摘要：以岸橋后大梁拉桿支撐架為研究對象，運用有限元分析軟件進行仿真建模，對支撐架和后大梁強度進行分析，以了解其對后大梁結構強度的影響。

　　關鍵詞: 起重機;支撐架;有限元;后大梁;

　　Abstract: Setting the rod support frame of the rear beam of shore bridge as the object, this paper applys the finite element analysis software for simulation modeling, and analyzes the intensity of support frame and rear beam, so as to understand its influence on the intensity of rear beam structure.

　　Key words: crane; support frame; finite element; rear beam

　　中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　1前言

　　岸邊集裝箱起重機(簡稱岸橋)，是在碼頭前沿進行集裝箱裝卸作業的起重設備，在港口中有著廣泛的應用。后大梁拉桿支撐架是連接于拉桿或后大梁之間的管形結構件。根據結構布置不同有的岸橋并沒有支撐架，如因此把支撐架作為非重要構件在設計中省略或簡化計算，容易對結構安全留下隱患。本文以某橋吊(主要技術參數見表1)作為計算實例，對岸橋后大梁拉桿支撐架進行了分析，對比有無支撐架對后大梁結構的應力影響，并對比不同截面的支撐架在同一工況下的應力值。

　　　2理論分析

　　后大梁拉桿支撐架的主要作用是通過支持架把拉桿和后大梁連成一體，當小車滿載在后伸距時，小車大部分載荷通過后拉桿直接傳遞到門框結構，這樣可以減少后大梁根部承受的負彎矩。因此除了考慮支撐架本身結構強度，也要考慮支撐架對后大梁強度的影響。拉桿軸力對大梁這種大截面梁的結構應力影響很小，所以研究有、無支撐架有所不同，就是分析拉桿支撐架產生的附加彎矩對后大梁的影響。

　　(1)有后拉桿支撐架時，拉桿的軸向力F主要通過支撐架的兩個支腿向下傳遞，兩個支腿和后大梁組成超靜定結構，作用在拉桿鉸點水平分力T，拉桿垂直分力V，拉桿垂直分力產生的彎矩M1，拉桿水平分力產生的彎矩M2，拉桿對后大梁產生的附加彎矩M，附件彎矩的方向與大梁自重及載荷方向相反，因此附加彎矩M是對大梁根部彎矩有利的。

　　T=cosα*F;V=sinα*F;M1=V*L;M2=T*H;M=M1+M2

　　**α 為后拉桿與后大梁之間的角度

　　**L 為欄桿鉸點距離上橫梁距離

　　**H 為拉桿鉸點到后大梁表面高度

　　(2)無后拉桿支撐架時，拉桿直接連接在后大梁上節點板上，后大梁只受沿著拉桿方向的軸向拉力F。

　　3力學模型的建立

　　3.1 單元類型

　　岸橋整機結構較為復雜，采用手工計算，需做大量的簡化處理，而難以得出后大梁拉桿支撐架準確的應力和后大梁的彎矩值。而Ansys有限元建模，能準確地仿真出整機結構的力學特性，直觀地反應出有、無后大梁拉桿支撐架對結構各方面性能的影響。該模型由四種單元類型組成，箱體結構采用BEAM 44，管結構采用PIPE 16，拉桿采用LINK 8，集中質量采用MASS 21。共有704個單元和718個節點。

　　4 計算分析

　　由第2節理論分析可知，后大梁拉桿支撐架對整機強度影響最大的構件是后大梁，此處選取對小車滿載在后大梁最大后伸距時最不利的正常工作工況進行分析，評估有、無拉桿支撐架對后大梁的強度影響。

　　工作工況下小車滿載在最大后伸距時，后拉桿支撐架對后大梁的強度影響很大。有支撐架后大梁根部應力為168.8Mpa，無支撐架應力為206.8Mpa，應力比為1.23。如果圖紙借用在別的項目，直接去掉支撐架而后大梁板厚沒有增加就會使大梁根部應力超過許用應力，這也是在平時設計中容易忽視的問題。對比以上結果不難發現后大梁拉桿支撐架可以減少后大梁根部的最大應力。附加彎矩在荷載位置不變的情況下是作為恒值作用在整個后大梁上，這會使后大梁中部區域，也就正彎矩區域彎矩變大。如果增加后大梁拉桿支撐架，我們需要校核此區域的應力是否超出許用應力，是否需要增加板厚，同時可以通過校核后大梁根部應力減少板厚。

　　可知，當管截面為Φ500X10時，應力已超過許用用力190Mpa，這時構件已存在失效可能，這是應該避免的設計。Φ500X14時，應力已接近許用應力，考慮受壓構件穩定系數影響，采用Φ500X14也偏不安全。因此本設計中使用Φ500x18管材作為拉桿支撐架主材，同時說明拉桿支撐架需要進行詳細計算，不能以虛擬單元代替而忽略掉其真實應力值。

　　5 結語

　　通過有限元仿真計算分析，充分地認識了后大梁拉桿支撐架在岸橋結構中的作用，有利于指導結構設計，優化結構布置，在工程應用中也有一定的參考意義。

　　參考文獻

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　　姓名，周雪茹 性別，女 出生年月，19801017 學歷，碩士 籍貫上海，工作單位上海振華重工(集團)股份有限公司陸上重工研究院

　　研究方向：岸邊橋式起重機金屬結構。

　　姓名，蔣健 性別，男 出生年月，19801017 學歷，碩士 籍貫上海，工作單位上海振華重工(集團)股份有限公司陸上重工研究院

　　研究方向：岸邊橋式起重機金屬結構。