高处作业吊篮悬吊平台组合结构力学性能分析

论文摘要

随着高层建筑的增多,建筑安装施工技术的飞速发展,采用传统的脚手架施工方法已不能满足现代高空作业施工条件的要求,高处作业吊篮作为建筑安装作业中的关键施工装备,其结构是否能满足复杂多变的安装施工环境就显得尤为重要。因此,本文研究其悬吊平台组合结构的强度、刚度等力学性能及其适应不同建筑尺寸的平台结构的模块组合力学分析方法是必要的,具有重要的理论及实际意义。在查阅了国内外相关文献,了解高处作业吊篮发展现状的基础上,分析统计了不同跨度高处作业吊篮悬吊平台的模块组合形式,确定了研究悬吊平台力学性能的具体方案。在此基础上,依据力学理论构建了悬吊平台简化力学模型,对悬吊平台组合结构进行力学分析,推导出了悬吊平台挠度及挠度影响线公式并提出了利用挠度及其差的影响线解决模块组合问题的分析方法,得到了载荷位置与悬吊平台挠度的关系及两模块组合的悬吊平台模块长度的优选结果。计算对比了跨度为7.5米的两种三模块组合的悬吊平台挠度表达式,得到了模块组合形式的优选方案。利用有限元分析软件ANSYS建立了跨度为7.5米的两种组合形式悬吊平台有限元分析模型,求解四种工况下悬吊平台的最大应力值及最大变形量并分析了影响其应力及变形的因素。通过力学计算结果和ANSYS计算结果的对比以及与试验结果进行对比分析验证了该分析方法的正确性与可行性。建立了求解跨度为15米悬吊平台组合数的数学模型,经计算分析,给出了悬吊平台的最佳组合形式。本文的研究也为大跨度高处作业吊篮悬吊平台的模块组合、优化设计提供了理论依据。本文提出的利用挠度及其差的影响线分析变刚度高处作业吊篮悬吊平台结构组合的思想和悬吊平台组合结构力学性能的分析方法不仅适用于高处作业吊篮悬吊平台组合结构的力学性能分析,同样也适用于其它类似组合结构的对比分析计算,可为其它领域的研究提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题来源及研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 高处作业吊篮结构介绍
• 2.1 高处作业吊篮的基本参数及整体构造
• 2.1.1 高处作业吊篮的基本性能参数
• 2.1.2 高处作业吊篮的结构型式
• 2.1.3 高处作业吊篮各主要机构工作原理
• 2.1.4 高处作业吊篮悬吊平台结构及其模块化组成
• 2.2 模块化悬吊平台特征分析
• 2.2.1 模块化设计产品总体特征
• 2.2.2 高处作业吊篮悬吊平台系列产品一般特征
• 2.3 本章小结
• 第三章 高处作业吊篮悬吊平台组合结构的力学分析
• 3.1 悬吊平台结构载荷和分类
• 3.2 悬吊平台侧栏结构超静定次数的确定
• 3.3 悬吊平台结构简化力学模型的构建
• 3.3.1 悬吊平台计算简图的选取和结构简化分析
• 3.3.2 悬吊平台模块间的连接节点
• 3.4 悬吊平台刚架结构的基本分析方法
• 3.4.1 超静定结构的特性
• 3.4.2 力法的基本概念
• 3.4.3 力法的典型方程
• 3.4.4 力法的计算步骤
• 3.4.5 超静定结构的位移计算
• 3.5 组合式悬吊平台侧栏力学计算
• 3.6 基于挠度的悬吊平台模块组合分析
• 3.6.1 悬吊平台刚度不变时挠度影响线公式推导
• 3.6.2 悬吊平台刚度改变时挠度影响线公式推导
• 3.6.3 悬吊平台挠度差的影响线公式推导
• 3.7 跨度为7.5m 的两种组合式悬吊平台的挠度对比
• 3.8 本章小结
• 第四章 高处作业吊篮悬吊平台有限元分析
• 4.1 有限元法的发展概况
• 4.2 有限元法的分析理论
• 4.2.1 有限元法的分析的思路步骤
• 4.2.2 ANSYS 软件简介
• 4.3 高处作业吊篮悬吊平台结构有限元模型的建立
• 4.3.1 有限元模型的简化
• 4.3.2 有限元模型的构建
• 4.4 悬吊平台约束载荷的处理及工况选择
• 4.4.1 悬吊平台计算典型工况
• 4.4.2 悬吊平台约束及载荷的处理
• 4.5 悬吊平台静态性能分析
• 4.5.1 方案一应力与变形分析
• 4.5.2 方案二应力与变形分析
• 4.5.3 结果分析及与理论计算的对比
• 4.6 悬吊平台力学性能试验结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 高处作业吊篮15 米跨悬吊平台模块组合研究
• 5.1 基于枚举法的15 米跨悬吊平台组合数的求解
• 5.1.1 枚举的概述
• 5.1.2 组合算法及分类
• 5.1.3 基于VB 的悬吊平台模块组合枚举数学模型的构建及求解
• 5.2 跨度为15 米组合结构悬吊平台挠度计算
• 5.3 跨度为15 米悬吊平台设计意图及模块组合方案
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢