塔式起重机顶升套架的结构分析

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1、专题论述SURVEYING塔式起重机顶升套架的结构分析张朋，王凯晖匕京建筑工程学院，北京100044)[摘要]根据塔式起重机顶升工艺，归纳了塔式起重机顶升套架的结构特点，提出了套架结构分析时需要考虑的问题以及相应的解决方案，并给出了一个实际结构分析算例。[关键词]塔式起重机；顶升套架；结构分析；有限元[中图分类号]TU213．3[文献标识码]B[文章编号]1001—554X(2009)11—0061—03Structureanalysisoftowercraneself-climbingframemechanismZHANGPeng，WANGKai—hui自升式塔机的塔身顶升加节

2、工艺一般分为内(2)套架上部与回转支座相连接，上部结构顶升和外顶升两种情况，由于外顶升可以一次整的载荷是通过回转支座传递到套架的。套架本身体加高一个标准节，工艺比较方便快捷，目前国是刚度不大的框架，而上部连接的回转支座则是产塔机广泛采用这种顶升加节工艺，本文主要分刚度很大的实体，两者共同组成了套架结构，这析这种顶升工艺所用的外顶升套架。是其结构的又一个显著特点。由于在顶升过程中，上、下塔身的连接全部(3)由于需要将标准节从套架侧面引入，套松开，仅靠顶升油缸支撑上塔身重量，任何一些架至少要有一个侧面在标准节大小的范围内不能偶然因素都会对顶升安全造成很大影响。塔机事布置腹杆，缺少大量

3、腹杆的框架其抗扭强度和抗故分析表明，在顶升过程中出现事故的比例相当扭刚度都会大幅度削弱，这也是套架结构的一个高，多数是人为责任事故，同时也暴露出一些结显著特点。构问题。2套架结构分析需考虑的问题1顶升套架的结构特点(1)侧滚轮只能承受压力不能承受拉力。(1)套架在顶升中是关键的受力结构。由于对于早期的有限元软件，只能用杆单元模拟这些顶升时调整上部结构重心的平衡只是相对的，而滚轮，在计算后检查结果，凡是受拉滚轮单元予以删且存在风载荷等随机因素，不平衡载荷的存在是除，凡是受压滚轮单元予以保留，再进行计算并检查必然的，这些不平衡载荷可以是水平方向的侧向结果。由于受拉滚轮单元的删除，会使

4、原来一些受压载荷，可以是倾翻载荷，可以是绕塔身中心的扭滚轮单元变为受拉单元，需再删除受拉滚轮单元后进转载荷，也可以是它们的任意组合，而且其大小、行计算，经过几次反复后会得到稳定的结果。但是由方向都是随时变化的。这些不平衡载荷全依靠套于一些单元的删除同样会使原来一些受拉滚轮单元变架与下塔身之间的若干个侧滚轮支承，由于侧滚为受压单元，需要多考虑一些删除、恢复的方案，才轮只能承受压力，不能承受拉力，而且不平衡载能得到准确的结果。荷的大小、方向都是随机变化的，因此必然有些现代有限元分析软件已经配备了这种单元类滚轮受力，有些不受力，有时这些滚轮受力，有型，例如ANSYS软件中的LINKIO

5、单元就可以定时另一些滚轮受力。由于滚轮受力的不确定性，带来套架结构受力的不确定性，这是套架结构受[收稿日期]2009—06—04力的一个显著特点。[通讯地址]张朋，北京建筑工程学院建筑札械2009．11(上半月刊)专题论述SURVEYING义成只受拉的单元或只受压的单元，一旦改变受方向作用在上部结构各个部件上，在套架结构上力方向，自动将内力变为零，为计算提供了极大部产生一个横向载荷、一个倾翻载荷和一个扭转的方便，可以将定义为受压的LINK10单元模拟成载荷，简化作用在回转支座上部的中点。滚轮，直接计算出最终结果。由于上述迭代过程在以上载荷作用下，根据顶升工艺过程，需是由计算机完成

6、的，计算时间稍长，而且如果某要考虑3个工况。工况1：油缸刚开始顶升套架，些参数稍不合适，还会出现不收敛的现象。油缸伸出最短，但与铅垂线的夹角最大；工况2：(2)刚度不大的框架和刚度很大的回转支座油缸顶升套架到最高位置，油缸伸出最长，但与共同组成了套架结构。铅垂线的夹角最小；工况3：油缸顶升到位后，套由于回转支座的强度一般另行考虑，主要是架靠爬爪临时支撑在下塔身的顶升踏步上，油缸它的存在改变了套架上部的整体刚度，因此可以收缩复位，准备下一步顶升。本文仅以其中的工将套架上部用几根刚度很大的杆件组成一个框架，况2为例进行分析。近似代替实体回转支座，经计算比较，误差很小。有限元分析软件采

7、用ANSYS，套架框架各杆同时，也可以将回转支座直接划分成实体单元，件采用3节点的三维梁单元BEAM189，每个杆件与下部的框架组成混合单元的有限元模型，尽管分为若干个单元；套架上部回转支座采用8节点的麻烦一些，但是更加直观。三维实体单元SOL1D45，实行自由网格划分；16(3)下塔身结构刚度对侧滚轮受力的影响。个滚轮采用2节点的三维杆单元LINK10，定义为上部结构不平衡载荷靠套架与下塔身之间的侧受压单元，从而形成了混合单元类型的有限元模滚轮支承，套架的刚度和下塔身的刚度都会