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原JQ300t架橋機(jī)用于嘉紹大橋鋼箱梁的架設(shè)，為幅度固定的架橋機(jī)，其幅度為11.85m，由金屬框架、錨固機(jī)構(gòu)、吊具、起升機(jī)構(gòu)、縱移機(jī)構(gòu)等部分組成。為節(jié)約成本，對設(shè)備再次利用，根據(jù)灣跨海大橋鋼混梁的架設(shè)特點(diǎn)，改造為變幅架橋機(jī)，幅度分別為7.4m、6.6m和5.45m，采用伸縮套筒對架橋機(jī)進(jìn)行變幅，為改造后的JQ300t架橋機(jī)整體立面圖。
JQ300t架橋機(jī)為步履式變幅橋面架橋機(jī)，具有提升3種幅度下的鋼混梁、步履行走和尾端錨固等功能。金屬框架下方有頂升油缸和縱移油缸，兩個(gè)油缸交替運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)縱移行走；起吊鋼混梁時(shí)，頂升油缸收縮，尾部錨固；變幅機(jī)構(gòu)為伸縮套筒結(jié)構(gòu)，由內(nèi)拉桿和外拉桿以及銷軸組成，通過伸縮套筒，插入銷軸固定來調(diào)節(jié)幅度；每個(gè)吊裝幅度下，兩個(gè)銷軸同時(shí)受力。分析變幅伸縮套筒機(jī)構(gòu)時(shí)，首先建立架橋機(jī)的整體有限元模型，對3種變幅工況進(jìn)行有限元分析，通過后處理，提取簡化的伸縮套筒軸力，然后再建立細(xì)化的伸縮套筒裝配體模型，添加3種幅度下的最大軸力，對其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。
在使用有限元分析問題時(shí)，如果直接對真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析，分析時(shí)復(fù)雜程度高，分析工作量大，在對JQ300t架橋機(jī)進(jìn)行分析時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)簡化。采用有 限元計(jì)算軟件Femap With Nastran建立JQ300t架橋機(jī)整體計(jì)算模型，整體金屬框架使用螺栓進(jìn)行聯(lián)接，建模時(shí)直接用BEAM單元代替金屬框架箱梁，節(jié)點(diǎn)之間直接連接，忽略了螺栓孔和主梁翼緣等細(xì)小結(jié)構(gòu)。4臺起升卷揚(yáng)機(jī)采用MASS單元以質(zhì)點(diǎn)的形式模擬；卷揚(yáng)機(jī)與底座連接采用RBE2單元模擬；前斜撐與前支座采用鉸接（釋放銷軸方向自由度）；前上拉桿與前斜撐和立柱采用鉸接（釋放銷軸方向自由度）；后拉桿與錨固座之間采用鉸接（釋放銷軸方向自由度）。
模型中所加荷載為有風(fēng)工作狀態(tài)下吊裝載荷，有3種吊裝工況：1）5.45m幅度下吊裝梁塊；2）：6.6m幅度下吊裝梁塊；3）7m幅度下吊裝最重梁塊。梁塊重量為300t，動載荷系數(shù)為1.1，工作風(fēng)速六級，風(fēng)壓為250N/m2。風(fēng)載荷以重力加速度形式添加在沿架橋方向。
對分別建立的3種幅度的有限元模型，進(jìn)行分析。通過軟件的后處理功能，分別提取3種工況下的伸縮套筒變幅機(jī)構(gòu)的軸力。5.5m、6.6m、7m幅度下吊裝時(shí)變幅機(jī)構(gòu)軸力分別為92t、110t和123t。在進(jìn)行變幅機(jī)構(gòu)細(xì)化模型分析時(shí)，使用最不利工況，即7m幅度下吊裝時(shí)的123t變幅力作為添加載荷。
變幅機(jī)構(gòu)為箱梁套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)外箱梁套筒材料為Q345B，工作風(fēng)壓下的安全系數(shù)為1.34，σs/1.34=257MPa。銷軸材料為40Cr，σs/1.34=366MPa。箱梁套筒的三維裝配模型在Femap With Nastran中建立。劃分網(wǎng)格時(shí)內(nèi)拉桿、外拉桿和銷軸均為六面體單元，每個(gè)銷軸與內(nèi)外拉桿之間共有4個(gè)接觸面；銷軸與內(nèi)外拉桿之間的接觸面為接觸單元，銷軸屬性為Master，內(nèi)外拉桿的屬性為Slave，截面之間的摩擦因數(shù)為0.3，為模擬套筒變幅機(jī)構(gòu)，在變幅力方向上均勻受力，外拉桿尾部平面為固定，另一側(cè)內(nèi)拉桿面中心點(diǎn)建立一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)與周圍節(jié)點(diǎn)建立RBE2單元（為剛性面），提取的最大拉力123t添加在面中心的節(jié)點(diǎn)上。
從最大變幅力下的套筒變幅機(jī)構(gòu)整理應(yīng)力分布圖看，最大綜合應(yīng)力為147.6MPa，小于許用應(yīng)力257MPa內(nèi)拉桿的應(yīng)力從接近套筒口到遠(yuǎn)離套筒口應(yīng)力越來越小；外拉桿從接近套筒口到遠(yuǎn)離套筒口應(yīng)力越來越大；銷軸的最大綜合應(yīng)力 47.2MPa，小于許用應(yīng)力366MPa；從靠近拉桿腹板外邊緣到內(nèi)邊緣，應(yīng)力開始增大，然后逐漸減小，中間一段處于均布狀態(tài)。
杭州那泰科技有限元分析公司利用大型有限元分析軟件Femap With Nastran對JQ300t架橋機(jī)3種工況下的變幅機(jī)構(gòu)裝配體進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，得出該結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并有較大安全裕度，在施工中能夠安全使用；這種從整體到局部的分析方法，對類似的分析計(jì)算具有一定的參考價(jià)值。
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