核電項(xiàng)目人橋吊車抗震計(jì)算書版

概 參考文 有限單元法分 人橋吊車結(jié)構(gòu)與功能簡 工況分 材 許用應(yīng) 海南昌江人橋吊反應(yīng) 質(zhì) 模型描 非結(jié)構(gòu)單 小車簡 懸掛走臺簡 橋架大車邊界條 小車邊界條 計(jì)算方 計(jì)算結(jié) 抗震計(jì)算---小車位于跨端極限位 結(jié)構(gòu)固有頻率和振 位移響 應(yīng)力響 大車和小車車輪輪 大車和小車水平輪輪 大車和小車防翻鉤作用 抗震計(jì)算---小車位于主梁1/4位 結(jié)構(gòu)固有頻率和振 位移響 應(yīng)力響 大車和小車車輪輪 大車和小車水平輪輪 大車和小車防翻鉤作用 抗震計(jì)算---小車位于跨中位 結(jié)構(gòu)固有頻率和振 位移響 應(yīng)力響 大車和小車車輪輪 大車和小車水平輪輪 大車和小車防翻鉤作用 靜載試驗(yàn)狀 焊縫應(yīng)力評 吊掛裝置與立柱連接計(jì) 緩沖器計(jì) 吊掛裝置外框架與走臺梁連接螺栓計(jì) 變形計(jì) 應(yīng)力評 小車位于大車橋架跨端極限位 小車位于大車橋架主梁1/4位 小車位于大車橋架主梁跨中位 結(jié) 附錄A小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊車前10階振 附錄B小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊車靜態(tài)分析結(jié) 附錄C小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊OBE分析結(jié) 附錄D小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊SSE分析結(jié) 附錄E小車位于主梁1/4位置人橋吊車前10階振 附錄F小車位于主梁1/4位置時(shí)人橋吊車靜態(tài)分析結(jié) 附錄G小車位于主梁1/4位置人橋吊OBE分析結(jié) 附錄H小車位于主梁1/4位置時(shí)人橋吊SSE分析結(jié) 附錄I小車位于跨中人橋吊車前10階振 附錄J小車位于跨中時(shí)人橋吊車靜態(tài)分析結(jié) 附錄K小車位于跨中時(shí)人橋吊OBE分析結(jié) 附錄L小車位于跨中時(shí)人橋吊SSE分析結(jié) ANSYS在靜載荷下的靜態(tài)分析結(jié)果，以及模態(tài)分析和基于此的載荷下的譜分析結(jié)［1］《樓層反應(yīng)譜》0738XKX-［2］［3］《抗震分析規(guī)格書 PE.J101.4-［4］［5］《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T3811-3-1（跨中位置人橋吊車是廠房內(nèi)的主要裝卸設(shè)備之一它安裝在乏水池上方，28.710m臺組成。在小車上裝有一臺20KN起升機(jī)構(gòu)，用于在廠沿三個方向（X、Y、Z）水下操作組件；并在大橋走臺下懸掛著下部走臺機(jī)構(gòu)，以供操作人能保持下部走臺的平衡，但在時(shí)支承結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)螺桿斷裂，此時(shí)下部走臺掛、立柱為懸掛2、立柱2。依據(jù)起重機(jī)廠提供的人橋吊車圖3-2ansys12.01.5行校核：運(yùn)行基準(zhǔn)（OBE）工自重+額定起升載荷+OBE安全停堆（SSE）工自重+額定起升載荷+SSE小車帶載位于跨中，吊鉤處于上部位置，標(biāo)高1/4小車帶載位于跨端極限位置，吊鉤處于上部位置，標(biāo)高1.5結(jié)構(gòu)模型采用3D梁單元，非結(jié)構(gòu)部件采用質(zhì)量單元，如電機(jī)和，采用附加質(zhì)量模擬。坐標(biāo)系：X=水平橫向，Y=水平縱向，Z=垂直方向材所使用的材料為Q345-C和Q235,材料特性分別取自GB/T1591-2008和GB/T700-19883-13-1Q345-楊氏模量屈服應(yīng)力抗拉強(qiáng)度3-23-2Q345-Q345-C，海南昌江人橋吊反應(yīng)人橋吊車安裝在廠房標(biāo)高為28.710m的軌道上，分析時(shí)取30.000m標(biāo)高的樓層設(shè)計(jì)反應(yīng)譜作為輸入載荷。海南昌江人橋吊OBE，SSE作用下反基準(zhǔn))作用下其水平X，Y向和Z方向垂直樓層加速度反應(yīng)譜分別見表3-3、表3-4和表3-5，對應(yīng)圖線見圖3-3、圖3-4和圖3-5，在SSE(安全停堆作用下其水平X，Y向和Z方向垂直樓層加速度反應(yīng)譜分別見表3-6、表3-7堆(SSE)為4%，運(yùn)行基準(zhǔn)(OBE)為2%；加速度響應(yīng)A：安全停堆(SSE)為SL-2譜值×2，運(yùn)行基準(zhǔn)(OBE)為SL-1譜值×1（注：按照《樓層反應(yīng)譜》0738XKX-JGSJ01要求安全停堆(SSE)加速度響應(yīng)A為SL-2譜值×1.5，運(yùn)行基準(zhǔn)(OBE)加速度響應(yīng)A為SL-1譜值×0.75，因此，計(jì)算書所采抗震計(jì)算的Y方向樓層載荷譜，表3-5、3-8作為抗震計(jì)算的Z方向樓層載荷表3-3SL-1樓層反應(yīng)譜水平X方標(biāo)高：30.000m水平X加速度注：SL-1，作譜地面最大加速度0.1g，設(shè)備阻尼比分別為表3-4SL- 標(biāo)高：30.000m水平Y(jié)加速度注：SL-1，作譜地面最大加速度0.1g，設(shè)備阻尼比分別為表3-5SL-1廠房樓層反應(yīng)譜垂直Z方標(biāo)高：30.000m加速度注：SL-1，作譜地面最大加速度0.0667g，設(shè)備阻尼比分別為3-6SL-2樓層反應(yīng)譜水平X方標(biāo)高：30.000m水平X加速度注：SL-2，作譜地面最大加速度0.1g，設(shè)備阻尼比分別為表3-7SL-2樓層反應(yīng)譜水平Y(jié)方標(biāo)高：30.000m水平Y(jié)加速度注：SL-2，作譜地面最大加速度0.1g，設(shè)備阻尼比分別為表3-8SL-2廠房樓層反應(yīng)譜垂直Z方標(biāo)高：30.000m加速度注：SL-2，作譜地面最大加速度0.0667g，設(shè)備阻尼比分別為圖3-3SL-1標(biāo)高30m水平X方向樓層反應(yīng)圖3-4SL-1標(biāo)高30m水平Y(jié)方向樓層反應(yīng)圖3-5SL-1標(biāo)高30m垂直Z方向樓層反應(yīng)圖3-6SL-2標(biāo)高30m水平X方向樓層反應(yīng)圖3-7SL-2標(biāo)高30m水平Y(jié)方向樓層反應(yīng)圖3-8SL-2標(biāo)高30m垂直Z方向樓層反應(yīng)質(zhì)截面質(zhì)量大車車主梁（一主梁（二見圖紙（梁管量3-911ZYX3-9（跨端位置非結(jié)構(gòu)單量單元（3.6。小車簡113-10懸掛走臺簡3-11個緩沖器的剛度K:實(shí)際剛度HQ-A-0.23Hz3-123-13是緩沖器的單元模型。圖3-12左緩沖器單元模 圖3-13右緩沖器單元模橋架大車邊界模型中的邊界條件由的功能方向和是否為主動輪來決（見圖3-情況1：輪，只約束的Uz位移；2：UyUz3：Ux3-1403-14-對大車輪，位移Uz為UyUzUx0小車邊界條-對小車輪，耦合Uz位移UxUzUy3-1511ZX3-15計(jì)算方(靜載荷)作用下的靜態(tài)分析，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上用譜分析方法對其進(jìn)行抗震計(jì)算。利用BlockLanczos方法進(jìn)行模態(tài)分析，得到結(jié)構(gòu)的前67階固有頻率和振階模態(tài)反應(yīng)值進(jìn)行組合。將x,y,z方向的響應(yīng)及正常運(yùn)行情況下的靜態(tài)響應(yīng)1：20KN+27.265m（簡稱小車位于跨端極限位置（1/43：20KN（簡稱小車位于跨中位置3-16，3-17，3-18311M0M0M0M0XM0M00M0K0M00M0MM03-16110M0M0M0M0M0M0M0ZXMM0M0M0 K000003-171/411M0M0M0ZMM0M0003-18抗震計(jì)算---小車位于跨端極限位結(jié)構(gòu)固有頻率和振第67階固有頻率為34.77HZ，已經(jīng)涵蓋 及振型分析見表4-1，前10階振型圖見附錄A-1~A-10。4-1頻率1YOZ2小車X3懸掛走臺沿X4懸掛走臺繞X56YOZ7xoz81xoy9xozxoy位移響4-2，4-3。橋架在SSE作用下的結(jié)構(gòu)變形與OBE作用下的結(jié)果類似，縱向和橫向只是幅圖見附錄B、C、D

4-2縱向（OX）變形橫向（OY）變形垂向（OZ）變形3131212注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大4-3緩沖器內(nèi)走臺靠近2處下走臺靠近走臺靠近1處下1注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大應(yīng)力響人橋吊車橋架和小車架及懸掛走臺在各種載荷下的應(yīng)力(vonMises應(yīng)見表4-4。人橋吊車結(jié)構(gòu)在SSE作用下的應(yīng)力響應(yīng)與OBE作用下的結(jié)4-4(vonMises橋架主梁應(yīng)力橋架端梁應(yīng)力322122結(jié)合處下表1121結(jié)合處下表小車架應(yīng)力懸掛走臺應(yīng)力123123123注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大大車和小車車輪輪大車車輪輪壓小車車輪輪壓大車和小車水平輪輪壓見表4-6，水平輪的相對位置和標(biāo)號參照圖3-1。需要，由于計(jì)算模型中大車水平輪輪壓小車水平輪輪壓0000大車和小車防翻鉤作用小車和大車防翻鉤的結(jié)構(gòu)分別見圖4-1和圖4-2，其主要作用是當(dāng)發(fā)生時(shí)防止小車和大車脫軌引起的事故。當(dāng)小車位于大車橋架端部極限位置響應(yīng)小于1g時(shí)，不會出現(xiàn)跳起現(xiàn)象；而當(dāng)加速度響應(yīng)大于1g時(shí)，會出現(xiàn)跳大車防翻鉤處加速度大車防翻鉤處加速度小車防翻鉤處加速度4-71g,抗震計(jì)算---小車位于主梁1/4位結(jié)構(gòu)固有頻率和振對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，得到前67階固有頻率及振型。模態(tài)分析表明，結(jié)構(gòu)前第67階固有頻率為35.047HZ，已經(jīng)涵蓋反應(yīng)譜的柔性段頻率；同時(shí)，結(jié)構(gòu)的主要運(yùn)動方向?yàn)閅方向，在Y方向上有效質(zhì)量系數(shù)為0.998517，因此，固有頻率高于35.047HZ的高階振型對譜分析結(jié)果的影響很小其中結(jié)構(gòu)前20階固有4-8，10階振型圖見附錄E。4-81/41YOZ2懸掛走臺沿X3懸掛走臺繞X45YOZ6主梁與吊架XOZ71XOY1x8XOY9XOZ2XOY1xxoyxoy位移響4-9，4-10。橋架在SSE作用下的結(jié)構(gòu)變形與OBE作用下的結(jié)果類似，縱向和橫向只是幅4-9載荷31主梁3靠近小主梁2中間222主梁2和3中注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大4-10走臺最下端靠近立21的吊走臺靠近1處下21的吊走臺靠近1端1注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大應(yīng)力響人橋吊車橋架和小車架懸掛走臺在各種載荷下的應(yīng)力(vonMises應(yīng)力)響應(yīng)見表4-11。其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力云圖(vonMisesF、G、H。人橋吊車結(jié)構(gòu)在SSE作用下的應(yīng)力響應(yīng)與OBE作用下的結(jié)果類似，只是幅值大4-11(vonMises橋架主梁應(yīng)力橋架端梁應(yīng)力322121結(jié)合處下表321結(jié)合處下表小車架應(yīng)力懸掛走臺應(yīng)力小車主梁123小車主梁123223注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大大車和小車車輪輪大車車輪輪壓小車車輪輪壓靜載大車和小車水平輪輪表4-13，水平輪的相對位置和標(biāo)號參照圖3-1。需要，由于計(jì)算模型中未考大車車輪輪壓小車車輪輪壓0000大車和小車防翻鉤作用翻鉤的相對位置和標(biāo)號參照圖3-1。當(dāng)加速度響應(yīng)小于1g象；而當(dāng)加速度響應(yīng)大于1g時(shí)，會出現(xiàn)跳起現(xiàn)象，此時(shí)防翻鉤起作用，對鋼大車防翻鉤處加速度小車防翻鉤處加速度大車防翻鉤作用力小車防翻鉤作用力000000000000抗震計(jì)算---小車位于跨中位結(jié)構(gòu)固有頻率和振對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，得到前67階固有頻率及振型。模態(tài)分析表明，結(jié)構(gòu)前第67階固有頻率為35.119HZ，已經(jīng)涵蓋反應(yīng)譜的柔性段頻率；同時(shí)，結(jié)構(gòu)的主要運(yùn)動方向?yàn)閅方向，在Y方向上有效質(zhì)量系數(shù)為0.998671，因此，固有頻率高于35.119HZ的高階振型對譜分析結(jié)果的影響很小其中結(jié)構(gòu)前20階固有4-16，10階振型圖見附錄I。4-16頻率1YOZ2懸掛走臺沿X3懸掛走臺繞X45YOZ6主梁與吊架XOZ71XOY1z8XOZ9XOYxoyxoy曲位移響4-17，4-18。橋架在SSE作用下的結(jié)構(gòu)變形與OBE作用下的結(jié)果類似，縱向和橫向只是4-17313中2中間上32222注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大4-18走臺最下端1立柱1的走臺靠近立1處下端靠近立柱立柱1的走臺靠近立1處下端1注：主梁1、主梁2主梁3梁、大車導(dǎo)向側(cè)主梁和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2大應(yīng)力響人橋吊車橋架和小車架及懸掛走臺在各種載荷下的應(yīng)力(VonMises應(yīng)力)響4-19。其結(jié)構(gòu)的應(yīng)力云圖(vonMises（J、K、L）。人橋吊車結(jié)構(gòu)在SSE作用下的應(yīng)力響應(yīng)與OBE作用下的結(jié)果類似，只是幅值4-19vonMises橋架主梁應(yīng)力橋架端梁應(yīng)力321221結(jié)合處下表321結(jié)合處下表小車架應(yīng)力懸掛走臺應(yīng)力123123123注：主梁1主梁2分別為導(dǎo)向側(cè)和走臺側(cè)主梁；端梁1端梁2梁大車和小車車輪輪大車車輪輪壓小車車輪輪壓靜載大車和小車水平輪輪21水平輪的相對位置和標(biāo)號參照圖3-1需要由于計(jì)算模型中未考慮水大車水平輪壓小車水平輪壓靜荷0000大車和小車防翻鉤作用防翻鉤的相對位置和標(biāo)號參照簡圖3-1。當(dāng)加速度響應(yīng)小于1g起現(xiàn)象；而當(dāng)加速度響應(yīng)大于1g時(shí)，會出現(xiàn)跳起現(xiàn)象，此時(shí)防翻鉤起作用，大車防翻鉤處加速度小車防翻鉤處加速度大車防翻鉤作用力小車防翻鉤作用力000000000000靜載試驗(yàn)狀1.520081.22表4-24橋架應(yīng)力(vonMises橋架主梁應(yīng)力橋架端梁應(yīng)力最大值2215-1應(yīng)力限值主端梁焊縫等效應(yīng)力SSE大剪應(yīng)力τ=98.86MPa,許用剪應(yīng)力為0.4=0.4355=142MPa,滿足要求。7-1DHMH緩沖力9緩沖器在載荷作用下的最大行程和最大壓力為=15.672mmF=45.8KN吊掛裝置外框架與走臺梁由8組螺栓連接，每組4個M24螺栓。M24螺栓的S=353mm28.8=800MPaA8-1：8-1Mz8-2事故工況應(yīng)力結(jié)果A級準(zhǔn)則應(yīng)力許用值=0.519-表9-1垂直位移允許值小車位于大車橋架跨端極限位荷作用下計(jì)算得到的vonMises應(yīng)力和相應(yīng)的應(yīng)力限值見表10-1。小車位于大車橋架主梁1/4位載荷作用下計(jì)算得到的vonMises應(yīng)力和相應(yīng)的應(yīng)力限值見表10-2。小車位于大車橋架主梁跨中位載荷作用下計(jì)算得到的vonMises應(yīng)力和相應(yīng)的應(yīng)力限值見表10-3。利用有限元軟件ANSYS建立了人橋吊車的三維有限元模型，對其進(jìn)了結(jié)構(gòu)在各種載荷下的變形和vonMises人橋吊車靜態(tài)載荷作用下，橋架主梁變形小于橋架跨度的1/1000(14.3A10A-11，0.2318Hz，YOZA-22，1.39HzxA-33，1.975Hz，XA-44，2.032Hz，XA-556.086HzA-666.432HzYOZA-777.081HzxozA-887.612Hz1xoyA-997.834HzxozA-1010,7.933Hz，xoy附錄B小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊車靜態(tài)分析結(jié)11ELEMENT DMX=6.246SMN=18190SMX=.252E+08ZX B-1vonMises11ELEMENT DMX=.924326SMNSMXZYX B-2vonMises11ELEMENT DMX=3.399SMN=.963E-07SMX.963E- B-3vonMisesELEMENTELEMENT DMX=6.22SMN=.100E-05SMX.100E- B-4vonMises11NODALSOLUT DMXSMN=-2SMX------ - - - 11NODAL DMXSMN=-SMXZY------ - - - 附錄C小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊OBE分析結(jié)11ELEMENT DMX=7.257SMN=27310SMX=.273E+08ZX C-1OBEvonMises11ELEMENT DMX=2.466SMN=373.67SMX=.295E+08ZYX C-2OBEvonMisesC-3OBEvonMisesC-4OBEvonMises11NODAL DMXSMNSMXZX 11NODAL DMX=7.429SMN=-SMXZYN------ - - - 11NODAL ZDMXSMNSMXYXX C-7OBEYNODALNODAL DMXSMN=-SMX----- - - C-8OBEZ附錄D小車位于跨端極限位置時(shí)人橋吊SSE分析結(jié)11ELEMENT DMX=11.699SMNSMXZX D-1SSEvonMises11ELEMENT DMX=13.553SMN=22.909SMX=.161E+08 D-2SSEVonMisesD-3SSEvonMisesD-4SSEY11NODAL ZDMXSMNSMXXYX D-5SSEYNODALNODAL DMXSMN=-SMXX--- - D-6SSEZ附錄E小車位于主梁1/4置人橋吊車前10階振E-110.2318HzYOZE-221.975HzXE-332.032HzXE-446.024HzE-556.212HzYOZE-666.539HzXOZE-777.618Hz1XOY1xE-887.744HzXOYE-997.86HzXOZE-10108.864Hz2XOY1x附錄F小車位于主梁1/4位置時(shí)人橋吊車靜態(tài)分析結(jié)11ELEMENT DMX=7.369SMNSMXYX F-11/4vonMises11ELEMENT DMX=1.054SMNSMXZYX F-21/4vonMisesF-31/4vonMisesF-41/4vonMises11NODAL DMX=7.369SMN=-SMXZY--- - F-51/4X11NODAL DMX=7.369SMN=-SMXMZX-- F-61/4Y11NODAL DMXSMN=-SMXZY F-71/4Z11NODAL DMXSMN=SMX=-ZY F-81/4Z附錄G小車位于主梁1/4置人OBE分析結(jié)11 DMX=8.21027SMN=52263.7G-11/4OBEvonMises11 DMX=2.67637SMN=216.58ZXY G-21/4OBEvonMisesG-31/4OBEvonMisesG-41/4OBEvonMises11 DMXSMNSMX11 SMXX------ - - - 附錄H小車位于主梁1/4置時(shí)人橋吊SSE分析結(jié)11NODAL DMX=12.3984SMN=20343.5ZXH-11/4SSEvonMises11 DMX=4.76846SMN=580.997ZY H-21/4SSEvonMisesH-31/4SSEvonMisesH-41/4SSEvonMises11 DMXSMX11 DMXSMNSMXYZX 11NODAL DMXSMNSMXY411NODAL SMN=-SMXZXYX---- - 附錄I小車位于跨中人橋吊車前10階振I-110.2318HzYOZI-221.975HzXI-332.032HzXI-