复杂钢管结构立柱的设计研究

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1、EQUIPMENTMANAGEMENTANDMAINTENANCEI嗵围国囵窗圈文章编号：1000—033X(2015)020091一O4复杂钢管结构立柱的设计研究孙文，杨中伟，徐博，刘晶，袁旭光。(1．山东核电设备制造有限公司，山东海阳265118；2．方圆集团有限公司，山东海阳265110)摘要：针对目前国内的大型桩工机械主要靠引进国外技术的问题，以螺旋桩机的立柱为例，根据其参数设计了数学模型，并在起架、钻孔、拔钻三种工况下进行了强度与稳定度的计算，通过solid—workssimulation进行了有限元分析验证。产品的实际检测结果与设计基本相符，对于大型桩机立

2、柱自主化生产具有重要意义。关键词：螺旋桩机；钢管结构；立柱；有限元分析中图分类号：U445．3文献标志码：BResearchonDesignofComplexSteelPipeColumnSUNWen，YANGZhong—wei，XUBo，LIUJing，YUANXu—guang。(1．ShandongNuclearPowerEquipmentManufacturingCo．Ltd．，Haiyang265118，Shandong，China；2．FangyuanGroupCo．Ltd．，Haiyang265118，Shandong，China)Abstract：Giv

3、enthatdomesticpilingmachinerymainlyreliesonimportedtechnology，thecolumnofscrewpilemachinewastakenasanexampletostudythedesignofnumericalmodelbasedonparameters，andthecalculationofstrengthandstabilitywasconductedincircumstancesoflifting，drillingandpullingout，andfiniteelementanalysiswascarr

4、iedoutwithSolidworkssimulation．Itisfoundoutthatthetestresultaccordswiththedesign，whichisofgreatimportanceforcustomizedproductionoflargepilingmachine．Keywords：screwpilemachine；steelpipestructure；column；finiteelementanalysis环节并进行改进，对大型桩机立柱自主化生产具0引言有重要意义。桩工机械是用于大型桩基工程建设中的一种钻1立柱结构设计孔设备，主要应用

5、在高速铁路、地铁、高层建筑等灌注桩的建设中l_】]。螺杆桩机是一种悬挂动力工作装由于钢管与其他截面形状，构件相比，有较小的置和加压提升装置的电动履带桩架，由于螺杆桩的风载荷体型系数，在轴压作用下有较大的回转半径成型要靠较大的动力扭矩和拔桩力，需要一种质量i，且绕各局部坐标轴的回转半径相等或相近l2；而轻、强度高、刚度大且非常高的立柱，这给立柱的设桩机立柱是以轴心受压为主的构件，采用管结构有计带来前所未有的挑战。较高的整体稳定性，而且可以使立柱重量减轻，对起目前，国内的大型桩机产品主要靠引进国外架工况非常有利。由于立柱高度较高，生产、运输、技术，关于复杂截面圆管立柱的结

6、构，理论分析方安装时需要将其分为多节，相互之间用法兰连接；法面的资料较少；采用简化的结构，计算误差大，立兰连接具有便于安装、刚度大、承载力大等优点，但柱局部开裂甚至整体倒塌的原因并不十分清楚；由于在计算分析时这些连接节点没有计算弯矩作运用solidworkssimulation进行分析计算，可以知用，因而也不做抗弯和刚度验算，仅考虑其抗拉强度道每一点的应力，然后快速、准确找出设计薄弱的的部分刚接节点，对其强度和刚度的连续性作出要收稿日期：2014—10—1591嗵固固回国圈lEQUIPMENTMANAGEMENTANDMAINTENANCE求。设计中采用外侧法兰连接，

7、法兰加工好后，通过工装与立柱管焊接，保证两端法兰的同心、平行。节与节问法兰通过高强度螺栓连接，严格要求螺栓的预紧力，保证在设计载荷作用下法兰间无相对滑移或扭转。立柱高36．81TI，最大成孔深度311TI，最大成孔直径800mm，许用拔桩力F一800kN，额定扭矩为190kN·m。危险工况主要有：立柱起架、钻孔和拔钻。单位：mm如图1所示，立柱结构分为顶部滑轮组、标准6ITI节、圈2立柱截面调节高度的3m和4．5m节、联撑节、底节等部分，轴向拉力，也要进行稳定性校核。立柱截面如图2所示。立柱自重G一132．3OkN(不2．1计算起架工况包括斜撑的重量