液压提升式缆载吊机关键技术研究

论文摘要

随着长大跨悬索桥在我国的迅猛发展,需要面临如强风沿海地区、山区峡谷等自然条件更加恶劣的施工环境。缆载吊机作为悬索桥加劲梁采用垂直起吊法架设安装的专用起重设备,也必须不断提高自身性能指标以满足吊装难度不断提高的工作环境,所以设计研究一种适应于强台风环境、大吨位吊装、缆上行走能力更强的新型缆载吊机具有重要的实际应用价值。以舟山大陆连岛工程的特大跨海大桥-西堠门大桥钢箱梁架设工程为研究背景,确定了适应于强台风环境下大吨位吊装的新型缆载吊机的主要性能指标和技术参数。总结了国内外现有不同类型的缆载吊机设计方案和工作特点,对整机各主要组成系统和液压控制系统进行方案设计和比选；创新性地设计出了能够使新型缆载吊机实现缆上自行行走的行走系统。对新型缆载吊机在强台风环境下工作的防风抗风措施进行了研究,并设计出了新型抗风装置,最终完成了整机的总体结构设计。选用三维机械设计软件Solid workS建立新型缆载吊机的虚拟样机模型,运用参数化编程语言编程APDL在ANSYS10.0、ANSYS13.0Workbench软件平台上完成主要结构件结构计算；最后完成了整机的工程图设计和样机制造。论文最后介绍并分析了新型缆载吊机风洞试验和结论,完成了整机型式实验方案并分析了静载实验结果,针对缆载吊机在西堠门大桥安装位置的不同设计了不同的整机上缆安装方案。本设计以我国长大跨悬索桥大吨位加劲梁在强台风环境下吊装为设计背景,运用虚拟样机技术、有限元分析技术、边界层风洞实验方法,完成了能够适应于强台风环境、大吨位吊装,缆上自行行走的新型缆载吊机样机研制；对于我国如缆载吊机等悬索桥架设机械的研究和应用有重要借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.1.3 研究的目的和意义
• 1.2 国内外缆载吊机及其相关技术研究现状
• 1.2.1 国内缆载吊机研究现状
• 1.2.2 国外缆载吊机研究现状
• 1.2.3 缆载吊机相关技术发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 强台风环境液压缆载吊机关键参数的确定
• 2.1 西堠门大桥钢箱梁架设方案概述
• 2.1.1 西堠门大桥钢箱梁安装总体布置
• 2.1.2 西堠门大桥钢箱梁安装顺序
• 2.2 新型缆载吊机的性能要求和设计依据规范
• 2.2.1 新型缆载吊机设计性能要求
• 2.2.2 新型缆载吊机设计依据的规范
• 2.2.3 新型缆载吊机主要技术参数
• 2.3 本章小结
• 第3章 强台风环境液压缆载吊机总体设计
• 3.1 现有缆载吊机主要设计方案概述
• 3.1.1 现有卷扬机式缆载吊机设计方案概述
• 3.1.2 现有液压提升式缆载吊机设计方案概述
• 3.1.3 现有缆载吊机主要设计方案总结
• 3.2 液压同步提升系统设计
• 3.2.1 液压同步提升系统的主要参数
• 3.2.2 钢绞线与液压提升千斤顶的选择
• 3.2.3 钢绞线导向回绳装置方案设计
• 3.3 行走系统设计
• 3.3.1 行走系统主要参数及性能要求
• 3.3.2 行走系统总体设计
• 3.4 主桁架设计
• 3.4.1 主桁架结构设计考虑的主要因素
• 3.4.2 主桁架的组成
• 3.5 扁担梁设计
• 3.5.1 扁担架结构设计考虑的主要因素
• 3.5.2 扁担梁的组成
• 3.6 强台风环境下整机抗风措施研究与抗风装置设计
• 3.6.1 现有缆载吊机所采取的主要抗风措施
• 3.6.2 新型缆载吊机拟采取的主要抗风措施
• 3.6.3 新型缆载吊机抗风装置设计
• 3.7 液压控制系统设计
• 3.7.1 新型缆载吊机液压控制系统的组成
• 3.7.2 TX-40P液压泵站的组成
• 3.7.3 中央控制系统概述
• 3.8 缆载吊机总体结构的确定
• 3.9 本章小结
• 第4章 主桁架结构计算
• 4.1 主桁架结构计算模型的建立
• 4.1.1 主桁架结构简介
• 4.1.2 主桁架结构计算使用的有限元软件和单元
• 4.1.3 主桁架结构计算参数化语言（APDL）编程
• 4.1.4 计算结果说明
• 4.1.5 计算工况
• 4.1.6 结构自重
• 4.2 工况1结构计算
• 4.2.1 工况1载荷组成
• 4.2.2 工况1计算结果分析
• 4.3 工况2结构计算
• 4.3.1 工况2载荷组成
• 4.3.2 工况2计算结果分析
• 4.4 工况3结构计算
• 4.4.1 工况3载荷组成
• 4.4.2 工况3计算结果分析
• 4.5 工况4结构计算
• 4.5.1 工况4载荷组成
• 4.5.2 工况4计算结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 行走及吊装系统主要零部件结构分析
• 5.1 自动夹缆装置主要参数的确定
• 5.1.1 夹缆装置的性能指标
• 5.1.2 自动夹缆装置主要参数确定
• 5.2 行走架结构分析
• 5.2.1 行走架的工况分析
• 5.2.2 行走架有限元分析过程及计算结果
• 5.3 扁担梁结构分析
• 5.3.1 扁担梁工况分析
• 5.3.2 扁担梁有限元分析过程及计算结果
• 5.4 液压提升系统吊具结构分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 强台风环境液压缆载吊机风洞试验
• 6.1 风洞试验概述
• 6.1.1 试验模型
• 6.1.2 试验设备和测量系统
• 6.1.3 风洞试验工况
• 6.2 风洞试验结果及分析
• 6.2.1 试验风速下的三分力
• 6.2.2 基于实际风载荷的三分力换算方法
• 6.2.3 行走架支撑座应力分析
• 6.2.4 缆载吊机抗倾覆稳定性分析
• 6.3 风洞试验结论
• 6.4 本章小结
• 第7章 强台风环境液压缆载吊机型式试验
• 7.1 新型缆载吊机型式试验概述
• 7.1.1 新型缆载吊机型式试验的目的
• 7.1.2 新型缆载吊机型式试验主要内容
• 7.2 新型缆载吊机型式试验方案设计
• 7.2.1 型式试验地面部分准备
• 7.2.2 型式试验地面部分方案设计
• 7.2.3 型式试验缆上部分方案设计
• 7.3 新型缆载吊机静载试验分析
• 7.3.1 新型缆载吊机静载试验概况
• 7.3.2 新型缆载吊机静载试验应力测试
• 7.4 本章小结
• 第8章 强台风环境液压缆载吊机上缆安装方案
• 8.1 新型缆载吊机缆上安装顺序及步骤
• 8.1.1 行走系统的安装顺序及步骤
• 8.1.2 主桁架及其它系统的安装顺序及步骤
• 8.2 新型缆载吊机在西堠门大桥的缆上安装方案
• 8.2.1 中跨南侧缆载吊机安装
• 8.2.2 中跨北侧缆载吊机安装
• 8.2.3 北锚处北边缆载吊机安装
• 8.3 本章小结
• 第9章 结论及展望
• 9.1 本论文的主要工作和结论
• 9.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果