ansys450吨架桥机计算书..doc

中铁*局广珠城际轨道交通工程TLJ450架桥机简要计算书及图纸修改说明 ************ ******年**月**日 本计算书包括两部分内容，第一部分为TLJ450架桥机的简要结构计算，首先分析工况，用ANSYS建立有限元模型(采用BEAM4单元)，计算弯矩、轴力产生的合成应力与变形，对危险截面，提取内力，计算复合应力，第二部分对目前图纸及计算书中存在的问题做出说明。 1．强度与变形计算 TLJ450架桥机的结构计算模型见图1，ANSYS建立的有限元模型见图2，建立有限元模型时，主梁的截面惯性矩计算考虑钢轨及纵向加劲肋，严格按图中尺寸精确计算，主梁各段截面几何性质见附录1，其余构件的惯性矩计算忽略纵向加劲肋。 1.1主梁前跨跨中强度计算与变形计算 计算工况说明：前行车吊梁行走至前跨跨中位置，吊点位置横向偏移300mm，行车净重45t，所吊梁净重为225t。静刚度计算时不考虑动载效应，不考虑金属结构自重，不考虑风载。强度计算时考虑动载效应((45+225)*1.1=297t)，金属结构自重放大1.1倍，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m，忽略支腿所受风载。 主梁前跨跨中应力为111.8Mpa，应力云图见附录2图1，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，由该应力与考虑约束弯曲、约束扭转产生的应力及与剪应力、局部挤压应力等次应力的复合应力不再计算，复合应力一定满足强度要求。 主梁前跨跨中垂向位移为29.6mm，静刚度为L/1158，位移云图见附录图2。 1.2前支腿强度计算 计算工况说明：前、后行车共同吊梁行走至前跨准备落梁，此时两行车距离30.5m，中间位置比前跨跨中位置前移200mm，对应墩跨中心，前后吊点位置横向偏移300mm，同时前支腿支点位置按曲线架梁计算，偏移600mm。每个行车净重45t，前后吊点吊梁净重各为225t。考虑动载效应单吊点载荷为(45+225)*1.1=297t，金属结构自重放大1.1倍，忽略支腿所受风载，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m。 前支腿立柱最大压应力为139Mpa，应力云图见附录2图3，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，由该应力与考虑约束弯曲、约束扭转产生的应力及与剪应力等次应力的复合应力不再计算，立柱的稳定性(长细比不大)不再计算，最终结果一定满足强度要求。 前支腿下横梁最大应力为133.9Mpa，该梁承受剪力(有限元计算为2031.9kN)较大，应计算复合应力，下横梁截面修改后尺寸见图3。 惯性矩：I=4196053333mm4 腹板角点静面矩： 腹板中心静面矩： 剪力产生的腹板角点剪应力： 剪力产生的腹板中心剪应力： 前支腿下部简化为铰接，极限状态时一侧腹板接触垫梁，另一侧腹板脱离接触，这时下横梁承受扭矩，有限元计算立柱轴力为2023.9kN，产生的扭矩为2023.9*1000*(700/2-60-20/2)=566692000N·mm 图1 TLJ450架桥机结构计算简图 图2 TLJ450架桥机有限元梁单元模型 扭矩在腹板产生的剪应力为： 腹板角点合成剪应力： 腹板中心剪应力：。这里假设为极限状态，实际情况并非出现，或很少出现，而且考虑了风载荷，实际上有风载时，安全系数取1.33, 此时，强度条件仍然满足。 腹板角点复合应力： 图3 前支腿下横梁修改后截面尺寸 1.3中支腿强度与变形计算 计算工况说明：强度计算时，前行车吊梁，后行车起吊完毕，此时，后行车位于后跨中前行15.25m位置，前后行车距离30.5m，前后吊点位置横向偏移300mm，同时前支腿支点位置按曲线架梁计算，偏移600mm，每个行车净重45t，前后吊点吊梁净重各为225t，考虑动载效应每个行车吊点载荷为(45+225)*1.1=297t，金属结构自重放大1.1倍，主梁承受风载线载荷为250*1.7*2.8=1190N/m，忽略支腿所受风载。变形计算时，后行车位于中支腿，前后行车距离30.5m，前后吊点位置无横向偏移，前支腿支点位置无横向偏移，不考虑金属结构自重，不考虑动载效应，鉴于风载改善中支腿处主梁横向位移，忽略风载。 中支腿最大应力为197.9Mpa，计算截面位于中支腿下横梁支点处位置，应力云图见附录2图4，该应力为弯矩、轴力产生的合成应力，该梁承受剪力(有限元计算为2713.1kN)，应计算复合应力，该截面尺寸见图4。 惯性矩：I=24996736000 (mm4) 腹板角点静面矩： 腹板中心静面矩： 腹板角点剪应力： 腹板中心剪应力： 腹板角点复合应力： 中支腿处主梁横向位移：两主梁向外位移为7.06mm，位移云图见附录2图5。 图4 中支腿下横梁截面 1.4过孔时前跨强度与变形计