋位，由架橋機將鋼箱梁節段安全準確的提升至橋面，并依靠吊點縱、橫移機構及吊具調平機構的配合進行對位和拼接。架橋機完成一個鋼箱梁節段的吊裝后，通過步履走行機構到達下一工作位置。

本文通過有限元結構分析，對BL250架橋機的剛度和強度進行校核，為該設備的整體結構設計提供必要的設計依據。

1 結構分析

底盤采用以箱形和工字形梁組成的平面框架結構。主要由前橫梁、后橫梁、兩根主縱梁及平面聯接系組成。前橫梁下面兩端設有四個螺旋支頂。底盤為立柱、斜撐桿、后拉桿、司機室、卷揚機、液壓泵站等提供支承。主縱梁前部設有立柱和斜撐連接法蘭。底盤尾部設與鋼梁吊耳相連接的錨固裝置。

菱型結構架主要由頂部主梁、斜撐桿、后拉桿及立柱等組成。頂部主梁為箱型變截面結構，其頭部安裝有可縱向、橫向滑移的起升滑輪組；立柱采用箱式結構，下端通過法蘭同底盤栓接，其上部通過銷軸同后拉桿鉸接；后拉桿采用箱型截面，兩端分別通過銷軸與底盤縱梁和立柱鉸接。頂部主梁、斜撐桿及立柱之間通過空間聯接系連成一體。

2 有限元建模

因架橋機主要由箱型梁和工字型梁構成，采用梁單元BEAM188進行模擬。整個模型采用參數化建模，這樣可以根據實際工況給予的實際參數，靈活變換模型，從而達到節省時間，并可以根據不同的實際工況，不同的參數，來分析所得模型的實際情況。材料屬性：彈性模量E=2.06×105MPa，泊松比μ=0.3，密度為7850kg/m3。BL250架橋機有限元模型見圖2。

2.1 工況及載荷

選擇架橋機最危險的兩個工況計算：

工況1：起吊額定載荷250t，工作幅度為13m；

工況2：起吊動載試驗載荷1.1*250t，工作幅度為11.4m。

載荷按照GB3811-2008《起重機設計規范》確定。有限元分析考慮的載荷有：自重載荷、工作狀態風載荷、起升載荷、起升動載荷[1]。

2.2 約束條件

3 計算結果分析

4 架橋機試驗

將設計制作成功的BL250架橋機在廠內組裝完成后，進行靜載試驗，靜載起重量為1.25倍的額定起重量，即起重量為312.5T，使負荷提升至離地面約100～200mm，懸停10min，再卸去負荷，檢查架橋機是否有永久變形；如此往復三次不應有永久變形。試驗結果表明，BL250架橋機剛度和強度值滿足要求，主梁的靜撓度在允許范圍內，結構無永久變形，該架橋機可用于實際生產。試驗結果驗證了有限元分析的正確性和可靠性。

5 結束語

5.1 有限元計算結果表明，架橋機結構剛度和強度均滿足實際應用要求。

5.2 試驗結果表明，BL250架橋機剛度和強度值滿足要求，靜撓度在允許范圍內，結構無永久變形，該架橋機可用于實際生產。試驗結果驗證了有限元分析的正確性和可靠性。

參考文獻

[1]博弈創作室.ANSYS9.0經典產品基礎教程與實例詳解[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]GB/T3811-2008，起重機設計規范[S].

[3]張質文，虞和謙，王金諾，等.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.