一种用于钢桁梁大节段制造的倒运工装设计分析方法技术

本发明专利技术公开了一种用于钢桁梁大节段制造的倒运工装及设计分析方法。本发明专利技术所述的倒运工装包括呈方框形的基座、位于所述基座中间的支撑平台以及连接所述基座和支撑平台的支撑结构，所述支撑平台的顶面高于所述基座的顶面；所述支撑结构包括若干个支撑梁，所述支撑梁在所述支撑平台四周并且对称设置；所述通过本工装的设计解决钢桁梁桥超大节段无应力制作和转运的技术难题，同时降低基建成本投入，结构简单、安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钢桁梁大节段制造的倒运工装设计分析方法


[0001]本专利技术属于钢桥梁制造领域，特别涉及一种用于钢桁梁大节段制造的倒运工装及设计分析方法。

技术介绍

[0002]随着大跨度钢桥梁不断发展，工厂化、装配化制造逐渐成为钢桥梁制造的主要理念，大型钢桁梁采用整体大节段制造，大大提高了桥址的安装效率，同时，也对工厂内大节段制造技术、制造设备和制造场地的加工能力提出了更高要求。如何实现重达1800多吨的钢桁梁无应力制作，如何实现现有场地的地面承载力满足超大节段的制作和存放如何实现超大节段的厂内转运；如何降低超大节段制造场地使用率等，均成为大型钢桁梁超大节段工厂化制造急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种用于钢桁梁大节段制造的倒运工装及分析设计方法。本专利技术的倒运工装实现了钢桁梁超大节段工厂制造。
[0004]技术方案：本专利技术所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，所述倒运工装包括呈方框形的基座、位于所述基座中间的支撑平台以及连接所述基座和支撑平台的支撑结构，所述支撑平台的顶面高于所述基座的顶面；所述支撑结构包括若干个支撑梁，所述支撑梁在所述支撑平台四周并且对称设置。
[0005]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述支撑平台为中空的圆柱形结构；所述支撑平台内部设置有若干块第一加强筋，若干块所述第一加强筋呈中心辐射状分布。
[0006]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述支撑梁围绕所述支撑平台呈十字型分布。/>[0007]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述支撑梁的侧面呈直角梯形结构，所述支撑梁包括与所述基座侧面连接的第一端面以及与所述支撑平台的侧面连接的第二端面；所述第一端面的高度与所述基座的高度相同，所述第二端面的高度与所述支撑平台的高度相同，所述支撑梁的底面与所述基座以及支撑平台的底面位于同一平面；沿着第一端面至第二端面的方向，所述支撑梁的内壁设置有多条第二加强筋。
[0008]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述支撑梁内部设置有与所述第一端面或者第二端面平行的隔板。
[0009]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述支撑梁内设置有横向延伸的底板加强筋。
[0010]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述基座内部设置有第三加强筋。
[0011]本专利技术所述的倒运工装的设计方法，包括以下步骤：基于ABAQUS软件进行有限元分析，得出最不利情况下支座的应力分布及变形情况，得到整体模型的最大应力以及最大变形满足倒运工装的要求，得到最终设计的倒运工装。
[0012]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述的ABAQUS软件进行有限元分析包括以下步骤：
[0013](1)计算参数假定：(1
‑
1)工装的每个构件为薄板构件，以板单元进行建模分析；(1
‑
2)钢材处于弹性变形阶段；(1
‑
3)所有板单元的焊接连接强度满足构造要求；(1
‑
4)将焊缝带来的额外自重荷载以密度增大系数的形式，平均分布于整个模型；(1
‑
5)以最大Mises应力作为判断依据，通过不同工况下最大Mises应力与钢材屈服强度的比较判断构件是否失效；
[0014](2)计算荷载：倒运工装采用最不利状况下的荷载计算；
[0015](3)计算模型：(3
‑
1)单元选择：模型采用线性四边形单元进行有限元模型的网格划分，几何形状复杂的边角位置采用线性三角形单元进行划分；(3
‑
2)材料参数：包括材料建模密度、弹性模量、泊松比、材料几何尺寸及厚度，按设计结构建模后，再依此将构件组集成整体模型；(3
‑
3)边界条件：考虑模型中两种主要的边界条件：第一类为固定边界，该边界用于吊点及支座支撑点位置；第二类为自由边界；
[0016](4)计算结果及其分析：分析模型的受力变形如，得到整体模型的最大应力以及最大变形满足倒运工装的要求，得到最终设计的倒运工装。
[0017]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(4)中，所述材料的建模密度为材料实际密度的1.05～1.2倍。
[0018]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(4)中，采用Q370q钢材建模，材料密度为7850kg/m3，建模用密度为8242.5kg/m3，弹性模量为206000MPa，泊松比为0.3。
[0019]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(4)中，所述的边界条件是以中心支撑点(即大节段的吊点)和基座的四个角(工装支撑点)为固定边界，其余位置均采用自由边界来建模。
[0020]本专利技术进一步提供了倒运工装的受力分析方法，包括以下步骤：所述的分析方法为采用ABAQUS软件进行有限元分析，得到整体模型的最大应力以及最大变形。
[0021]有益效果：(1)本专利技术的工装的中间为刚度较大的圆柱箱体作为主要受力点，侧面成锥形可以很好地将中心受力传递到工装周圈的横梁上，使得横梁周边均可做刚性支撑，方便存梁和模块车运输；(2)本专利技术的工装中间的支撑结构为十字型箱体结构，该结构呈梯形，可大大提高工装的整体抗弯能力；(3)本专利技术的工装实现更为近似成桥状态的无应力制作，大大降低制造场地的基建投入和大大提高了场地使用率；(4)本专利技术的工装同时兼具分配承载的功能，弥补模块车局部承载不足，无需另行制作专用分配承载梁；(5)本专利技术的工装结构简单、绿色环保、回收价值高，工装设计功能齐全、实用性强、操作简洁。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的倒运工装的受力分析图；
[0023]图2为本专利技术的倒运工装的受力分析图；
[0024]图3为本专利技术实施例1的倒运工装的侧视图；
[0025]图4为本明实施例1的倒运工装的俯视图；
[0026]图5为本明实施例1的倒运工装的立体图；
[0027]图6为本明实施例1中的基座边框结构示意图；
[0028]图7为本明实施例1中的支撑平台的结构示意图；
[0029]图8为本明实施例1中的支撑梁的结构示意图；
[0030]图9为本专利技术倒运工装运载大节段俯视图；
[0031]图10为本专利技术倒运工装运载大节段出胎示意图；
[0032]图11为本专利技术的大节段出胎示意图。
具体实施方式
[0033]实施例1：倒运工装的设计以及针对设计的工装进行受力分析：
[0034](1)该运梁用的倒运工装采用钢板焊接而成，具体采用Q370q钢材，基于ABAQUS软件进行有限元分析，得出最不利情况下倒运工装的应力分布及变形情况。
[0035](2)计算假定:在该模型建模过程中，主要遵循以下假定：
①
工装所有构件为薄板构件，即以板单元进行建模分析；
②
钢材处于弹性变形阶段，不考虑塑性和损伤本构；
③
所有板单元的焊接连接强度至少满足规范规定的构造要求，模型不考虑连接细节；
④本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，所述倒运工装(1)包括呈方框形的基座(10)、位于所述基座(10)中间的支撑平台(20)以及连接所述基座(10)和支撑平台(20)的支撑结构(30)，所述支撑平台(20)的顶面高于所述基座(10)的顶面；所述支撑结构(30)包括若干个支撑梁(300)，所述支撑梁(300)在所述支撑平台(20)四周并且对称设置。2.根据权利要求1所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，所述支撑平台(20)为中空的圆柱形结构；所述支撑平台(20)内部设置有若干块第一加强筋(201)，若干块所述第一加强筋(201)呈中心辐射状分布。3.根据权利要求2所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，所述支撑梁(300)围绕所述支撑平台(20)呈十字型分布。4.根据权利要求3所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，所述支撑梁(300)的侧面呈直角梯形结构，所述支撑梁(300)包括与所述基座(10)侧面连接的第一端面(301)以及与所述支撑平台(20)的侧面连接的第二端面(302)；所述第一端面(301)的高度与所述基座(10)的高度相同，所述第二端面(302)的高度与所述支撑平台(20)的高度相同，所述支撑梁(300)的底面与所述基座(10)以及支撑平台(20)的底面位于同一平面。5.根据权利要求4所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，所述基座(10)的每个边框(100)内设置有若干块第一隔板。6.根据权利要求5所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，沿着第一端面至第二端面的方向，所述支撑梁(300)的内壁设置有多条第二加强筋(305)；所述支撑梁(300)内部设置有与所述第一端面或者第二端面平行的第二隔板(306)。7.根据权利要求6所述的用于钢桁梁大节段制造的倒运工装，其特征在于，所述基座(10)内部设置有第三加强筋(101)。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦国，刘志刚，马增岗，金龙君，陈正凯，
申请(专利权)人：中铁宝桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：